La biodiversité du sol: patrons macroécologiques et importance pour le fonctionnement du sol

1. La biodiversité du sol: patrons macroécologiques et importance pour le fonctionnement du sol Thibaud Decaëns Laboratoire d’Ecologie UPRES-EA 1293 ECODIV Université de Rouen Journées nationales IPR - IGEN

2. La biodiversité du sol L’importance fonctionnelle des organismes du sol est largement reconnue Cependant, peu de connaissances sur les patrons et les déterminismes de cette biodiversité Cette connaissance est primordiale dans l’optique d’une gestion de cette biodiversité Questions: Qu’est-ce qu’un organisme du sol ? Combien d’espèces constituent la faune du sol? Quels valeurs représentent les animaux du sol? Quels sont les patrons généraux de la biodiversité du sol? Quels sont les facteurs responsable de ces patrons? Quelles options pour la gestion de la biodiversité endogée?

3. La biodiversité du sol:la dernière frontière biotique • Qu’est-ce qu’un organisme du sol? • Les organismes du sol: • Vivent dans le sol • Au moins un stade actif de leur cycle biologique • Ils peuvent être des: • « habitants à temps plein » • « habitants à temps partiel » • Ils incluent des habitants: • De la matrice du sol • Des « annexes du sol » • Litière • Arbres creux • Troncs en décomposition • Déjections, etc Gobat et al. 1998, Wolters 2001

4. Microflore / microfaune Mesofaune Macro- et mégafaunes 100 μm 2 mm 20 mm Bacteria Fungi Nématoda Protozoa Acari Collembola Diplura Symphyla Enchytraedae Isoptera / Formicoidea Diptera Isopoda Myriapoda Arachnida Coleoptera Modifié d’après Swift et al. (1979) Mollusca Oligochaeta Vertebrata 1 2 4 8 16 32 64 128 256 512 1 2 4 8 16 32 64 128 256 512 1024 1024 m mm La biodiversité du sol: la dernière frontière biotique • Qu’est-ce qu’un organisme du sol?

5. Combien d’espèces ? La biodiversité du sol: la dernière frontière biotique • 1000 espèces d’invertébrés: • 400 – 500 Acariens • 60 – 80 Collemboles • 90 Nématodes • 60 Protozoaires • 20 – 30 Enchytraeidae • 10 – 12 Lumbricidae • 15 Diplopodes • etc > 4000 génotypes bactériens > 2000 sp de champignons saprophages 1 m2 1 g Torsvick et al. (1994), Hawksworth (2001), Schaefer et Schauermann (1990)

6. Combien d’espèces? Microorganismes 5% Autres animaux 54% Oligochaeta 1% Vertébrés <1% Animaux du sol 23% Microorganismes 11% Autres 1% Protozoaires 5% Autres arthropodes 14% Plantes 18% Coleoptera 48% Autres insectes 20% La biodiversité du sol: la dernière frontière biotique Composition taxonomique des organismes du sol Modifié d’après Decaëns et al. (2006) Nombre total d’espèces vivantes décrites: ~ 1 à 2 millions

7. Combien d’espèces Nombre d'espèces (x 1000) 10000 1000 0,01 100 0,1 10 1 Bacteria Fungi Nematoda Protozoa Acari Collembola NE Diplura Symphyla Enchytraeidae Isoptera Formicoidea Diptera 90 Taille corporelle des taxons NE Isopoda R2= 0,41 NE 80 Chilopoda NE 70 Dermaptera NE Blattoidea 60 % d’espèces décrites / diversité estimée Diplopoda 50 NE Arachnida 40 NE Coleoptera 30 Mollusca 20 NE Pauropoda 10 Oligochaeta Espèces décrites 0 NE Caecilian 1m 100m 10mm 1m NE Sqamata Espèces restant à décrire Taille corporelle moyenne NE Mammalia La biodiversité du sol: la dernière frontière biotique • Connaissance taxonomique souvent faible • D’autant plus faible que les organismes sont de petite taille Modifié d’après Decaëns et al. (2006)

8. La biodiversité du sol: la dernière frontière biotique • Combien d’espèces • Combien d’espèces • Pour les vers de terre: • 3700 espèces décrites à l’échelle mondiale, 13 familles • En France, principalement les Lumbricidae, 123 espèces • Normandie: uniquement des Lumbricidae, > 20 espèces Reynolds & Cook (1976), Fragoso et al. (1999), Bouché (1972), Decaëns et al. (2008)

9. La biodiversité du sol: la dernière frontière biotique • Combien d’espèces • Combien d’espèces • Pour les vers de terre: • Analyses génétiques (codes barres ADN) • Forte diversité cryptique • Certaines « espèces morphologiques » sont des complexes d’espèces phénotypiquement proches Richard (2008), Richard et al. (2010), Rougerie et al. (2009), King et al. (2008)

10. C1 C2 La biodiversité du sol: la dernière frontière biotique • Combien d’espèces • Combien d’espèces • Pour les vers de terre: • Exemple de Lumbricus terrestris • Deux haplotypes fortement divergents • Distinction morphologique possible mais difficile • Deux espèces distinctes Richard (2008), Richard et al. (2010), James et al. (in prep)

11. Faune non édaphique Faune du sol 140 J Zool Syst Evol Res Zool J Linn Soc 120 100 80 # de publications 60 40 20 0 1970 1980 1990 2000 2010 1200 Zootaxa 1000 800 # de publications 600 400 200 0 2003 2004 2005 2006 2007 2008 Année de publication La biodiversité du sol: la dernière frontière biotique • Combien d’espèces • Faible prise en comte des organismes du sol dans les revues de taxonomie ou de systématique • Le nombre de publications ne reflète pas l’importance quantitative des organismes édaphiques • Les organismes édaphiques ne sont pas concernés par l’augmentation générale des publications ISI Web of Knowledge (2008)

12. Faune non édaphique Faune non édaphique Faune édaphique 105 Faune édaphique 108 107 104 106 # de publications scientifiques # de sites web (●) ou de publications (○) 105 103 104 103 100 100 10 10 1 100 104 106 108 100 103 104 105 106 # de sites web # d’espèces décrites La biodiversité du sol: la dernière frontière biotique • Combien d’espèces • Probablement également manque d’intérêt de la part du grand public • Manque d’experts en taxonomie pour les taxons endogés  A richesse égale, les taxons édaphiques sont moins bien représentés sur le net comme dans la littérature scientifique ISI Web of Knowledge (2008), GOOGLE search (2008), Decaëns (in prep)

13. La « troisième frontière biotique » 1 – Communautés des grands fonds sous marins 2 – Communautés des canopées des forêts tropicales 2 – Communautés du sol Pycnogonid sp Morpho granadensis Carabus sylvestris La biodiversité du sol: la dernière frontière biotique • 25 % de la biodiversité globale • Moins de 10% des espèces décrites • Peu de spécialistes • De nombreux sols sont dégradés ou menacés Giller (1996), Brussaard (1997), Behan-Pelletier (1999), André (2001), Wall, André (2002), Decaëns et al. (2008)

14. La biodiversité du sol: la dernière frontière biotique • L’énigme de la biodiversité du sol • Comment autant d’espèces peuvent-elles co-exister localement? • Plusieurs hypothèses proposées: • Nature compacte et tridimensionnelle du sol  hétérogénéité dans la distribution des ressources et multiplicité des axes de niche • Partition de niche très importante au sein des communautés • Capacité des détritus à supporter des réseaux trophiques complexes • Quelle est la dynamique de cette biodiversité dans le contexte des changements globaux actuels?

15. Domaines d’échelle Patrons Pools d’espèces Facteurs Impacts humains POOL GLOBAL GLOBALE Aire de répartition Changements climatiques Facteurs biogéographiques CONTINENT Distribution locale Facteurs pédologiques, relief Érosion du sol Échelle temporelle REGION Dispersion Structure paysagère Changements d’occupation du sol PAYSAGE Type de végétation Survie Pratiques agricoles ECOSYSTEME Interactions biotiques Coexistence Introduction d’exotiques PATCH POOL ACTUEL Échelle spatiale La biodiversité du sol: patrons macroécologiques • Déterminants de la biodiversité des sols: modèle général Decaëns et al. (2006)

16. 10000 Milieux continentaux Acari Milieux insulaires 1000 100 Richesse spécifique 10 1 100 1000 104 105 106 107 1 10 100 Lumbricidae Richesse spécifique 10 1 105 106 0.1 1 10 100 103 104 10-3 10-4 10-2 Surface (km2) D’après Maraun et al. (2007), Rosenzweig (1995) dans Gaston (1998) La biodiversité du sol: patrons macroécologiques • Relations surface / richesse • Relation d’abord décrite pour les oiseaux • L’un des fondement de la biogéographie insulaire (MacArthur & Wilson 1967) • Peu d’étude en ce qui concerne la faune du sol • Plusieurs facteurs explicatifs possibles: •  nombre d’individus échantillonnés •  diversité en habitats •  des taux de spéciation et  taux d’extinction

17. 600 Acari 500 400 Richesse spécifique 300 200 100 0 200 0 10 20 30 40 50 60 70 80 Nord Sud 180 Degrés de latitude (N ou S) 160 Isoptera 140 Formicoidea 120 Richesse spécifique D’après Kusnezov (1957) Lavelle & Spain (2005), Maraun et al. (2007) 100 80 60 40 20 0 70 60 50 40 30 20 10 0 10 20 30 40 50 Degrés de latitude La biodiversité du sol: patrons macroécologiques • Gradients latitudinaux • Décrits dès le XIXe (Humboldt & Bompland 1807, Wallace 1853) •  des aires spécifiques vers l’équateur • Gradients dans les caractéristiques des habitats (hétérogénéité, productivité, etc) •  taux de spéciation, des surfaces, etc • Contestés pour ce qui concerne la micro-faune / micro-flore: • Caractère cosmopolite de nombreux taxons • Peu de variation latitudinale dans la qualité/quantité des ressources • Mis en évidence pour la mésofaune et la macrofaune

18. Termites 7 Macroinvertébrés de la litière 60 6 Saprophages 50 5 Sapro-xylophages Richesse (taxons par échantillon) Intermédiaires 40 4 Géophages 3 30 Richesse spécifique 2 20 1 10 0 0 25 50 75 100 0 Distance à la route (m) Forêt Fragments La biodiversité du sol: patrons macroécologiques • Fragmentation des habitats • Relations surface/richesse ou isolement/richesse des d’habitats • La fragmentation des habitats agit comme une contrainte de dispersion sur l’assemblage des communautés • Quelques études uniquement sur la macrofaune du sol Fonseca de Souza & Brown (1994), Haskell (1999)

19. Exclusion compétitive Extinction Diversité Diversité Productivité Perturbations / stress La biodiversité du sol: patrons macroécologiques • Facteurs locaux: perturbations / productivité • En théorie, le long de gradients d’adversité (productivité, perturbation, stress), la diversité décrit une courbe en cloche • Reflète deux mécanismes différents: • Extinction d’espèces dans les conditions les plus adverses • Exclusion compétitive des faibles compétiteurs dans les conditions les moins adverses • Influence combinée des contraintes d’habitat et des contraintes d’interaction Grime (1973), Connell (1978), Huston (1979)

20. La biodiversité du sol: patrons macroécologiques Microfaune 100 Mésofaune Macrofaune 80 Richesse spécifique (moder) 60 40 20 0 20 60 100 0 40 80 Richesse spécifique (mull) Lumbricidae Microflore 24 10 22 8 20 Diversité catabolique 6 Richesse spécifique 4 18 2 16 0 14 0 10 20 30 0 10 20 30 40 Taux de C organique (%) Taux de C organique (%) • Facteurs locaux: perturbations / productivité • Courbe en cloche rarement observée pour les organismes du sol • Plutôt une augmentation avec éventuellement un plateau • Contrôle par la disponibilité en ressource • « Seuil compétitif » rarement atteint D’après Degens et al. (2000), Dahmouche & Matthieu (non publié), Schaeffer & Schauermann (1990), Wardle (2002)

21. Microfaune Mésofaune 4 Macrofaune Indice de Shannon (non-cultivé) 2 0 0 2 4 Indice de Shannon (cultivés) 24 Lumbricidae Microflore 8 22 6 20 Diversité catabolique Richesse spécifique 4 18 2 16 0 Forêts VN FP Pâturages Cultures Cultures Prairies La biodiversité du sol: patrons macroécologiques • Facteurs locaux: perturbations / productivité • Pas d’études sur l’impact des perturbation • Nombreuses études sur l’impact de la mise en culture des sols • Diversité sols cultivés < sols non-cultivés • Effets combinés productivité / perturbations Modifié d’après Decaëns et al. (sous presse), Degens et al. (2000), Wardle (1995)

22. 40 30 Microflore Collembola 20 Collemboles Lumbricidae CA P6 P20.5 P34.5 P44.5 P>49 Macrodétritivores 14 10 10 Richesse spécifique 8 Richesse spécifique 6 30 6 20 4 AWCD 4 10 2 0 CA P0.5 P1.5 P6.5 P7.5 P32 5 28 45 61 95 132 186 Age moyen de la parcelle pâturée Age moyen de la parcelle forestière La biodiversité du sol: patrons macroécologiques • Facteurs locaux: successions végétales • Théoriquement, la richesse spécifique  le long d’un gradient successionnel • Vrai pour la microflore, avec  bactéries /  champignons • Plus difficiles à prédire pour la faune •  quantité et complexité de la MO • Modifications de la qualité des apports en MO par la végétation Modifié d’après Decaëns et al. (1997, 1998), Chauvat et al. (2003, 2007)

23. 3 25 Oribates Oribates cryptostigmatides 20 2 Indice de Shannon Richesse spécifique 15 10 1 5 1 2 2 3 1 3 7 Diversité des microhabitats Richesse spécifique de la litière La biodiversité du sol: patrons macroécologiques • Facteurs locaux: interactions biotiques •  de la diversité endogée avec la diversité de la végétation • Influence au travers de la qualité / diversité des apports en MO • Influence au travers de leur impact sur le diversité en microhabitats Modifié d’après Anderson (1978), Kaneko & Salamanca (1999), Hansen & Coleman (1998) dans Wardle (2002)

24. Champignons Collemboles Macrofaune * * * 3 3 50 40 2 2 Richesse taxonomique 30 Indice de Shannon 20 1 1 10 0 0 0 -V -V +V +V -V +V La biodiversité du sol: patrons macroécologiques • Facteurs locaux: interactions biotiques • Les organismes ingénieurs modifient les conditions physiques du sol • Influence l’accessibilité aux ressources pour d’autres organismes édaphiques • Génèrent de l’hétérogénéité dans la distribution des ressources et des organismes édaphiques D’après Decaëns et al. (1999), Tiwari & Mishra (1993), Loranger et al. (1998)

25. 10 Oligochaeta 8 Richesse locale moyenne 6 4 2 0 Froide Tempérée Tropicale 12 Lumbricidae 10 8 Nombre de localités 6 4 2 0 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Richesse spécifique La biodiversité du sol: patrons macroécologiques • Facteurs locaux vs régionaux • Richesse locale des communautés généralement limitée • 9-10 espèces pour les vers de terre • 5-6 espèces pour les enchytraeidae • Quel que soit la position latitudinale / la taille du pool total d’espèces • Suggère: • Relation non linéaire entre diversité régionale / diversité locale • Saturation rapide des niches lors de l’assemblage • La richesse locale est contrôlée par des facteurs locaux D’apèrs Lavelle et al. (1995), Decaëns et al. (2008)

26. 25 Matrice totale * Milieux boisés * 20 Milieux Herbacés * 15 SES du C-score 10 Gotelli & McCabe (2002) Ecology 5 0 Vertébrés homéoth. Poissons Fourmis Autres invert. Vers de terre La biodiversité du sol: patrons macroécologiques • Facteurs locaux: interactions biotiques • Patrons de co-occurrence non-aléatoires • Niveaux de co-occurrence observés < simulations • Exclusion spatiale inter-communautés • Moins de co-occurrence que dans d’autres groupes animaux Lumbricidae • Les communautés sont fortement structurées par la compétition D’après Decaëns et al. (sous presse)

27. 25 20 15 Fréquence 10m Fourmis 10 Vers de terre 5 Assemblage B: Ocnerodrilidae sp. / Andiorhinus sp. / Martiodrilus sp. Assemblage A: Aymara sp. / Andiodrilus sp. 0 2 3 0 1 Taille corporelle Assemblage réel Assemblage aléatoire La biodiversité du sol: patrons macroécologiques • Facteurs locaux: interactions biotiques • Certaines espèces ne co-existent jamais dans les communautés naturelles • Les espèces co-existant dans une communauté sont plus différentes morphologiquement que des assemblages aléatoires Decaëns & Rossi (2001); Decaëns et al. (sous presse), Gotelli & Ellison (2002)

28. La biodiversité du sol:fonctions et valeurs écologiques • Les valeurs des animaux du sol • Valeur intrinsèque (valeurs éthiques ou religieuses) • Valeurs instrumentales (usages effectifs ou potentiels) • Valeurs économiques directes: espèces directement utilisées (par exemple comme nourriture, etc) • Valeurs économiques indirectes: espèces qui procurent des bénéfices sans être directement prélevées (par exemple services écosystémiques, potentiel touristique, etc)

29. Fourmis commestibles (Atta) Vers de terre fumé « motto » La biodiversité du sol:fonctions et valeurs écologiques • Les valeurs instrumentales des animaux du sol • Valeurs économiques directes: utilisation pour la nourriture • Chez les amérindiens d’Amazonie: >100 espèces d’invertébrés du sol • Représente jusqu’à 60% des rations protéiniques pendant certaines périodes de l’année • Très forte valeur nutritive Ramos-Elorduy 1997, Paoletti 2000, 2002, Decaëns et al. 2006

30. Vers de fumier Appâts pour la pêche Nourriture pour les animaux Production de compost à partir des détritus organiques Primack 2000 IBOY group La biodiversité du sol:fonctions et valeurs écologiques • Les valeurs instrumentales des animaux du sol • Usage indirecte pour l’approvisionnement en nourriture

31. Grand nbre d’sp d’invertébrés (ex: > 100 Carabidae sp.) - 0 menacées - 0 protégées 65 sp d’oiseaux - 27 menacées - 63 protégées 17 sp de mammifères - 6 menacées - 11 protégées 13 sp de reptiles - 13 menacées - 13 protégées 19 sp de batraciens - 18 menacées - 19 protégées La biodiversité du sol:fonctions et valeurs écologiques • Les valeurs instrumentales des animaux du sol • Valeurs économiques indirectes: valeurs patrimoniales / récréatives Vers de terre = ressource clef D’après Granval (1988), Fiers (1997)

32.  Valeur patrimoniale Grande diversité de la faune du sol tropicale La biodiversité du sol:fonctions et valeurs écologiques • Les valeurs instrumentales des animaux du sol • Valeurs économiques indirectes: valeurs récréatives

33. La biodiversité du sol:fonctions et valeurs écologiques • Valeurs éducatives • Programmes TV “C’est pas sorcier” (France 3) sur les fourmis, les vers de terre, etc • Guide pour des expérimentations sur la décomposition des déchets organiques • Bandes dessinées …

34. Aporrectodea caliginosa Lumbricus castaneus Lumbricus terrestris La biodiversité du sol:fonctions et valeurs écologiques • Classification écologique • En fonction des exigences écologiques • Espèces endogées • Taille variable • Vie dans le profil de sol • Ressource trophique: matière organique du sol • Réseaux de galeries horizontales • Production d’agrégats et impacts sur la dynamique de la matière organique du sol • Espèces épigées • Petite taille • Vie dans la litière • Ressource trophique: litière fraîche • Pas de réseau de galeries • Impacts sur la fragmentation de la litière fraîche • Espèces anéciques • Grande taille • Vie dans le sol • Ressource trophique: litière fraîche • Réseaux de galeries verticales • Production d’agrégats et impacts sur la dynamique de la matière organique du sol

35. La biodiversité du sol:fonctions et valeurs écologiques • Classifications fonctionnelles • Lavelle (1997) propose une classification principalement basée sur les domaines fonctionnels interactions entre faune et microflore et la production de bio-structures • Les microprédateurs • Interactions avec microflore: prédation • Biostructures: aucunes • Fonctions: espèces clef de voûte, stimulent la minéralisation de la MO • Principalement des microinvertébrés (nématodes et protozoaires) • Les transformateurs de litière • Interactions avec microflore: rhumen externe • Biostructures holorganiques • Fonctions: fragmentation de la MO fraîche, stimulation de l’activité microbienne • Principalement des méso- macroinvertébrés (collemboles, oribates, vers épigés, diplopodes, etc) • Les ingénieurs du sol • Interactions avec microflore: symbiose digestive • Biostructures principalement organo-minérales • Fonctions: production d’agrégats, contrôle de la dynamique de la MO • Principalement des macro-invertébrés (vers de terre, termites, fourmis) et des vertébrés

36. Réseau trophique Porosphère Agrégatusphère Racines X X X Termites X X X Plantes X X X Vers de terre X X X Fourmis X X X Abiotiques X X X Pores Agrégats Biota La biodiversité du sol:fonctions et valeurs écologiques • Les domaines fonctionnels D ’après Lavelle (2002)

37. Domaines fonctionnels Racines X X X Rhizosphère Termites X X X Termitusphère Plantes X X X Système litière Vers de terre X X X Drilosphère X Fourmis X X Myrmécosphère Abiotiques X X X Pores Agrégats Biota La biodiversité du sol:fonctions et valeurs écologiques • Les domaines fonctionnels D ’après Lavelle (2002)

38. La biodiversité du sol:fonctions et valeurs écologiques Sol Organismes Matière et énergie Sol Organismes Processus physico-chimiques D’après Jones et al. (2004) • Les ingénieurs écologiques du sol Changements dans la structure du sol Ingénieur

39. Ecosystème • Propriétés et services environnementaux • Extrapolation à l’échelle de l’écosystème Profil de sol • Processus écologiques • Propriétés du sol • Biomasse racinaire Echelle temporelle Domaine fonctionnel • Traits des biostructures • Propriétés physico-chimiques des turricules • Impacts à petite échelle sur d’autres organismes Individus • Traits de vie • Comportement alimentaire • Production de déjections Echelle spatiale La biodiversité du sol:fonctions et valeurs écologiques • Problème d’échelle

40. (a) (b) (c) * * * 80 1.4 10 70 1.2 8 60 1.0 Densité apparente (g. cm-3) 50 % de macroagrégats Stables à l’eau 6 0.8 40 DPM des agrégats(cm) 0.6 4 30 0.4 20 2 0.2 10 0 0 0.0 T ST T ST T ST La biodiversité du sol:fonctions et valeurs écologiques • Sélectivité alimentaire et propriétés des turricules • Les vers de terre ingèrent sélectivement un substrat riche en MO • Turricules = macroagrégats organo-mineraux riches en MO et plus stables que les agrégats de sol de taille comparable Mariani (2001) thèse; Mariani et al. (2001) CRAS;Decaëns (2000) BFS; Decaëns et al. (1999) Pedobiologia Decaëns & Rossi (2001) Ecography • En Colombie, Martiodrilus sp produit jusqu’à 115 tonnes d’agrégats ha-1an-1 • Il peut augmenter significativement la macroagrégation du sol à différentes échelles

41. (a) (b) * * 7 60 6 50 5 40 C total % 4 N minéral (µg. g-1 soll sec) 30 3 20 2 10 1 0 0 T T ST ST La biodiversité du sol:fonctions et valeurs écologiques • Mécanismes de digestion et impacts sur la dynamique de la matière organique et des nutriments • Ingestion et stimulation de micro-organismes • Turricules frais = incubateurs pour la minéralisation de la MO • Tuddicules secs = agrégats stables protégeant la MO contre la minéralisation • En Colombie Martiodrilus sp peut produire jusqu’à 34 kg ha-1 an-1 d’N minéral dans ses turricules frais • … protéger jusqu’à 9 tonnes ha-1 an-1 dans ses turricules secs • Peut augmenter le stokage de C dans les sols à différentes échelles Decaëns et al. (1999) BFS; Decaëns et al. (1999) Pedobiologia; Decaëns & Rossi (2001) Ecography

42. (b) (a) * * 300 50 250 40 200 g de racine sèches m-2 30 150 sp de macroinvertebrés 20 100 (c) * 10 50 10 0 0 TS TF ST ST T 8 6 # de graines viables. 100g-1 4 2 0 T ST La biodiversité du sol:fonctions et valeurs écologiques • Impacts sur d’autres organismes • Les vers de terre contrôlent des ressources trophiques ou spatiales pour d’autres organismes du sol / plantes • Transport vertical de nombreuses graines viables de plantes • En Colombie, Martiodrilus sp peut déposer à la surface du sol jusqu’à 900 graines m-2 chaque année • Peut influencer la composition de la végétation en place Decaëns et al. (1999) BFS; Decaëns et al. (1999) ASE; Decaëns et al. (2003) Acta Oecol

43. 1.6 80 1.2 60 Effect size 0.8 40 Impact sur la production de grains (%) 20 0.4 0 0.0 -20 Argileux Limoneux Sableux Sorgho Riz Maïs Haricot Blé Pois Arachide Type de sol La biodiversité du sol:fonctions et valeurs écologiques • Impacts des vers de terre sur la productivité primaire Brown et al. (1999), Laossi et al. (2010)

44. (a) (b) (c) * * * 600 12 40 500 10 35 30 400 8 cm3 de turricules de surfacem-2 Diversité des biostructures 25 g de bers de terre m-2 300 6 20 15 200 4 10 100 2 5 0 0 0 NS IP AC NS IP AC NS NP IP AC La biodiversité du sol:fonctions et valeurs écologiques • Impact de l’intensification agricole sur les communautés d’invertébrés du sol • Impacts quantitatifs sur la biomasse des invertébrés • Impacts qualitatifs sur la diversité des communautés et de leurs productions Decaëns et al. (1994) EJSB Decaëns et al. (2000) ASE Gradient d’intensification agricole

45. Richesse estimée * (p = 5.53e-05) 12 Indice ACE (échelle de la ferme) 8 6 4 7 R2= 0.69* 2 6 5 Richesse spécifique 4 12 3 2 1 8 Indice ACE (échelle du paysage) 0 6 0.00 0.10 0.20 0.30 0.40 0.50 0.60 0.70 4 2 Indice d’intensification 0 BPC BMB BPR CAF CSP CTR Gradient d’intensification du paysage La biodiversité du sol:fonctions et valeurs écologiques • Impacts de l’intensification agricole sur les communautés de vers de terre Decaëns & Jiménez (2002), Decaëns et al. (non publié) projet AMAZ

46. La biodiversité du sol:fonctions et valeurs écologiques • Impacts sur la mise à disposition de services et de biens écosystémiques • Il est important de comprendre: • Les facteurs de contrôle de la biodiversité du sol • Les relations qui existent entre biodiversité, services environnementaux et durabilité des systèmes agricoles • Il est nécessaire de développer des études multidisciplinaires • Il est nécessaire d’aborder ces questions à des échelles appropriées Lavelle et al., résultats non publiés du projet AMAZ

47. Implication pour la gestion Gestion directe: Culture et inoculation d’organismes édaphiques dans les sols où ils sont souhaités Gestion indirecte Favoriser l’activité et la diversité des organismes édaphiques autochtones Actions sur la fragmentation des habitats Actions sur les ressources trophiques Actions sur les perturbations et stress Actions sur des organismes clefs (végétation, ingénieurs) Gestion intégrée Inoculation + gestion des ressources et des perturbations La biodiversité du sol:fonctions et valeurs écologiques

48. Les nouveaux challenges Stimuler la recherche en taxonomie / systématique des organismes édaphiques Mettre au point des indices biologiques d’indication de la qualité des sols Donner un véritable statut de conservation aux organismes du sol, notamment au travers de programmes éducatifs appropriés Estimer les niveaux d’érosion de la biodiversité endogée et ses conséquences fonctionnelles Recherche de systèmes de culture intégrés permettant de conserver les niveaux de biodiversité édaphique La biodiversité du sol:fonctions et valeurs écologiques

49. La biodiversité du sol: patrons macroécologiques et importance pour le fonctionnement du sol Thibaud Decaëns Laboratoire d’Ecologie UPRES-EA 1293 ECODIV Université de Rouen Journées nationales IPR - IGEN