Pioneer species are fast-growing, short-lived gap exploiters. They are prime candidates for neutral dynamics because they contain ecologically similar species whose low adult density is likely to cause widespread recruitment limitation, which slows competitive dynamics. However, many pioneer guilds appear to be differentiated according to seed size. In this paper, we compare predictions from a neutral model of community structure with three niche-based models in which trade-offs involving seed size form the basis of niche differentiation. We test these predictions using sowing experiments with a guild of seven pioneer species from chalk grassland. We find strong evidence for niche structure based on seed size: specifically large-seeded species produce fewer seeds but have a greater chance of establishing on a per-seed basis. Their advantage in establishment arises because there are more microsites suitable for their germination and early establishment and not directly through competition with other seedlings. In fact, seedling densities of all species were equally suppressed by the addition of competitors' seeds. By the adult stage, despite using very high sowing densities, there were no detectable effects of interspecific competition on any species. The lack of interspecific effects indicates that niche differentiation, rather than neutrality, prevails.
Titre de l'article
Les niches, plutôt que la neutralité, structurent une guilde de plantes pionnières des prairies
Les niches, plutôt que la neutralité, structurent une guilde de plantes pionnières des prairies
Introduction à l'article
Réaliser des expérimentations sur des espèces pionnières, qui sont écologiquement similaires, permet d'illustrer la théorie neutre. Leur croissance rapide et leur courte durée de vie leur permettent de coexister avec des espèces plus compétitives et au métabolisme plus lent. Les guildes pionnières sont diversifiées dans le sens où leur nombre d'espèces varie fortement selon le type d'écosystème (e.g. Rees 1995 ; Davies 2001).
L'auteur se demande si cette diversité pourrait être expliquée par la neutralité. Cela suggérerait qu'elles aient le même taux de natalité et mortalité (Hubbell 2001). Sachant que la taille des graines peut être très différentes au sein des guildes pionnières (e.g. Pearson et al. 2002) et que les espèces de grandes graines payent probablement un coût de production plus important que celle de petite taille, il se pourrait qu'il y ait un compromis pour compenser ce désavantage (Rees et al. 1996) ce qui suggère ainsi que les processus de stabilisation sont plus importants.
Réaliser des expérimentations sur des espèces pionnières, qui sont écologiquement similaires, permet d'illustrer la théorie neutre. Leur croissance rapide et leur courte durée de vie leur permettent de coexister avec des espèces plus compétitives et au métabolisme plus lent. Les guildes pionnières sont diversifiées dans le sens où leur nombre d'espèces varie fortement selon le type d'écosystème (e.g. Rees 1995 ; Davies 2001).
L'auteur se demande si cette diversité pourrait être expliquée par la neutralité. Cela suggérerait qu'elles aient le même taux de natalité et mortalité (Hubbell 2001). Sachant que la taille des graines peut être très différentes au sein des guildes pionnières (e.g. Pearson et al. 2002) et que les espèces de grandes graines payent probablement un coût de production plus important que celle de petite taille, il se pourrait qu'il y ait un compromis pour compenser ce désavantage (Rees et al. 1996) ce qui suggère ainsi que les processus de stabilisation sont plus importants.
Expériences de l'article
Les auteurs testent les prédictions de la structure de communauté de plantes pionnières à travers 4 modèles alternatifs : un neutre et trois basés sur la niche. L'analyse de la taille des graines constitue la base de la différenciation des niches. Les modèles de niches comprennent des paramètres variables, supposant un avantage des grandes graines (soit concurrentiel, soit contre les risques environnementaux). Ces quatre modèles tentent d'expliquer comment des espèces ayant des tailles de graines similaires pourraient coexister. Pour cela, ils utilisent des parcelles semées (sept espèces pionnières sur prairie calcaire) qui permettent d’évaluer la densité de microsites nécessaires à chaque espèce lorsque les graines concurrentes sont présentes à faible densité. Certaines parcelles sont semées avec une unique espèce, d’autres avec toutes les espèces. Le nombre de graines par espèce est toujours identiques, permettant leur comparaison pour évaluer l'impact des concurrents.
Les auteurs testent les prédictions de la structure de communauté de plantes pionnières à travers 4 modèles alternatifs : un neutre et trois basés sur la niche. L'analyse de la taille des graines constitue la base de la différenciation des niches. Les modèles de niches comprennent des paramètres variables, supposant un avantage des grandes graines (soit concurrentiel, soit contre les risques environnementaux). Ces quatre modèles tentent d'expliquer comment des espèces ayant des tailles de graines similaires pourraient coexister. Pour cela, ils utilisent des parcelles semées (sept espèces pionnières sur prairie calcaire) qui permettent d’évaluer la densité de microsites nécessaires à chaque espèce lorsque les graines concurrentes sont présentes à faible densité. Certaines parcelles sont semées avec une unique espèce, d’autres avec toutes les espèces. Le nombre de graines par espèce est toujours identiques, permettant leur comparaison pour évaluer l'impact des concurrents.
Résultats de l'article
Les auteurs amènent des preuves solides que la structure de la niche est ici basée sur la taille des graines : les espèces à grandes graines produisent moins mais ont une plus grande chance de disperser leurs semences. Ils observent la présence de microsites adaptés à leur germination et à leur établissement précoce, et limitant la concurrence directe d'autres semis.
Plusieurs explications alternatives sont avancées pour expliquer cela, mais le compromis établissement / colonisation (Dalling & Hubbell 2002) semble le plus fiable pour expliquer la dynamique particulière de ces pionniers : plus grande capacité de dispersion et niche moins restrictive pour les espèces à grandes graines, conditions de germination plus restrictives pour les espèces à petites graines, et réactions différentes aux mêmes conditions environnementales (donc différenciation des microsites). Le modèle neutre, le compromis de concurrence/colonisation et le modèle de niche font des prédictions nettement plus faibles.
Les auteurs amènent des preuves solides que la structure de la niche est ici basée sur la taille des graines : les espèces à grandes graines produisent moins mais ont une plus grande chance de disperser leurs semences. Ils observent la présence de microsites adaptés à leur germination et à leur établissement précoce, et limitant la concurrence directe d'autres semis.
Plusieurs explications alternatives sont avancées pour expliquer cela, mais le compromis établissement / colonisation (Dalling & Hubbell 2002) semble le plus fiable pour expliquer la dynamique particulière de ces pionniers : plus grande capacité de dispersion et niche moins restrictive pour les espèces à grandes graines, conditions de germination plus restrictives pour les espèces à petites graines, et réactions différentes aux mêmes conditions environnementales (donc différenciation des microsites). Le modèle neutre, le compromis de concurrence/colonisation et le modèle de niche font des prédictions nettement plus faibles.
Rigueur de l'article
Il s'agit d'une collaboration inter-université et internationale qui implique des partenariats et donc un appuie solide des laboratoires auxquels les auteurs appartiennent.
Il s'agit d'une collaboration inter-université et internationale qui implique des partenariats et donc un appuie solide des laboratoires auxquels les auteurs appartiennent.
Ce que cet article apporte au débat
À travers cette étude, les auteurs démontrent l'avantage d'utiliser plusieurs modèles alternatifs fondés sur différentes hypothèses concurrentes (approche préconisée par Hilborn & Mangel en 1997). Ainsi, ils vont au-delà de la simple question de savoir s'il faut confirmer ou réfuter l'hypothèse nulle. Bien qu'elle n'ait pas fonctionné dans cette étude, les auteurs avancent même que cette théorie neutre, au même titre que d'autres modèles en écologie, doit être considérée et exploitée pour expliquer la structure des communautés.
À travers cette étude, les auteurs démontrent l'avantage d'utiliser plusieurs modèles alternatifs fondés sur différentes hypothèses concurrentes (approche préconisée par Hilborn & Mangel en 1997). Ainsi, ils vont au-delà de la simple question de savoir s'il faut confirmer ou réfuter l'hypothèse nulle. Bien qu'elle n'ait pas fonctionné dans cette étude, les auteurs avancent même que cette théorie neutre, au même titre que d'autres modèles en écologie, doit être considérée et exploitée pour expliquer la structure des communautés.
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