Stratégies écologiques des lianes d'Afrique centrale : de la diversité macro-anatomique aux structures des communautés - TEL - Thèses en ligne Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2023

Ecological strategies of central African lianas : from macro-anatomical diversity to community patterns

Stratégies écologiques des lianes d'Afrique centrale : de la diversité macro-anatomique aux structures des communautés

Résumé

Lianas develop some of the most complex vascular organizations in plants and are an emblematic growth form in the diversity and dynamics of tropical forests. However, their ecology and especially the links between traits, anatomy and community structure remain poorly known. The goal of this thesis is to deepen our understanding of the ecological strategies of lianas, from macroanatomical diversity to community-level patterns, using both ground- and drone-based field data. The study was carried out in Northern Congo, where trees and lianas are monitored in permanent plots through time. In three independent chapters, I explore (i) the link between commonly used ground-based liana measurements and drone-based measurements of liana leaf coverage over tree crowns; (ii) the influence of local topography, forest structure, and tree composition on liana community structure and floristic and functional composition; and (iii) the strategies associated with the macroanatomical diversity of lianas, their links to the leaf economic spectrum, and their patterns across a phylogeny and environmental gradients. Most ground-derived liana metrics were significantly related to drone-derived liana leaf coverage over tree crowns. This was best predicted by liana basal area and negatively mediated by liana wood density, with a higher leaf area-to-diameter ratio for light-wooded lianas (see doi:10.3389/ffgc.2022.803194). Along environmental gradients, the liana community structure was mainly determined by local forest structure, with an increased abundance of small-sized lianas and basal area in open canopy areas where they competed with giant herbs. The floristic and functional composition of lianas varied marginally along these gradients. Faster acquisition strategies tended to occur in open canopy areas (low liana wood density, high specific leaf area, and %PO4). Lianas exhibited significant species-specific associations with the most common lianas and trees. Through the lens of functional ecology, liana species exhibited a large diversity of macroanatomical structures and cambial variants. These were associated with strategies ranging from hydraulic efficiency to hydraulic safety, and higher density stems in the self-supporting phase to resilience during climbing. Both leaf and wood strategies were significantly coupled and distributed throughout the phylogeny. However, only the trade-off between acquisitive and conservative leaf strategies was significantly affected by environmental gradients, while wood strategies appeared to remain neutral. I hope that this work will contribute to a better understanding of the temporal and spatial distribution of liana species and better predict shifts under large-scale and environmental conditions.
Les lianes développent des organisations vasculaires parmi les plus complexes chez les plantes et constituent une forme de croissance emblématique de la diversité et de la dynamique des forêts tropicales. Cependant, leur écologie et notamment les liens entre traits, anatomie et structure des communautés restent peu connus. L'objectif de cette thèse est d'approfondir notre compréhension des stratégies écologiques des lianes, de la diversité macro-anatomique à la structure des communautés, en utilisant des données de terrain au sol et par drone. L'étude a été menée dans le nord du Congo, où les arbres et les lianes sont suivis dans des parcelles permanentes au fil du temps. Dans trois chapitres indépendants, j'explore (i) le lien entre les mesures au sol des lianes couramment utilisées et les mesures par drone de la couverture foliaire des lianes sur les couronnes des arbres ; (ii) l'influence de la topographie locale, de la structure forestière et de la composition du peuplement d’arbres sur la structure des communautés de lianes et sur leur composition floristique et fonctionnelle ; et (iii) les stratégies associées à la diversité macro-anatomique des lianes, leurs liens avec le spectre économique des feuilles, et leurs distributions à travers une phylogénie et le long de gradients environnementaux. La plupart des mesures de lianes dérivées du sol étaient significativement liées à la couverture foliaire des lianes dérivée des drones sur les couronnes des arbres. C'est la surface terrière des lianes qui permettait le mieux de prédire la couverture foliaire des lianes, influencé négativement par la densité du bois des lianes, avec un rapport surface foliaire-diamètre plus élevé pour les lianes à faible densité de bois (voir doi:10.3389/ffgc.2022.803194). Le long des gradients environnementaux, la structure de la communauté de lianes était principalement déterminée par la structure forestière locale, avec une abondance plus importante de lianes de petite taille, et de surface terrière dans les zones de canopée ouverte où elles sont en concurrence avec les herbacées géantes. La composition floristique et fonctionnelle des lianes variait légèrement le long de ces gradients. Des stratégies plus acquisitrices de ressources tendent à se développer dans les zones à canopée ouverte (faible densité de bois de liane, surface foliaire spécifique et %PO4 élevée). Les espèces de lianes communes étaient significativement associées avec les espèces d'arbres les plus communes. Du point de vue de fonctionnel, les espèces de lianes présentent une grande diversité de structures macro-anatomiques et de variantes cambiales. Celles-ci sont associées à des stratégies allant de l'efficacité hydraulique à la sécurité hydraulique, et à des tiges plus denses dans la phase d'autoportance à la résilience lors de leur ascension dans la canopée. Les stratégies relatives aux feuilles et au bois sont étroitement liées et réparties sur l'ensemble de la phylogénie significativement. Cependant, seul le compromis entre les stratégies foliaires acquisitrices et conservatrices est significativement affecté par les gradients environnementaux, tandis que les stratégies du bois semblent rester neutres. J'espère que ce travail contribuera à une meilleure compréhension de la répartition temporelle et spatiale des espèces de lianes et permettra de mieux prévoir les changements dans des conditions environnementales et à grande échelle.
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Origine Version validée par le jury (STAR)

Dates et versions

tel-04629906 , version 1 (18-12-2023)
tel-04629906 , version 2 (01-07-2024)

Identifiants

  • HAL Id : tel-04629906 , version 2

Citer

Asli-Begüm Kaçamak. Stratégies écologiques des lianes d'Afrique centrale : de la diversité macro-anatomique aux structures des communautés. Génétique des plantes. Université de Montpellier, 2023. Français. ⟨NNT : 2023UMONG034⟩. ⟨tel-04629906v2⟩
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