Biodiversity encompasses multiple attributes such as the richness and abundance of species (taxonomic diversity), the presence of different evolutionary lineages (phylogenetic diversity), and the variety of growth forms and resource use strategies (functional diversity). These biodiversity attributes do not necessarily relate to each other and may have contrasting effects on ecosystem functioning. However, how they simultaneously influence the provision of multiple ecosystem functions related to carbon, nitrogen, and phosphorus cycling (multifunctionality) remains unknown. We evaluated the effects of the taxonomic, phylogenetic, and functional attributes of dominant (mass ratio effects) and subordinate (richness effect) plant species on the multifunctionality of 123 drylands from six continents. Our results highlight the importance of the phylogenetic and functional attributes of subordinate species as key drivers of multifunctionality. In addition to a higher taxonomic richness, we found that simultaneously increasing the richness of early diverging lineages and the functional redundancy between species increased multifunctionality. In contrast, the richness of most recent evolutionary lineages and the functional and phylogenetic attributes of dominant plant species (mass ratio effects) were weakly correlated with multifunctionality. However, they were important drivers of individual nutrient cycles. By identifying which biodiversity attributes contribute the most to multifunctionality, our results can guide restoration efforts aiming to maximize either multifunctionality or particular nutrient cycles, a critical step to combat dryland desertification worldwide.
Titre de l'article
La richesse phylogénétique, fonctionnelle et taxonomique a des effets à la fois positifs et négatifs sur la multifonctionnalité des écosystèmes
La richesse phylogénétique, fonctionnelle et taxonomique a des effets à la fois positifs et négatifs sur la multifonctionnalité des écosystèmes
Introduction à l'article
Cet article s’intègre dans les questionnements de la dernière décennie concernant le débat « Biodiversité - Fonction des écosystèmes », c’est-à-dire, l’importance des niveaux trophiques, des différentes échelles et des fonctions multiples. C’est dans ce cadre qu’une équipe de chercheurs composée de français, principalement du CNRS ou de l’Inra, et d’espagnols, a étudié les effets de la diversité taxonomique, phylogénétique et fonctionnelle sur les multiples fonctions écosystémiques (multifonctionnalité), principalement liées aux cycles du carbone, de l’azote et du phosphore. Mieux comprendre la multifonctionnalité des écosystèmes est un enjeu mondial dans le contexte actuel des changements globaux et de la crise de la biodiversité.
Cet article s’intègre dans les questionnements de la dernière décennie concernant le débat « Biodiversité - Fonction des écosystèmes », c’est-à-dire, l’importance des niveaux trophiques, des différentes échelles et des fonctions multiples. C’est dans ce cadre qu’une équipe de chercheurs composée de français, principalement du CNRS ou de l’Inra, et d’espagnols, a étudié les effets de la diversité taxonomique, phylogénétique et fonctionnelle sur les multiples fonctions écosystémiques (multifonctionnalité), principalement liées aux cycles du carbone, de l’azote et du phosphore. Mieux comprendre la multifonctionnalité des écosystèmes est un enjeu mondial dans le contexte actuel des changements globaux et de la crise de la biodiversité.
Expériences de l'article
Afin de mieux comprendre cet aspect clé des écosystèmes les chercheurs ont étudié les données de 123 sites localisés dans 13 pays (répartis sur tous les continents, à l’exception de l'Antarctique). Ces sites étaient localisés dans des zones arides, allant des steppes à la savane, mais présentant des écosystèmes, des plantes, des sols et des climats différents. Pour mieux comprendre la multifonctionnalité, les chercheurs ont d’abord caractérisé la multifonctionnalité des écosystèmes en prenant l’approche par les seuils : 11 variables fonctionnant comme des proxy fonctionnels ont été sélectionnées et le pourcentage de fonctions atteint par chaque acteur pour des niveaux différents peut être évalué. Pour mesurer les effets de la biodiversité, des métriques taxonomique, fonctionnelles et phylogénétique (8), ainsi que des variables climatiques (3) ont été utilisées, ainsi que l’effet respectif des espèces dominantes ou subordonnés séparés.
Afin de mieux comprendre cet aspect clé des écosystèmes les chercheurs ont étudié les données de 123 sites localisés dans 13 pays (répartis sur tous les continents, à l’exception de l'Antarctique). Ces sites étaient localisés dans des zones arides, allant des steppes à la savane, mais présentant des écosystèmes, des plantes, des sols et des climats différents. Pour mieux comprendre la multifonctionnalité, les chercheurs ont d’abord caractérisé la multifonctionnalité des écosystèmes en prenant l’approche par les seuils : 11 variables fonctionnant comme des proxy fonctionnels ont été sélectionnées et le pourcentage de fonctions atteint par chaque acteur pour des niveaux différents peut être évalué. Pour mesurer les effets de la biodiversité, des métriques taxonomique, fonctionnelles et phylogénétique (8), ainsi que des variables climatiques (3) ont été utilisées, ainsi que l’effet respectif des espèces dominantes ou subordonnés séparés.
Résultats de l'article
Les résultats de cette étude montrent que la richesse spécifique n’explique qu’environ 5% de l'effet de la biodiversité sur la multifonctionnalité, tandis que l’inclusion de multiples attributs de la biodiversité, comme la richesse fonctionnelle, phylogénétique et taxonomique ont multiplié cet effet par trois. La diversité phylogénétique est positivement liée à la multifonctionnalité, confirmant l'importance de cet attribut. Cependant, la richesse fonctionnelle est négativement liée à la multifonctionnalité. Cet effet de contraste montre l’importance de la redondance fonctionnelle pour maintenir des niveaux de multifonctionnalité élevés. Enfin, leurs résultats soulignent l’importance des attributs phylogénétiques et fonctionnels chez les espèces rares ou moins abondantes, alors que ces attributs chez les espèces dominantes sont faiblement corrélés à la multifonctionnalité.
Les résultats de cette étude montrent que la richesse spécifique n’explique qu’environ 5% de l'effet de la biodiversité sur la multifonctionnalité, tandis que l’inclusion de multiples attributs de la biodiversité, comme la richesse fonctionnelle, phylogénétique et taxonomique ont multiplié cet effet par trois. La diversité phylogénétique est positivement liée à la multifonctionnalité, confirmant l'importance de cet attribut. Cependant, la richesse fonctionnelle est négativement liée à la multifonctionnalité. Cet effet de contraste montre l’importance de la redondance fonctionnelle pour maintenir des niveaux de multifonctionnalité élevés. Enfin, leurs résultats soulignent l’importance des attributs phylogénétiques et fonctionnels chez les espèces rares ou moins abondantes, alors que ces attributs chez les espèces dominantes sont faiblement corrélés à la multifonctionnalité.
Rigueur de l'article
Cette étude semble rigoureuse et est citée positivement par de nombreux autres chercheurs. Alors que la plupart des études se concentrent sur la diversité taxonomique, cette étude étend la biodiversité à d’autres éléments, tels que la diversité fonctionnelle et phylogénétique.
Cette étude semble rigoureuse et est citée positivement par de nombreux autres chercheurs. Alors que la plupart des études se concentrent sur la diversité taxonomique, cette étude étend la biodiversité à d’autres éléments, tels que la diversité fonctionnelle et phylogénétique.
Ce que cet article apporte au débat
Cette étude permet de mieux appréhender quels attributs de la biodiversité contribuent le plus à la multifonctionnalité. Cette approche est aujourd’hui également considérée dans les études sur la stabilité ou la variabilité temporelle, car la multifonctionnalité des écosystèmes permet d’intégrer que les relations vont varier selon le nombre de fonctions que l’on considère. Ainsi, elle invite à mieux percevoir la multidimensionnalité de la biodiversité, en tant que la diversité taxonomique, phylogénétique et fonctionnelle, ou l'influence des espèces rares ou moins abondantes par rapport aux espèces dominantes, pour une meilleure compréhension des relations entre la biodiversité et la multifonctionnalité.
Cette étude permet de mieux appréhender quels attributs de la biodiversité contribuent le plus à la multifonctionnalité. Cette approche est aujourd’hui également considérée dans les études sur la stabilité ou la variabilité temporelle, car la multifonctionnalité des écosystèmes permet d’intégrer que les relations vont varier selon le nombre de fonctions que l’on considère. Ainsi, elle invite à mieux percevoir la multidimensionnalité de la biodiversité, en tant que la diversité taxonomique, phylogénétique et fonctionnelle, ou l'influence des espèces rares ou moins abondantes par rapport aux espèces dominantes, pour une meilleure compréhension des relations entre la biodiversité et la multifonctionnalité.
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