The unprecedented climate change over the past decades is likely to have ubiquitous and profound impacts on ecosystems. Assessing the vegetation response and ecosystem stability to climate variability is of great im- portance for developing more sustainable strategies in ecosystem management. Different types of vegetation respond to climate disturbances in various ways and the insurance hypothesis states that biodiversity is able to improve ecosystem stability, so there is a compelling need to further test whether diversity of vegetation composition could increase stability at large scales. In this study, we estimated the response of stability in a comprehensive and accurate metric of the ecosystem to short-term climate anomalies by combining resistance and resilience using an autoregressive modeling method in the Taihang Mountains, an important geographical demarcation line in north China. Our results showed that ecosystem stability differed dramatically with ele- vations and vegetation types. Mid-elevation zones at the altitude between 500 and 2000m were particularly stable. However, high-elevation zones (above 2000 m) and low-elevation zones (below 500 m) were compara- tively vulnerable. Trade-offs between resistance and resilience were widely observed and stability was largely determined by resilience, especially for ecosystems lied below the elevation of 2000 m. Among all vegetation types, steppes and shrubs were much more stable under climate fluctuations. In contrast, broad-leaf forests had the lowest stability, which was only higher than the cultivated crops. Stability was significantly correlated with the diversity of vegetation composition, a confirmation of insurance effects at large spatial scales. This implies that the vegetation diversity at large spatial scales can enhance the ability of ecosystems to maintain stabilization under climatic fluctuations or recover quickly from climate disturbances.
Titre de l'article
La diversité de la composition de la végétation augmente la stabilité écosystémique le long d’un gradient altitudinal dans les montagnes Tailhang, Chine
La diversité de la composition de la végétation augmente la stabilité écosystémique le long d’un gradient altitudinal dans les montagnes Tailhang, Chine
Introduction à l'article
La compréhension de la relation diversité-stabilité face à des fluctuations climatiques est un des principaux enjeux de l’écologie dans le contexte actuel. Beaucoup d’études s’y consacrent, mais d’abord elles se focalisent souvent sur des petites échelles, et ensuite elles ne considèrent généralement qu’une seule composante de la stabilité (résistance ou résilience). Les méthodes d’analyses ont cependant beaucoup évolué ces dernières années (ex : observations satellites) et de nouveaux concepts, comme la géodiversité, rendent aujourd’hui possible d’investir la relation sur de grandes échelles spatiales (la réponse de la végétation peut différer selon les sites). Ainsi, les auteurs veulent tester l’hypothèse de l’assurance (plus d’espèces impliquent plus de fonctions est donc une meilleur stabilité face aux perturbations) sur une grande échelle spatiale, en intégrant la température, l’humidité et les radiations solaires et en considérant la résistance et la résilience.
La compréhension de la relation diversité-stabilité face à des fluctuations climatiques est un des principaux enjeux de l’écologie dans le contexte actuel. Beaucoup d’études s’y consacrent, mais d’abord elles se focalisent souvent sur des petites échelles, et ensuite elles ne considèrent généralement qu’une seule composante de la stabilité (résistance ou résilience). Les méthodes d’analyses ont cependant beaucoup évolué ces dernières années (ex : observations satellites) et de nouveaux concepts, comme la géodiversité, rendent aujourd’hui possible d’investir la relation sur de grandes échelles spatiales (la réponse de la végétation peut différer selon les sites). Ainsi, les auteurs veulent tester l’hypothèse de l’assurance (plus d’espèces impliquent plus de fonctions est donc une meilleur stabilité face aux perturbations) sur une grande échelle spatiale, en intégrant la température, l’humidité et les radiations solaires et en considérant la résistance et la résilience.
Expériences de l'article
La zone d’étude (montagnes Tailhang, 0-3000 m), est une zone hétérogène (climat, topographie, sol, végétation). Les auteurs ont commencé par établir une classification de la végétation et des forces climatique via des images satellites (MODIS) sur 9 ans, et ont départagés 5 catégories (forêts, conifères et feuillus ; arbustes, steppes, prairies et champs). Les communautés ont été déterminées en fonction des espèces dominantes et 4 indices ont permis de calculer la diversité de composition de végétation. Ils ont ensuite utilisé une métrique de la stabilité qui considère de courtes anomalies climatiques, où la force de chaque variable climatique est combinée à la résistance. La résilience à été calculée en mesurant l’effet de mémoire de la végétation, et les deux composantes ont étaient additionnées. Pour finir, des ANOVA et des corrélations de Pearson ont été menées pour voir les différences de stabilité entre les végétation et l’influence de la diversité sur la stabilité.
La zone d’étude (montagnes Tailhang, 0-3000 m), est une zone hétérogène (climat, topographie, sol, végétation). Les auteurs ont commencé par établir une classification de la végétation et des forces climatique via des images satellites (MODIS) sur 9 ans, et ont départagés 5 catégories (forêts, conifères et feuillus ; arbustes, steppes, prairies et champs). Les communautés ont été déterminées en fonction des espèces dominantes et 4 indices ont permis de calculer la diversité de composition de végétation. Ils ont ensuite utilisé une métrique de la stabilité qui considère de courtes anomalies climatiques, où la force de chaque variable climatique est combinée à la résistance. La résilience à été calculée en mesurant l’effet de mémoire de la végétation, et les deux composantes ont étaient additionnées. Pour finir, des ANOVA et des corrélations de Pearson ont été menées pour voir les différences de stabilité entre les végétation et l’influence de la diversité sur la stabilité.
Résultats de l'article
Les indices de stabilité ont une courbe similaire, en cloche, et sont corrélés avec l’altitude, tout comme la résilience, résistance et stabilité. La résistance et la résilience montrent cependant des patrons différents (faible résistance en haute altitude, faible résilience dans les plaines) alors que résilience et stabilité ont une distribution spatiale similaire. Il semble que la stabilité soit forte entre 500 et 2000m mais faible en dessous/au dessus de 500/2000m. Les tests statistiques ont prouvés que la stabilité dépend du gradient altitudinal, et une corrélation significative a aussi été observée entre stabilité et type de végétation, les steppes et arbustes sont plus stables (adaptation hors niche), les cultures et les forêts de feuillus sont plus sensibles aux variations d’humidité. Ainsi, l’hypothèse de l’assurance est confirmée et la diversité sur une grande échelle spatiale peut permettre de stabiliser les écosystèmes contre de courtes perturbations climatiques.
Les indices de stabilité ont une courbe similaire, en cloche, et sont corrélés avec l’altitude, tout comme la résilience, résistance et stabilité. La résistance et la résilience montrent cependant des patrons différents (faible résistance en haute altitude, faible résilience dans les plaines) alors que résilience et stabilité ont une distribution spatiale similaire. Il semble que la stabilité soit forte entre 500 et 2000m mais faible en dessous/au dessus de 500/2000m. Les tests statistiques ont prouvés que la stabilité dépend du gradient altitudinal, et une corrélation significative a aussi été observée entre stabilité et type de végétation, les steppes et arbustes sont plus stables (adaptation hors niche), les cultures et les forêts de feuillus sont plus sensibles aux variations d’humidité. Ainsi, l’hypothèse de l’assurance est confirmée et la diversité sur une grande échelle spatiale peut permettre de stabiliser les écosystèmes contre de courtes perturbations climatiques.
Rigueur de l'article
Les auteurs ont pris le parti d’établir que la stabilité est égale à la somme des deux composantes considérées (stabilité = résistance + résilience) or on peut se demander si cette démarche n’est pas limitée, des co-variations pouvant apparaître. Ils en sont cependant conscients et mettent en avant que leur étude permet d’apporter des éléments de réponses mais que la résistance et la résilience doivent être mieux étudiées afin de comprendre leurs effets. L’étude a duré 9 ans (2005-2014) mais aucune explication n’est donnée. Enfin, la stabilité est étudiée en fonction de l’altitude et du niveau de végétation, mais il peut y avoir là une forte auto-corrélation puisque les végétations dépendent elles-même de l’altitude.
Les auteurs ont pris le parti d’établir que la stabilité est égale à la somme des deux composantes considérées (stabilité = résistance + résilience) or on peut se demander si cette démarche n’est pas limitée, des co-variations pouvant apparaître. Ils en sont cependant conscients et mettent en avant que leur étude permet d’apporter des éléments de réponses mais que la résistance et la résilience doivent être mieux étudiées afin de comprendre leurs effets. L’étude a duré 9 ans (2005-2014) mais aucune explication n’est donnée. Enfin, la stabilité est étudiée en fonction de l’altitude et du niveau de végétation, mais il peut y avoir là une forte auto-corrélation puisque les végétations dépendent elles-même de l’altitude.
Ce que cet article apporte au débat
Cette étude est très intéressante dans la controverse stabilité écosystémique-diversité pour plusieurs raisons : D’abord ils ont utilisé une métrique de la stabilité qui essaye de combiner l’impact de la résistance et de la résilience sur la stabilité, ce qui est très rarement fait, et même si l’hypothèse suivie peut être contredite la démarche est intéressante. Ensuite, cette étude se positionne sur une large échelle spatiale, ce qui permet d’apporter des éléments de compréhension de cette relation au niveau régional plutôt que local. Enfin, la diversité à été mesurée via les espèces dominantes entre les communautés car la structure, la fonction, les traits et les niches en découlent, ainsi cette méthode de mesure, différente de la richesse spécifique, peut être mieux appropriée dans les études de stabilité écosystémique.
Cette étude est très intéressante dans la controverse stabilité écosystémique-diversité pour plusieurs raisons : D’abord ils ont utilisé une métrique de la stabilité qui essaye de combiner l’impact de la résistance et de la résilience sur la stabilité, ce qui est très rarement fait, et même si l’hypothèse suivie peut être contredite la démarche est intéressante. Ensuite, cette étude se positionne sur une large échelle spatiale, ce qui permet d’apporter des éléments de compréhension de cette relation au niveau régional plutôt que local. Enfin, la diversité à été mesurée via les espèces dominantes entre les communautés car la structure, la fonction, les traits et les niches en découlent, ainsi cette méthode de mesure, différente de la richesse spécifique, peut être mieux appropriée dans les études de stabilité écosystémique.
Dernière modification il y a plus de 5 ans.