Reproductive biomass in Holcus lanatus clones that differ in their phosphate uptake kinetics and mycorrhizal colonization

In normal populations of the common grass Holcus lanatus there is a polymorphism for arsenate resistance, manifested as suppressed phosphate uptake (SPU), and controlled by a major gene with dominant expression. A natural population of SPU plants had greater arbuscular-mycorrhizal colonization than wild type, nonSPU plants. It was hypothesized that, in order to survive alongside plants with a normal rate of phosphate (P) uptake, SPU plants would be more dependent on mycorrhizal associations. We performed an experiment using plants with SPU phenotypes from both arsenate mine spoils and uncontaminated soils, as well as plants with a nonSPU phenotype. They were grown with and without a mycorrhizal inoculum and added N, which altered plant P requirements. We showed that grasses with SPU phenotypes accumulated more shoot P than nonSPU plants, the opposite of the expected result. SPY plants also produced considerably more flower panicles, and had greater shoot and root biomass. The persistence of SPU phenotypes in normal populations is not necessarily related to mycorrhizal colonization as there were no differences in percentage AM colonization between the phenotypes. Being mycorrhizal reduced flower biomass production, as mycorrhizal SPU plants had lower shoot P concentrations and produced fewer flower panicles than non-mycorrhizal, nonSPU plants. We now hypothesize that the SPU phenotype is brought about by a genotype that results in increased accumulation of P in shoots, and that suppression of the rate of uptake is a consequence of this high shoot P concentration, operating by means of a homeostatic feedback mechanism. We also postulate that increased flower production is linked to a high shoot P concentration. SPU plants thus allocate more resources into seed production, leading to a higher frequency of SPU genes. Increased reproductive allocation reduces vegetative allocation and may affect competitive ability and hence survival, explaining the maintenance of the polymorphism. As mycorrhizal SPU plants behave more like nonSPU plants, AM colonization itself could play a major part in the maintenance of the SPU polymorphism.

Polycyclic aromatic hydrocarbon (PAH) dispersion and deposition to vegetation and soil following a large scale chemical fire

Polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) were determined in soil and vegetation following a large scale chemical fire involving 10,000 ton of polypropylene. In comparison with sites outside the plume from the fire, PAH concentrations were elevated in grass shoots (by up to 70-fold) and in soil (by up to 370-fold). The pattern of PAH dispersion under the plume was dependent on the physical-chemical properties of individual PAHs. The lighter, least hydrophobic PAHs were dispersed into the environment at greater distances than heavier, more hydrophobic PAHs. At the most distant sampling point (4.5 km) under the plume, the low molecular weight PAHs were still considerably elevated in vegetation samples compared to control sites. Dispersion appeared to be regulated by the compounds partitioning between the vapour and particulate phase, with dry particulate deposition occurring closer to the fire source than gaseous deposition. For all PAHs, the fire resulted in greater contamination of soils compared to grasses, with the relative ratio of plant/soil contamination decreasing as hydrophobicity increased.

Late Pleistocene climate change and landscape dynamics in the Eastern Alps: the inner-alpine Unterangerberg record (Austria)

Drill cores from the inner-alpine valley terrace of Unterangerberg, located in the Eastern Alps of Austria, offer first insights into a Pleistocene sedimentary record that was not accessible so far. The succession comprises diamict, gravel, sand, lignite and thick, fine grained sediments. Additionally, cataclastic deposits originating from two paleo-landslide events are present. Multi-proxy analyses including sedimentological and palynological investigations as well as radiocarbon and luminescence data record the onset of the last glacial period (Wurmian) at Unterangerberg at similar to 120-110 ka. This first time period, correlated to the MIS 5d, was characterised by strong fluvial aggradation under cold climatic conditions, with only sparse vegetation cover. Furthermore, two large and quasi-synchronous landslide events occurred during this time interval. No record of the first Early Wiirmian interstadial (MIS 5c) is preserved. During the second Early Wiirmian interstadial (MIS 5a), the local vegetation was characterised by a boreal forest dominated by Picea, with few thermophilous elements. The subsequent collapse of the vegetation is recorded by sediments dated to similar to 70-60 ka (i.e. MIS 4), with very low pollen concentrations and the potential presence of permafrost. Climatic conditions improved again between similar to 55 and 45 ka (MIS 3) and cold-adapted trees re-appeared during interstadials, forming an open forest vegetation. MIS 3 stadials were shorter and less severe than the MIS 4 at Unterangerberg, and vegetation during these cold phases was mainly composed of shrubs, herbs and grasses, similar to what is known from today's alpine timberline. The Unterangerberg record ended at similar to 45 ka and/or was truncated by ice during the Last Glacial Maximum. (C) 2013 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Geochemical records of palaeoenvironmental controls on peat forming processes in the Mfabeni peatland, Kwazulu Natal, South Africa since the Late Pleistocene

The Mfabeni peatland is the only known sub-tropical coastal fen that transcends the Last Glacial Maximum (LGM). This ca. 10m thick peat sequence provides a continuous sedimentation record spanning from the late Pleistocene to present (basal age c. 47kcalyr BP). We investigated the paleaeoenvironmental controls on peat formation and organic matter source input at the Mfabeni fen by: 1) exploring geochemical records (mass accumulation rate, total organic carbon, carbon accumulation rate, δC, δN and C/N ratio) to delineate primary production, organic matter source input, preservation and diagenetic processes, and 2) employ these geochemical signatures to reconstruct the palaeoenvironmental conditions and prevailing climate that drove carbon accumulation in the peatland. We established that the Mfabeni peat sediments have undergone minimal diagenetic alteration. The peat sequence was divided into 5 linear sedimentation rate (LSR) stages indicating distinct changes in climate and hydrological conditions: LSR stage 1 (c. 47 to c. 32.2kcalyr BP): predominantly cool and wet climate with C4 plant assemblages, interrupted by two short warming events. LSR stage 2 (c. 32.2 to c. 27.6kcalyr BP): dry and windy climate followed by a brief warm and wet period with increased C4 sedge swamp vegetation. LSR stage 3 (c. 27.6 to c. 20.3kcalyr BP): initial cool and wet period with prevailing C4 sedge plant assemblage until c. 23kcalyr BP; then an abrupt change to dry and cool glacial conditions and steady increases in C3 grasses. LSR stage 4 (c. 20.3 to c. 10.4kcalyr BP): continuation of cool and dry conditions and strong C3 grassland signature until c. 15kcalyr BP, after which precipitation increases. LSR stage 5 (c. 10.4kcalyr BP to present): characterised by extreme fluctuations between pervasive wet and warm to cool interglacial conditions with intermittent abrupt millennial-scale cooling/drying events and oscillations between C3 and C4 plant assemblages. In this study we reconstructed a high-resolution record of local hydrology, bulk plant assemblage and inferred climate since the Late Pleistocene, which suggest an anti-phase link between Southern African and the Northern Hemisphere, most notably during Heinrich (5 to 2) and Younger Dryas events. © 2013 Elsevier B.V.

Fractal species distributions do not produce power-law species-area relationships

We derive the species-area relationship (SAR) expected from an assemblage of fractally distributed species. If species have truly fractal spatial distributions with different fractal dimensions, we show that the expected SAR is not the classical power-law function, as suggested recently in the literature. This analytically derived SAR has a distinctive shape that is not commonly observed in nature: upward-accelerating richness with increasing area (when plotted on log-log axes). This suggests that, in reality, most species depart from true fractal spatial structure. We demonstrate the fitting of a fractal SAR using two plant assemblages (Alaskan trees and British grasses). We show that in both cases, when modelled as fractal patterns, the modelled SAR departs from the observed SAR in the same way, in accord with the theory developed here. The challenge is to identify how species depart from fractality, either individually or within assemblages, and more importantly to suggest reasons why species distributions are not self-similar and what, if anything, this can tell us about the spatial processes involved in their generation.

Spatio-temporal feeding selection of red deer in a mountainous landscape

Understanding the dietary consumption and selection of wild populations of generalist herbivores is hampered by the complex array of factors. Here, we determine the influence of habitat, season, and animal density, sex, and age on the diet consumption and selection of 426 red deer (Cervus elaphus scoticus) culled in Fiordland National Park, New Zealand. Our site differs from studies elsewhere both in habitat (evergreen angiosperm-dominated forests) and the intensity of hunting pressures. We predicted that deer would not consume forage in proportion to its relative availability, and that dietary consumption would change among and within years in response to hunting pressures that would also limit opportunities for age and sex segregation. Using canonical correspondence analysis, we evaluated the relative importance of different drivers of variation in diet consumption assessed from gut content and related these to available forage in the environment. We found that altitude explained the largest proportion of variation in diet consumption, reflecting the ability of deer to alter their consumption and selection in relation to their foraging grounds. Grasses formed a high proportion of the diet consumption, even for deer culled several kilometres from the alpine grasslands. In the winter months, when the alpine grasslands were largely inaccessible, less grass was eaten and deer resorted to woody plants that were avoided in the summer months. Surprisingly, there were no significant dietary differences between adults and juveniles and only subtle differences between the sexes. Sex-based differences in diet consumption are commonly observed in ungulate species and we suggest that they may have been reduced in our study area owing to decreased heterogeneity in available forage as the diversity of palatable species decreased under high deer browsing pressures, or by intense hunting pressure. © 2009 The Authors. Journal compilation © 2009 Ecological Society of Australia.

Pollen Production in the Poaceae Family.

Total pollen production per inflorescence was studied in the most important species of the Poaceae family in the city of Córdoba in order to further our knowledge of the partial contribution of each species of this family to the total amount of pollen released into the atmosphere. The contribution of grasses in a given area was estimated by counting the number of inflorescences in an area of one square meter. Four different representative areas of the city were selected. The number of pollen grains per anther and flowers per inflorescence was also estimated in order to obtain total pollen production per inflorescence. Pollen production per inflorescence ranged from 14,500 to more than 22,000,000 pollen grains, the amount being clearly higher in the perennial species. Pollen production per square meter was higher in the mountains near the city and lower in areas of abandoned crops. Only a few species are responsible for the majority of pollen produced. A phenological study is necessary in order to determine the temporal distribution of this pollen production and subsequent shedding.

Insignificant impact of prescribed fire on surface soil in a Pinus pinaster plantation, northern Portugal

Following a prescribed fire in a Pinus pinaster forest site located in the north-west Portugal, monitoring of any changes in selected soil characteristics and soil hydrology was undertaken to assess the effects of burning on the following: pH, electrical conductivity, water content, organic carbon and porosity. Thirty plots were established on a regular grid. At each sample plot before and after the fire, samples were collected (disturbed samples from depths of 0-1cm and 1-5cm; undisturbed core samples from 0-5cm). The results indicate that there was no measurable impact on the properties of the soil following this carefully conducted prescribed fire. The fire only affected the litter layer, as intended. Confirmation of this minimal impact on the soil was provided by regrowth of grasses and herbs already occurring two months after the fire. The implication is, therefore, that provided this wildfire-risk reduction strategy is carried out under existing strict guidelines, any impact on soil quality will be minimal.

The origins of C4 grasslands: integrating evolutionary and ecosystem science.

The evolution of grasses using C4 photosynthesis and their sudden rise to ecological dominance 3 to 8 million years ago is among the most dramatic examples of biome assembly in the geological record. A growing body of work suggests that the patterns and drivers of C4 grassland expansion were considerably more complex than originally assumed. Previous research has benefited substantially from dialog between geologists and ecologists, but current research must now integrate fully with phylogenetics. A synthesis of grass evolutionary biology with grassland ecosystem science will further our knowledge of the evolution of traits that promote dominance in grassland systems and will provide a new context in which to evaluate the relative importance of C4 photosynthesis in transforming ecosystems across large regions of Earth.

Some ecological effects of beaver upon the watersheds in the Porcupine Hills, Alberta /

This ecological investigation of the beaver (Castor canadensis canadensis Kuhl) was part of the Eastern Slopes (Alberta) Watershed Research program conducted during the summers of 1968 . 1969 . 1970. and 1971 . A soil particle size analysis indicated that soil heavy with clay was used by the beaver for construction purposes in the Porcupine Hills . Examples were given of the beaver controlling erosion with the construction of dams . and also causing erosion to occur . However . in general . the beaver slow down soil erosion and decrease the loss of soil from this region. The beaver utilized measureable amounts of herbaceous vegetation . However, the utilization of herbs by the beaver requires further investigation. A system of ex~sures and enclosures of herbaceous vegetation plots was used to study the utilization of sedges , grasses , and forbs . The beaver indicated stronger species preference for willow as compared to aspen . The size preference for willow was in the 1.0 to 10.0 centimeters basal diameter classes , while the beaver utilization of aspen indicated a preference for the largest trees with basal diameter greater than 20.0 centimeters. Willow was the most important plant in the low lying areas with regard to distribution, abundance and to produce sustained yield. The beaver used this plant for food and construction throughout the study area. The distribution of aspen was limited. and this species did not appear to produce more than one crop in the lifetime of a beaver colony. Nine out of 15 woody plant types were sampled by the beaver in this region. A plot-intercept transect technique was used for systematic vegetation sampling of the woody vegetation in six intensively studied watersheds. The beaver population of the Porcupine Hills region of SW-Alberta is believed to depend upon the chinooks. During the 1971 ground census, a total of 60 active beaver colonies were tallied on the 930 square kilometers large study area. The beaver of the region were not found to store large food caches during fall and winter, however, they are believed to collect feed periodically throughout the winter months. It was observed that the severe winter in 1968-69, reduced by 27 per cent the number of active beaver colonies within the study area. The Porcupine Hills region had 0.07 beaver colony per square kilometer in 1971, a low density of beaver colonies due to the rough topography of the area. However, the importance of the beaver ponds was somewhat clarified as they provide increased moisture, which lessens the fire damage, and store water for wildlife and cattle in the area. Meteorological data was collected by the author in collaboration with the Department of Transport.

Différence dans la qualité de l’alimentation en relation au risque d’excès de poids chez des populations autochtones canadiennes

L‘obésité constitue un problème de santé publique au Canada, particulièrement chez les populations autochtones où les prévalences les plus élevées ont été rapportées. D’après les écrits recensés, plusieurs méthodes ont été essayées pour étudier la relation entre l’alimentation et l’obésité, mais les résultats sont inconstants. Le but de cette thèse est d’identifier, en termes quantitatif et qualitatif, les différences dans l’alimentation des obèses et non-obèses. Pour y parvenir, nous avons développé une nouvelle méthode à l’aide d’une banque de données portant sur les enfants Mohawk de Kahnawake afin d’identifier les différences dans les choix alimentaires. Cette même méthode a été ensuite appliquée à deux autres banques de données (celle des adultes cris de la Baie James et celle des autochtones de l’enquête ESCC 2.2). Globalement, les résultats n’ont pas montré de différences significatives dans l’alimentation des participants selon les catégories d’IMC en considérant les indicateurs reliés à la quantité et à la qualité de l’alimentation comme l’apport énergétique total, l’apport énergétique en provenance des lipides, les fibres alimentaires, la densité énergétique et la diversité alimentaire. Par contre, les résultats de la nouvelle méthode fondée sur la sélection des items alimentaires fréquemment consommés par au moins 10 % des participants ont révélé que les enfants de Kahnawake à risque d’excès de poids consommaient plus fréquemment de croustilles (p=0.001) et moins fréquemment de craquelins que les enfants avec excès de poids ou ceux ayant un poids normal (p=0.015). Ensuite, en prenant la catégorie de poids normal comme référence, le rapport de côte (Odds ratio : OR) d’être à risque d’excès de poids était de 2.16 (95 % IC : 1.14 - 4.09) fois plus élevé chez les enfants de Kahnawake qui consommaient plus fréquemment de croustilles comparativement aux non-consommateurs de croustilles, et ce, après ajustement pour l’âge. Par contre, le rapport de côte d’être à risque d’excès de poids diminuait de 79 % (OR = 0.21; 95 % IC : 0.06 – 0.72) chez les enfants consommateurs de craquelins comparativement à leurs homologues non-consommateurs. Après avoir corrigé les quantités pour l’âge, on note que les enfants avec excès de poids consommaient plus de frites que les enfants à risque d’excès de poids ou ceux ayant un poids normal (p = 0.027). Chez les femmes cries, les résultats de la nouvelle méthode ont montré que le colorant à café était associé à un risque élevé d’obésité (OR = 4.64, 95 % IC : 1.04 - 0.54); alors que le lait faible en matières grasses était associé à un moindre risque d’embonpoint (OR = 0.38, 95 % IC : 0.17 - 0.82), après ajustement pour l’âge. Quant aux hommes cris, le lait entier était associé à un moindre risque d’avoir de l’embonpoint (OR ajusté pour l’âge = 0.38, 95 % IC : 0.20 - 0.71) et, en termes de quantité corrigée pour l’âge, les hommes obèses buvaient plus de boissons sucrées aux fruits comparativement aux hommes de poids normal ou ceux ayant de l’embonpoint (p=0.015). Selon les résultats de cette méthode appliquée aux données de l’enquête ESCC 2.2, les garçons à risque d’excès de poids ou avec excès de poids consommaient moins fréquemment de pain blanc que ceux de poids normal (p=0.048). En termes de quantité toutefois, ils consommaient plus de pain blanc (p=0.040), utilisaient plus de farine de blé (p=0.006) et de levure (p=0.002). Après avoir ajusté les quantités consommées pour l’âge et l’indice d’activité physique, les femmes avec embonpoint ou obèses utilisaient plus de farine de blé (p< 0.001) que leurs homologues de poids normal. Chez les hommes, il n'y avait pas de différences ni dans les fréquences de consommation ni dans les quantités consommées. Concernant les filles, leurs apports alimentaires n'étaient pas valides (facteur d'activité de Goldberg < 1.2 dans la catégorie embonpoint / obèse). Les résultats de cette méthode innovatrice pourraient d’une part, permettre d’axer la sensibilisation sur des aliments particuliers en plus des recommandations générales du Guide Alimentaire Canadien. D’autre part, ils nous renvoient aux données biologiques de laboratoire afin d’identifier les composantes des items susceptibles de contribuer au développement de l’obésité.

Étude sur l’entreposage de la matière grasse chez des femmes obèses post-ménopausées présentant un taux élevé ou normal d’apolipoprotéine B.

CONTEXTE: L'inefficacité de captation des acides gras libres (AGL) par le tissu adipeux blanc (TAB) est connue pour favoriser la résistance à l'insuline (RI) dans les tissus périphériques, mais dans le foie, elle favorise également la production accrue de lipoprotéines contenant l'apolipoprotéine B100 (lipoprotéines apoB). Nous avons récemment démontré que les femmes post-ménopausées obèses avec un nombre élevé de lipoprotéines apoB à jeun (apoB plasmatique > 1,2 g/L) avaient plus de RI que les femmes avec un taux d’apoB normal. Notre objectif était donc d'examiner si l'inefficacité de captation des AGL pourrait être un mécanisme expliquant la RI, in vivo dans cette population. HYPOTHÈSES: Les femmes ménopausées en surpoids/obèses avec un taux d’apoB élevé ont moins d'efficacité à capter les AGL par le TAB que les femmes avec un taux d’apoB faible. MÉTHODES/RÉSULTATS: L'efficacité de captation des AGL a été examinée dans 22 femmes non diabétiques en surpoids/obèses. La population a été séparée selon la médiane d’apoB (0.9 g/L) en 2 groupes; les femmes ayant un taux d’apoB inférieur vs supérieur à la médiane (N=11/groupe). L'efficacité de captation des AGL par le TAB a été indirectement évaluée en suivant le sort d'un repas riche en gras (0.0162g 13C-trioléine/g de matières grasses, 66% de gras, 47g gras/m2 surface corporelle) marqué au 13C-trioléine, sur 6h en circulation ([13C]TG et [13C]AGL plasmatiques) et en oxydation (13CO2 dans l’air expiré [AE]). L’enrichissement en 13C des échantillons d’AE et du plasma a été mesuré par spectrométrie de masse pour ratio isotopique. Les femmes ayant un apoB élevé avaient une clairance plasmatique totale postprandiale des TG (p <0,05) réduite sans diminuer de la clairance plasmatique totale des AGL, par rapport aux femmes ayant un faible taux d’apoB. Cependant, en examinant le sort du 13C-trioléine, les femmes ayant un apoB élevé avait une réduction de la clairance des [13C]TG plasmatiques (44,78 μM vs 7,81 μM; p <0,05) et des [13C]AGL plasmatiques (2,64 uM vs 0,06 uM; p <0,05) à 6h, sans aucune différence en % récupéré de 13C-trioléine dans le CO2 de l’AE. Ces données suggèrent que les femmes ayant un taux d’apoB élevé ont une réduction postprandiale de la clairance et de la captation de 13Ctrioléine par le TAB. CONCLUSION: La captation inefficace des AGL par le TAB des femmes post-ménopausées en surpoids et obèses avec un surplus d’apoB peut être un mécanisme sousjacent à la RI chez ces sujets.

Anaerobic Digestibility of Microalgae : Fate and Limitations of Long Chain Fatty Acids in the Biodegradation of Lipids

La digestion anaérobie est un processus biologique dans lequel un consortium microbien complexe fonctionnant en absence d’oxygène transforme la matière organique en biogaz, principalement en méthane et en dioxyde de carbone. Parmi les substrats organiques, les lipides sont les plus productifs de méthane par rapport aux glucides et aux protéines; mais leur dégradation est très difficile, en raison de leur hydrolyse qui peut être l’étape limitante. Les algues peuvent être une source importante pour la production de méthane à cause de leur contenu en lipides potentiellement élevé. L’objectif de cette étude était, par conséquent, d’évaluer la production en méthane des microalgues en utilisant la technique du BMP (Biochemical méthane Potential) et d’identifier les limites de biodégradion des lipides dans la digestion anaérobie. Le plan expérimental a été divisé en plusieurs étapes: 1) Comparer le potentiel énergétique en méthane des macroalgues par rapport aux microalgues. 2) Faire le criblage de différentes espèces de microalgues d’eau douce et marines afin de comparer leur potentiel en méthane. 3) Déterminer l'impact des prétraitements sur la production de méthane de quelques microalgues ciblées. 4) Identifier les limites de biodégradation des lipides algaux dans la digestion anaérobie, en étudiant les étapes limitantes de la cinétique des lipides et de chacun des acides gras à longues chaines. Les résultats ont montré que les microalgues produisent plus de méthane que les macroalgues. Les BMP des microalgues d'eau douce et marines n'ont montré aucune différence en termes de rendement en méthane. Les résultats des prétraitements ont montré que le prétraitement thermique (microonde) semblait être plus efficace que le prétraitement chimique (alcalin). Les tests de contrôle du BMP faits sur l'huile de palme, l’huile de macadamia et l'huile de poisson ont montré que l'hydrolyse des huiles en glycérol et en acides gras à longues chaines n'était pas l'étape limitante dans la production de méthane. L'ajout de gras dans les échantillons de Phaeodactylum dégraissée a augmenté le rendement de méthane et cette augmentation a été corrélée à la quantité de matières grasses ajoutées.

Systématique et biogéographie du groupe Caesalpinia (famille Leguminosae)

Parmi les lignées des Caesalpinioideae (dans la famille des Leguminosae), l’un des groupes importants au sein duquel les relations phylogénétiques demeurent nébuleuses est le « groupe Caesalpinia », un clade de plus de 205 espèces, réparties présentement entre 14 à 21 genres. La complexité taxonomique du groupe Caesalpinia provient du fait qu’on n’arrive pas à résoudre les questions de délimitations génériques de Caesalpinia sensu lato (s.l.), un regroupement de 150 espèces qui sont provisoirement classées en huit genres. Afin d’arriver à une classification générique stable, des analyses phylogénétiques de cinq loci chloroplastiques et de la région nucléaire ITS ont été effectuées sur une matrice comportant un échantillonnage taxonomique du groupe sans précédent (~84% des espèces du groupe) et couvrant la quasi-totalité de la variation morphologique et géographique du groupe Caesalpinia. Ces analyses ont permis de déterminer que plusieurs genres du groupe Caesalpinia, tels que présentement définis, sont polyphylétiques ou paraphylétiques. Nous considérons que 26 clades bien résolus représentent des genres, et une nouvelle classification générique du groupe Caesalpinia est proposée : elle inclut une clé des genres, une description des 26 genres et des espèces acceptées au sein de ces groupes. Cette nouvelle classification maintient l’inclusion de douze genres (Balsamocarpon, Cordeauxia, Guilandina, Haematoxylum, Hoffmanseggia, Lophocarpinia, Mezoneuron, Pomaria, Pterolobium, Stenodrepanum, Stuhlmannia, Zuccagnia) et en abolit deux (Stahlia et Poincianella). Elle propose aussi de réinstaurer deux genres (Biancaea et Denisophytum), de reconnaître cinq nouveaux genres (Arquita, Gelrebia, Hererolandia, Hultholia et Paubrasilia), et d’amender la description de sept genres (Caesalpinia, Cenostigma, Coulteria, Erythrostemon, Libidibia, Moullava, Tara). Les résultats indiquent qu’il y aurait possiblement aussi une 27e lignée qui correspondrait au genre Ticanto, mais un échantillonage taxonomique plus important serait nécéssaire pour éclaircir ce problème. Les espèces du groupe Caesalpinia ont une répartition pantropicale qui correspond presque parfaitement aux aires du biome succulent, mais se retrouvent aussi dans les déserts, les prairies, les savanes et les forêts tropicales humides. À l’échelle planétaire, le biome succulent consiste en une série d’habitats arides ou semi-arides hautement fragmentés et caractérisés par l’absence de feu, et abrite souvent des espèces végétales grasses, comme les Cactacées dans les néo-tropiques et les Euphorbiacées en Afrique. L’histoire biogéographique du groupe Caesalpinia a été reconstruite afin de mieux comprendre l’évolution de la flore au sein de ce biome succulent. Ce portrait biogéographique a été obtenu grâce à des analyses de datations moléculaires et des changements de taux de diversification, à une reconstruction des aires ancestrales utilisant le modèle de dispersion-extinction-cladogenèse, et à la reconstruction de l’évolution des biomes et du port des plantes sur la phylogénie du groupe Caesalpinia. Ces analyses démontrent que les disjonctions trans-continentales entre espèces sœurs qui appartiennent au même biome sont plus fréquentes que le nombre total de changements de biomes à travers la phylogénie, suggérant qu’il y a une forte conservation de niches, et qu’il est plus facile de bouger que de changer et d’évoluer au sein d’un biome différent. Par ailleurs, contrairement à nos hypothèses initiales, aucun changement de taux de diversification n’est détecté dans la phylogénie, même lorsque les espèces évoluent dans des biomes différents ou qu’il y a changement de port de la plante, et qu’elle se transforme, par exemple, en liane ou herbacée. Nous suggérons que même lorsqu’ils habitent des biomes très différents, tels que les savanes ou les forêts tropicales humides, les membres du groupe Caesalpinia se retrouvent néanmoins dans des conditions écologiques locales qui rappellent celles du biome succulent. Finalement, bien que la diversité des espèces du biome succulent ne se compare pas à celle retrouvée dans les forêts tropicales humides, ce milieu se distingue par un haut taux d’espèces endémiques, réparties dans des aires disjointes. Cette diversité spécifique est probablement sous-estimée et mérite d’être évaluée attentivement, comme en témoigne la découverte de plusieurs nouvelles espèces d’arbres et arbustes de légumineuses dans la dernière décennie. Le dernier objectif de cette thèse consiste à examiner les limites au niveau spécifique du complexe C. trichocarpa, un arbuste des Andes ayant une population disjointe au Pérou qui représente potentiellement une nouvelle espèce. Des analyses morphologiques et moléculaires sur les populations présentes à travers les Andes permettent de conclure que les populations au Pérou représentent une nouvelle espèce, qui est génétiquement distincte et comporte des caractéristiques morphologiques subtiles permettant de la distinguer des populations retrouvées en Argentine et en Bolivie. Nous décrivons cette nouvelle espèce, Arquita grandiflora, dans le cadre d’une révision taxonomique du genre Arquita, un clade de cinq espèces retrouvées exclusivement dans les vallées andines.

Contribution des légumineuses, des champignons endophytes et mycorhiziens dans la nutrition azotée des prairies indigènes semi-arides

Les prairies indigènes présentent une source importante d'alimentation pour le pâturage du bétail dans les prairies Canadiennes semi-arides. L'addition de légumineuses fixatrices d'azote et de phosphore dans les prairies indigènes peut améliorer la productivité et la valeur nutritive de fourrage. Ces pratiques peuvent induire des modifications de la structure et de la diversité des communautés fongiques du sol, ce qui peut en retour avoir un impact sur la production et le contenu nutritionnel du fourrage. L’objectif de cette étude était de développer un système de pâturage à bas niveau d’intrants, productif, autonome et durable. À court terme, nous voulions 1) déterminer l'effet des légumineuses (Medicago sativa, une légumineuse cultivée ou Dalea purpurea, une légumineuse indigène) et la fertilité en phosphore du sol sur la productivité et la valeur nutritive des graminées indigènes, comparées avec celles de la graminée introduite Bromus biebersteinii en mélange avec le M. sativa, 2) identifier l'effet de ces pratiques sur la diversité et la structure des communautés des champignons mycorhiziens à arbuscules (CMA) et des champignons totaux, 3) identifier l'effet des légumineuses et des CMA sur les interactions compétitives entre les graminées de saison fraîche et les graminées de saison chaude. Les expériences menées au champ ont montré que M. sativa améliorait les teneurs en azote et en phosphore des graminées indigènes au début de l'été, ainsi que la teneur en azote de la graminée de saison chaude Bouteloua gracilis à la fin de l'été de l'année sèche 2009. Par contre, la fertilité en phosphore du sol n'ait pas affecté la productivité des plantes. D'autre part, l'inclusion des légumineuses augmentait la diversité des CMA dans le mélange de graminées indigènes. Cette modification présentait des corrélations positives avec la productivité et la quantité totale d'azote chez le M. sativa et avec la teneur en phosphore des graminées indigènes, au début de l'été. La structure des communautés de champignons totaux était influencée par l'interaction entre le mélange des espèces et la fertilité en phosphore du sol seulement en 2008 (année humide). Cet effet pourrait être lié en partie avec la productivité des plantes et l'humidité du sol. Les expériences menées en chambre de culture ont montré que les CMA peuvent favoriser la productivité des graminées de saison chaude au détriment des graminées de saison fraîche. En effet, Glomus cubense augmentait la productivité de la graminée de saison chaude B. gracilis, en présence de M. sativa. Cet effet pourrait être associé à l’effet négatif du G. cubense sur la fixation de l’azote par le M. sativa et à la diminution de l’efficacité d’utilisation de l'azote de certaines graminées de saison fraîche résultant en une augmentation de la disponibilité de l'azote pour B. gracilis. Par contre, le Glomus sp. augmentait la biomasse de Schizachyrium scoparium, autre graminée de saison chaude, en absence de légumineuse. Ce phénomène pourrait être attribuable à une amélioration de l’efficacité d’utilisation du P de cette graminée. En conclusion, mes travaux de recherche ont montré que la légumineuse cultivée M. sativa peut améliorer la valeur nutritive des graminées indigènes au début de l'été ainsi que celle de la graminée de saison chaude B. gracilis, dans des conditions de sécheresse sévère de la fin de l'été. De plus, l'addition de M. sativa dans le mélange de graminées indigènes peut contribuer à augmenter le nombre des espèces bénéfiques des CMA pour la production et la nutrition du fourrage au début de l'été.