Effet des plantes de couverture sur le fonctionnement des réseaux trophiques et la régulation des bioagresseurs quels apports de la notion de traits fonctionnels des plantes de couverture? Dominique Carval, Pierre François Duyck, Djibril Djigal, Grégory Mollot, Philippe Tixier CIRAD, Unité de recherche Systèmes de culture bananiers PRAM Pôle de Recherche Agroenvironnemental de Martinique Martinique, le 6 juin 2012
Objectifs de la présentation Partager l expérience de notre équipe sur l effet des plantes de couverture sur la régulation des ravageurs Présenter nos réflexions sur la relation entre traits fonctionnels et fonctionnement des réseaux trophiques
Utilisation croissante de mécanismes écologiques pour réguler les ravageurs Scherber et al., 2010. Natur Souvent basé sur le paradigme de l augmentation des régulations dans les systèmes les plus diversifiés Exemple de l effet de la diversité des plantes sur l abondance et la diversité des différents groupes trophiques L augmentation de biodiversité végétale augmente l abondance et la diversité de tous les groupes trophiques, sauf des espèces envahissantes
Comme toutes les espèces, les ravageurs font partis de réseaux trophiques Prédateurs Omnivores Herbivores Ravageur Producteurs primaires
L intensité des liens trophiques explique l abondance des espèces et donc des ravageurs Pour favoriser le contrôle d une espèce, il est possible de modifier: Ses ressources contrôle Bottom up Ses prédateurs contrôle Top down
La gestion des ressources primaires représente le principal moyen d intervention des agronomes Les plantes de couverture représentent un formidable levier de gestion des réseaux trophiques Des effets directs modification de la quantité et de la qualité des ressources pour certains organismes Des effets indirects en favorisant certains groupes trophiques qui à leur tour en consomment d autres ou modifient les équilibres entre espèces
Les traits des plantes de couverture influent sur la structuration des réseaux trophiques Quantité de ressource (biomasse) Qualité de la ressource : est elle une ressource consommable par les herbivores? Disponibilité de la ressource dans le temps (ou dans l espace) Capacité à réduire les autres ressources primaires (compétition entre plantes) Toxicité (effets non trophiques, non présentés dans la suite de l exposé)
Exemples de l effet des plantes de couverture sur les ravageurs des bananiers Nématodes phyto-parasites Charançon 1 communauté 1 espèce Polyphages Oligophage
Cas des nématodes 1. Est ce que la composition spécifique des plantes présentent dans la bananeraie influence l abondance et la structure de la communauté des nématodes? 2. Est ce que les plantes de couverture modifient l abondance et la structure des communautés des nématodes? 3. La nature des plantes de couverture influe t elle sur la structure du réseau trophique des nématodes?
Les plantes associées aux bananeraies structurentelles la communauté des nématodes? 48 espèces de plantes collectées dans les plantations 556 relevés 6 espèces de nématodes phytoparasites ACC orthogonale: projection des espèces de nématodes sur un plan séparant le plus possible les espèces de plantes hôtes
Les plantes associées aux bananeraies structurentelles la communauté des nématodes? Espèces n ayant pas de niche des plantes associées bien différentiée Ségrégation de niche des plantes associées Les plantes associées jouent bien un rôle de structuration de la communauté des nématodes Duyck et al. 2009 Soil Biology & Biochemistry
Les plantes de couverture modifient-elles la structure du réseau trophique des nématodes? Comparaison de la communauté des nématodes du sol pour des parcelles avec Sol nu 5 espèces de plantes de couverture de 2 familles: Fabaceae et Poaceae
Effet des plantes de couverture sur l abondance des nématodes prédateurs Djigal et al. 2012 Soil Biology & Biochemist 500 Carnivores & omnivores 400 Abondance Nb. / 100g de sol 300 200 100 SC Couvert spontanée PN Paspalum N. NW Neonotonia W. PP Pueraria P. SG Stylosanthes G. 0 Sol nu BS SC PN NW PP SG L ajout de plantes de couverture augmente les populations de nématodes prédateurs Effet différent selon les espèces de plantes de couverture
Effet des plantes de couverture sur l abondance des nématodes parasites Djigal et al. 2012 Soil Biology & Biochemist Abondance Nb. / 100g de sol SC Couvert spontanée PN Paspalum N. NW Neonotonia W. PP Pueraria P. SG Stylosanthes G. Tendance à la diminution de l abondance des nématodes parasites Effet différent selon les espèces de plantes de couverture
Djigal et al. 2012 Soil Biology & Biochemist 500 Carnivores & omnivores 400 Abondance Nb. / 100g de sol 300 200 100 0 BS SC PN NW PP SG 100 Nématodes phytoparasites Abondance (n. pour 100g de racines) Abondance Nb. / 100g de sol 80 60 40 20 Régulation? 0 Sol nu SC PN NW PP SG
Réseau trophique des nématodes avec une seule ressource primaire Ca Carnivores Om omnivores Fu fungivores Ba bacterivores Pf Plant feeder Rhf root hair feeder Banana Djigal et al. 2012 Soil Biology & Biochemist
Effet différentié selon la famille des plantes de couverture Choix des plantes de couverture : un levier pour orienter la structure du réseau trophique et in fine la régulation des phytophages Djigal et al. 2012 Soil Biology & Biochemist
Quels traits fonctionnels expliquent la variabilité d effet entre les plantes de couverture? Hypothèse : composition chimique différente, notamment le rapport C/N Poaceae: C/N plus élevé favorisent la voie fongique du réseau Fabaceae: C/N plus faible favorisent la voie bactérienne du réseau L étude de la relation entre traits fonctionnels des plantes de couverture et leurs effets sur le réseau trophique, sera nécessaire pour mieux utiliser les plantes de couverture dans des systèmes intégrés favorisant les régulations
Cas du réseau trophique des arthropodes Dans ces réseaux il est plus facile d étudier directement les liens trophiques Comment l ajout d une ressource primaire modifie le réseau trophique? la régulation du charançon? Quelles autres plantes pourraient jouer un rôle dans la structuration du réseau trophique?
Approche isotopique pour mesurer le déplacement de niche trophique Abondance naturelle des isotopes stables N & C Niveau trophique + δ 15 N Banana Cover crop δ 13 C Bananiers avec sol nu Bananiers + plante de couverture La nouvelle ressource est utilisée par la communauté Diminution de la prédation intra guilde avec l ajout d une plante de couverture Duyck et al. 2011 Basic & Applied Ecolo
L ajout d une plante de couverture augmente l abondance de ces prédateurs Mollot et al. 2012. Agricultural & Forest Entomology Capture de Solenopsis geminata Sol nu Plante de couverture (B. decumbens + C. dactylon) Site 1 Site 2 5 fois plus de fourmis dans les parcelles enherbées
Ces prédateurs sont responsables de l augmentation de la prédation des œufs de charançons Mollot et al. 2012. Agricultural & Forest Entomology Taux de Predation prédation rate des by ants œufs de charançon Sol nu Plante de couverture (B. decumbens + C. dactylon) Site 1 Site 2 2 à 7 fois plus de prédation dans les parcelles enherbées
Contribution de tous les producteurs primaires (incluant les adventices rares ou non) Analyse moléculaire Séquençage de l ADN de ressources dans le tube digestif des consommateurs Barcoding moléculaire Preuve des liens trophiques Fréquence de consommation des proies
Un réseau complexe Rôle majeur des ressources primaires peu abondantes Probable rôle stabilisant de ces ressources Mollot et al. soumis
Perspectives Challenge: aller vers l étude de la relation entre traits et fonctions des plantes dans les réseaux trophiques Traits des plantes Biomasse Composition (C/N) Root/shoot ratio Dominance dans la communauté Nombre de consommateurs Fonctions et caractéristiques des réseaux Stabilité Complexité Résilience Vulnérabilité Connectivité Clustering Généralisme
Perspectives Quid des traits fonctionnels des réseaux? actuellement en cours: approche par motifs From: Stouffer & Bascompte 2010. Eco. Lett. Identifier des fonctionnements simples au sein de réseaux complexes
Merci pour votre attention