In order to understand the effect of urban development on the functioning of forest ecosystems during the past decade we have been studying red oak stands located on similar soil along an urban-rural gradient running from New York City ro rural Litchfield County, Connecticut. This paper summarizes the results of this work. Field measurements, controlled laboratory experiments, and reciprocal transplants documented soil pollution, soil hydrophobicity, litter decomposition rates, total soil carbon, potential nitrogen mineralization, nitrification, fungal biomass, and earthworm populations in forests along the 140 × 20 km study transect. The results revealed a complex urban-rural environmental gradient. The urban forests exhibit unique ecosystem structure and function in relation to the suburban and rural forest stands; these are likely linked to stresses of the urban environment such as air pollution, which has also resulted in elevated levels of heavy metals in the soil, the positive effects of the heat island phenomenon, and the presence of earthworms. The data suggest a working model to guide mechanistic work on the ecology of forests along urban-to-rural gradients, and for comparison of different metropolitan areas.
Titre de l'article
Processus écosystémiques le long d'un gradient d'écosystèmes urbains à ruraux
Processus écosystémiques le long d'un gradient d'écosystèmes urbains à ruraux
Introduction à l'article
On se demande dans le cadre de cette controverse si les écosystèmes urbains peuvent consister une nouvelle niche écologique. Cet article étudie les effets biotiques et environnementaux de l'urbanisation selon un contexte spatial (et non au cours du temps), le long d'un gradient de forêts d'urbaines à rurales. Les changements associés à l'urbanisation montrent un pattern spatial complexe qui n'est pas clairement associé à l'urbanisation seule. Certains des résultats obtenus différent de l'hypothèse admise classiquement en écologie urbaine, à savoir que les forêts urbaines sont soumises à des stress importants et ont des fonctions écosystémiques réduites.
On se demande dans le cadre de cette controverse si les écosystèmes urbains peuvent consister une nouvelle niche écologique. Cet article étudie les effets biotiques et environnementaux de l'urbanisation selon un contexte spatial (et non au cours du temps), le long d'un gradient de forêts d'urbaines à rurales. Les changements associés à l'urbanisation montrent un pattern spatial complexe qui n'est pas clairement associé à l'urbanisation seule. Certains des résultats obtenus différent de l'hypothèse admise classiquement en écologie urbaine, à savoir que les forêts urbaines sont soumises à des stress importants et ont des fonctions écosystémiques réduites.
Expériences de l'article
Etude de 9 sites le long d'un transect de 140*20m d'une zone très urbanisée (Bronx City, New-York) jusqu'à une zone rurale (Litchfield Country); avec 3 plots de 20*20m par forêts. Leur connectivité, utilisation et fragmentation ont été déterminés en utilisant des données SIG.
Facteurs environnementaux : mesures de température, des précipitations, de la qualité de l'air
Sur les sols : transplantations réciproques de sols pollués, mesure de l'hydrophobie du sol, du carbone total du sol, de la potentielle minéralisation de l'azote, de nitrification, des niveaux de nickel, de cuivre, de plomb,
Mesures en laboratoire et sur le terrain des taux de consommation de méthane,
Au niveau de la litière : mesure du taux de décomposition (méthode des sacs à litière), de sa masse, de sa densité et de sa profondeur moyenne,
Etude des populations et des communautés du sol : mesure de la biomasse et de l'activité fongique, de la population de vers de terre et de micro-insectes, de la banque de graines du sol.
Etude de 9 sites le long d'un transect de 140*20m d'une zone très urbanisée (Bronx City, New-York) jusqu'à une zone rurale (Litchfield Country); avec 3 plots de 20*20m par forêts. Leur connectivité, utilisation et fragmentation ont été déterminés en utilisant des données SIG.
Facteurs environnementaux : mesures de température, des précipitations, de la qualité de l'air
Sur les sols : transplantations réciproques de sols pollués, mesure de l'hydrophobie du sol, du carbone total du sol, de la potentielle minéralisation de l'azote, de nitrification, des niveaux de nickel, de cuivre, de plomb,
Mesures en laboratoire et sur le terrain des taux de consommation de méthane,
Au niveau de la litière : mesure du taux de décomposition (méthode des sacs à litière), de sa masse, de sa densité et de sa profondeur moyenne,
Etude des populations et des communautés du sol : mesure de la biomasse et de l'activité fongique, de la population de vers de terre et de micro-insectes, de la banque de graines du sol.
Résultats de l'article
La densité de population,le volume du trafic,le pourcentage de terrains construits,la connectivité et l'hétérogénéité structural diminuent et la taille des patchs de forêts augmente le long du gradient urbain à rural.
Effets biotiques et environnementaux de l'urbanisation : la température, les précipitations augmentent vers la zone urbanisée, la qualité de l'air diminue, ainsi que la masse, profondeur et densité moyenne de la litière. Les sols sont globalement similaires mais présentent des niveaux de plomb, cuivre, nickel et un sol plus hydrophobe du côté très urbain.
Attributs des populations et communautés : plus d'espèces non-natives, faune du sol réduite à l'automne mais identique au printemps et plus de vers de terre dans les forêts urbaines. La présence de vers de terres est une réelle dichotomie le long du gradient.
Effets sur les ecosystèmes : taux de décomposition de la litière et de nitrification plus élevés du côté urbain du gradient, activité microbienne plus élevée
La densité de population,le volume du trafic,le pourcentage de terrains construits,la connectivité et l'hétérogénéité structural diminuent et la taille des patchs de forêts augmente le long du gradient urbain à rural.
Effets biotiques et environnementaux de l'urbanisation : la température, les précipitations augmentent vers la zone urbanisée, la qualité de l'air diminue, ainsi que la masse, profondeur et densité moyenne de la litière. Les sols sont globalement similaires mais présentent des niveaux de plomb, cuivre, nickel et un sol plus hydrophobe du côté très urbain.
Attributs des populations et communautés : plus d'espèces non-natives, faune du sol réduite à l'automne mais identique au printemps et plus de vers de terre dans les forêts urbaines. La présence de vers de terres est une réelle dichotomie le long du gradient.
Effets sur les ecosystèmes : taux de décomposition de la litière et de nitrification plus élevés du côté urbain du gradient, activité microbienne plus élevée
Rigueur de l'article
Article rigoureux qui effectue une grande quantité de mesures pour caractériser correctement les effets de l'urbanisation, allant jusqu'à les vérifier en conditions contrôlées en laboratoire.
Article rigoureux qui effectue une grande quantité de mesures pour caractériser correctement les effets de l'urbanisation, allant jusqu'à les vérifier en conditions contrôlées en laboratoire.
Ce que cet article apporte au débat
L'écologie urbaine soutient souvent l'idée que les zones urbaines ont une diversité spécifique, une productivité et une minéralisation de l'azote faibles, et que la décomposition de la litière est lente. Cette étude montre que même si le côté urbain du gradient présente des populations fongiques et de microarthropodes réduites ainsi qu'une qualité moindre de la litière du sol, cela pourrait être en partie compensé par une température plus élevée et l'introduction de vers de terres qui permettent des taux de décompositions de la litière élevés, une bonne nitrification et des conditions favorables à l'activité microbienne. Les forêts urbaines pourraient avoir le potentiel pour séquestrer plus de carbone que les forêts rurales. Même si l'effet destructeur de l'urbanisation est avéré sur certains points, une étude spatiale de l'urbanisation permet de montrer qu'une gestion particulière des forêts urbaines pourrait compenser une partie des effets négatifs liés à l'urbanisation.
L'écologie urbaine soutient souvent l'idée que les zones urbaines ont une diversité spécifique, une productivité et une minéralisation de l'azote faibles, et que la décomposition de la litière est lente. Cette étude montre que même si le côté urbain du gradient présente des populations fongiques et de microarthropodes réduites ainsi qu'une qualité moindre de la litière du sol, cela pourrait être en partie compensé par une température plus élevée et l'introduction de vers de terres qui permettent des taux de décompositions de la litière élevés, une bonne nitrification et des conditions favorables à l'activité microbienne. Les forêts urbaines pourraient avoir le potentiel pour séquestrer plus de carbone que les forêts rurales. Même si l'effet destructeur de l'urbanisation est avéré sur certains points, une étude spatiale de l'urbanisation permet de montrer qu'une gestion particulière des forêts urbaines pourrait compenser une partie des effets négatifs liés à l'urbanisation.
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