Impact of global change on peatland functioning : C-N-S coupling and biotic interactions
Impact des changements globaux sur le fonctionnement des tourbières : couplage C-N-S et interactions biotiques
Résumé
In a context of global change, peatlands "sink" function of carbon (C) is likely to switch to a "source" function, releasing into the atmosphere large quantities of C initially stored in the peat. This thesis aims to characterize and quantify at different levels of organization: i) the impact of global warming on Sphagnum-peatland biogeochemical functioning (CNS) and ii) the impact of restoration of peatland abandoned after harvesting of peat on the interactions between recolonizing plants (Eriophorum angustifolium), macrofauna (Lumbricus rubellus) and the microorganisms potentially involved in the regeneration process of peat forming. The peatland functioning and biotic interactions have been studied by coupling C-N-S and isotope tracing 13C-15N-34S. A moderate increase of + 1°C simulated by "Open Top Chambers" (OTCs) significantly reduces C fluxes at the ecosystem level, the primary production of Sphagnum and the microbes are most affected. At the community level, the activity of anaerobic bacteria, fungi and protozoa (estimated by SIP 13C-PLFAs) was significantly slowed. We showed that a soil engineer as the earthworm L. rubellus played a positive role in recycling organic matter indirectly by providing elements (C > N > S) to the plant. Transfers depend on the functional traits of the organism. At the individual level, we have characterized using NanoSIMS, "anticorrelated" NS transfers from earthworms to peat.
Dans un contexte de changements globaux, la fonction de "puits" de carbone (C) des tourbières est susceptible de basculer vers une fonction "source", en libérant dans l'atmosphère de grandes quantités de C initialement stockées dans la tourbe. Cette thèse vise à caractériser et quantifier, à différents niveaux d'organisation, i) l'impact d'un réchauffement climatique sur le fonctionnement biogéochimique (C-N-S) d'une tourbière à Sphaignes et ii) l'impact de la restauration d'une tourbière abandonnée après exploitation sur les interactions entre les plantes recolonisatrices (Eriophorum angustifolium), la macrofaune (Lumbricus rubellus) et les microorganismes potentiellement impliqués dans la régénération du processus de tourbification. Le fonctionnement de la tourbière et les interactions biotiques ont été étudiées par couplage des cycles C-N-S et traçage isotopique 13C-15N-34S. Une augmentation modérée de + 1°C simulée par "Open Top Chambers" (OTCs) diminue significativement les flux de C à l'échelle de l'écosystème, la production primaire des Sphaignes et le compartiment microbien étant les plus affectés. A l'échelle des communautés, l'activité des bactéries anaérobies, des champignons et des protozoaires (estimée par SIP 13C-PLFAs) est significativement ralentie. Nous avons montré qu'un organisme ingénieur comme le ver de terre L. rubellus jouait un rôle positif dans le recyclage de la matière organique en fournissant indirectement des éléments (C > N > S) à la plante. Ces transferts seraient dépendants des traits fonctionnels de l'organisme. A l'échelle de l'individu, nous avons caractérisé par approche NanoSIMS, les transferts "anticorrélés" N-S ver de terre --> tourbe.