Une approche stoechiométrique intégrative des interactions entre producteurs primaires, herbivores et décomposeurs et de leur rôle dans les écosystèmes - Université Pierre et Marie Curie
Thèse Année : 2007

An integrative stoichiometric approach to primary producer, herbivore and decomposer interactions and to their role in ecosystems

Une approche stoechiométrique intégrative des interactions entre producteurs primaires, herbivores et décomposeurs et de leur rôle dans les écosystèmes

Mehdi Cherif

Résumé

Ecological stoichiometry studies the effects of the elemental composition of organisms on their trophic interactions. Because ecological stoichiometry links flows of elements such as carbon, nitrogen and phosphorus, and population dynamics, it has a huge potential to integrate biogeochemistry and the study of trophic interactions. After primary production, herbivory and decomposition are the most important processes in ecosystems. The greatest differences between the chemical compositions of consumers and their resources are also between herbivores and primary producers and microbial decomposers and detritus. Usually, in ecological stoichiometry, these two processes are studied separately. This thesis investigates interactions between primary producers, herbivores and decomposers simultaneously, in order to reach a more comprehensive view of the functioning of ecosystems and food webs. In the first two chapter of the thesis, I used a modeling approach and an experiment to study the effects of the elemental and molecular composition of organic matter on the simultaneous use by microbial decomposers of organic and inorganic resources. The results from the first chapters were used in the next chapters to investigate the effects of herbivores on primary producer-decomposer interaction. I built two stoichiometrically-explicit models with three trophic levels: primary producers, herbivores and decomposers. The first model was meant to study the effects of herbivores on primary producer-decomposer interaction. In the second model, I focused on the effects of decomposers on the interaction between herbivores and primary producers. The many results of this work can be summarized in two main conclusions: - The chemical heterogeneity of organic matter is a main determinant of decomposer community structure and of their regeneration of inorganic elements. Primary producers are the main sources of organic matter and the main consumers of inorganic elements. Organic matter heterogeneity is thus an essential factor of primary producer-decomposer interaction. Herbivores can influence this interaction by modifying organic matter elemental and molecular composition. - To assess the impact of one trophic level on another, it is necessary to include all trophic levels that derive some resource from the first trophic level. For example, the complexity of matter exchanges between primary producers, herbivores and decomposers through organic matter recycling makes it necessary to study herbivory and decomposition in the larger context of food webs. I hope that the experimental and theoretical approaches that I developed in this thesis will be useful as a basis for more studies integrating stoichiometric interactions at the scale of ecosystems.
La stoechiométrie écologique étudie l’effet de la composition chimique en éléments des organismes sur leurs interactions trophiques. Parce qu’elle lie éléments chimiques, tel le carbone, l’azote et le phosphore, et interactions écologiques, elle a un grand rôle à jouer dans une meilleure intégration de l’étude des cycles biogéochimiques et des interactions trophiques. Après la production primaire, les processus d’herbivorie et de décomposition sont les plus importants dans un écosystème. Les différences de composition chimique entre producteurs primaires et herbivores et entre producteurs primaires et décomposeurs microbiens sont parmi les plus grandes qu’on puisse trouver entre une ressource et son consommateur. Jusqu’à présent, ces deux processus ont généralement été abordé séparément. Cette thèse, qui se base sur la stoechiométrie écologique, a donc pour but d’étudier simultanément les interactions entre producteurs primaires, herbivores et décomposeurs afin d’obtenir une vision plus intégrée du fonctionnement des réseaux trophiques et des écosystèmes. Dans les deux premiers chapitre de la thèse, j’ai construit un modèle mathématique et réalisé une expérience pour étudier l’effet de la composition de la matière organique en éléments et en molécules sur l’utilisation simultanée par les décomposeurs microbiens de ressources organiques et inorganiques. Dans les deux chapitres suivants, j’ai utilisé les résultats précédents pour étudier l’interaction entre producteurs primaires, herbivores et décomposeurs. J’ai donc construit deux modèles explicitement stoechiométriques à trois niveaux trophiques: producteurs primaires, décomposeurs et herbivores. Le premier modèle s’est intéressé aux effets des herbivores sur l’interaction entre les producteurs primaires et les décomposeurs, tandis que le deuxième modèle a étudié l’effet des décomposeurs sur l’interaction entre les herbivores et les producteurs primaires. Les conclusions issues de ce travail de thèse sont nombreuses. Elles peuvent néanmoins être rassemblées en deux points principaux : - L’hétérogénéité chimique des ressources organiques est un déterminant important de la minéralisation des éléments par les décomposeurs et de la structure de la communauté de ces derniers. Puisque les producteurs primaires sont une source principale de ressources organiques et les principaux consommateurs des éléments minéraux, cette hétérogénéité est donc essentielle à prendre en compte pour comprendre l’interaction entre producteurs primaires et décomposeurs. Les herbivores affectent cette interaction en modifiant la composition chimique élémentaire et moléculaire de la ressource organique. - L’effet stoechiométrique d’un niveau trophique sur un autre doit prendre en compte tous les niveaux trophiques qui tirent une partie de leur ressource du premier niveau trophique. La complexité des liens entre herbivores, producteurs primaires et décomposeurs due au recyclage des éléments chimiques ne permet pas d’étudier l’herbivorie ou la décomposition de façon détachée du reste du réseau trophique. J’ai espoir que les approches expérimentales et théoriques développées dans ce travail de thèse serviront de base à des études plus intégrées des interactions stoechiométriques à l’échelle des écosystèmes.
Fichier principal
Vignette du fichier
ManuscritA4.pdf (8.87 Mo) Télécharger le fichier
Origine Fichiers produits par l'(les) auteur(s)

Dates et versions

tel-04766794 , version 1 (05-11-2024)

Identifiants

Citer

Mehdi Cherif. Une approche stoechiométrique intégrative des interactions entre producteurs primaires, herbivores et décomposeurs et de leur rôle dans les écosystèmes. Biodiversité. Université Paris VI - Pierre et Marie Curie, 2007. Français. ⟨NNT : 2007PA066586⟩. ⟨tel-04766794⟩
18 Consultations
5 Téléchargements

Partager

More