La face cachée de la dune : communautés fongiques du sol: dynamique, succession et interactions avec la végétation d’un écosystème dunaire côtier aux Îles de la Madeleine, Qc

Les écosystèmes dunaires remplissent plusieurs fonctions écologiques essentielles comme celle de protéger le littoral grâce à leur capacité d’amortissement face aux vents et vagues des tempêtes. Les dunes jouent aussi un rôle dans la filtration de l’eau, la recharge de la nappe phréatique, le maintien de la biodiversité, en plus de présenter un attrait culturel, récréatif et touristique. Les milieux dunaires sont très dynamiques et incluent plusieurs stades de succession végétale, passant de la plage de sable nu à la dune bordière stabilisée par l’ammophile à ligule courte, laquelle permet aussi l’établissement d’autres herbacées, d’arbustes et, éventuellement, d’arbres. Or, la survie de ces végétaux est intimement liée aux microorganismes du sol. Les champignons du sol interagissent intimement avec les racines des plantes, modifient la structure des sols, et contribuent à la décomposition de la matière organique et à la disponibilité des nutriments. Ils sont donc des acteurs clés de l’écologie des sols et contribuent à la stabilisation des dunes. Malgré cela, la diversité et la structure des communautés fongiques, ainsi que les mécanismes influençant leur dynamique écologique, demeurent relativement méconnus. Le travail présenté dans cette thèse explore la diversité des communautés fongiques à travers le gradient de succession et de conditions édaphiques d’un écosystème dunaire côtier afin d’améliorer la compréhension de la dynamique des sols en milieux dunaires. Une vaste collecte de données sur le terrain a été réalisée sur une plaine de dunes reliques se trouvant aux Îles de la Madeleine, Qc. J’ai échantillonné plus de 80 sites répartis sur l’ensemble de ce système dunaire et caractérisé les champignons du sol grâce au séquençage à haut débit. Dans un premier temps, j’ai dressé un portait d’ensemble des communautés fongiques du sol à travers les différentes zones des dunes. En plus d’une description taxonomique, les modes de vie fongiques ont été prédits afin de mieux comprendre comment les variations au niveau des communautés de champignons du sol peuvent se traduire en changements fonctionnels. J’ai observé un niveau de diversité fongique élevé (plus de 3400 unités taxonomiques opérationnelles au total) et des communautés taxonomiquement et fonctionnellement distinctes à travers un gradient de succession et de conditions édaphiques. Ces résultats ont aussi indiqué que toutes les zones des dunes, incluant la zone pionière, supportent des communautés fongiques diversifiées. Ensuite, le lien entre les communautés végétales et fongiques a été étudié à travers l’ensemble de la séquence dunaire. Ces résultats ont montré une augmentation claire de la richesse spécifique végétale, ainsi qu’une augmentation de la diversité des stratégies d’acquisition de nutriments (traits souterrains lié à la nutrition des plantes, soit mycorhizien à arbuscule, ectomycorhizien, mycorhizien éricoide, fixateur d’azote ou non spécialisé). J’ai aussi pu établir une forte corrélation entre les champignons du sol et la végétation, qui semblent tous deux réagir de façon similaire aux conditions physicochimiques du sol. Le pH du sol influençait fortement les communautés végétales et fongiques. Le lien observé entre les communautés végétales et fongiques met l’emphase sur l’importance des interactions biotiques positives au fil de la succession dans les environnements pauvres en nutriments. Finalement, j’ai comparé les communautés de champignons ectomycorhiziens associées aux principales espèces arborescentes dans les forêts dunaires. J’ai observé une richesse importante, avec un total de 200 unités taxonomiques opérationnelles ectomycorhiziennes, appartenant principalement aux Agaricomycètes. Une analyse de réseaux n’a pas permis de détecter de modules (c'est-à-dire des sous-groupes d’espèces en interaction), ce qui indique un faible niveau de spécificité des associations ectomycorhiziennes. De plus, je n’ai pas observé de différences en termes de richesse ou de structure des communautés entre les quatre espèces hôtes. En conclusion, j’ai pu observer à travers la succession dunaire des communautés diversifiées et des structures distinctes selon la zone de la dune, tant chez les champignons que chez les plantes. La succession semble toutefois moins marquée au niveau des communautés fongiques, par rapport aux patrons observés chez les plantes. Ces résultats ont alimenté une réflexion sur le potentiel et les perspectives, mais aussi sur les limitations des approches reposant sur le séquençage à haut-débit en écologie microbienne.

Réponse de la végétation riveraine et littorale aux variations forcées de niveaux d’eau lacustres dans les Laurentides méridionales

La végétation riveraine et littorale de l’est du Canada a été sévèrement altérée par la drave et plusieurs barrages lacustres subsistent, mais leurs effets et ceux de leur retrait sont peu documentés. Cette étude visait à: i) mesurer les changements de la structure et de la composition végétale des zones riveraines et littorales en fonction de l’élévation par rapport au plan d’eau, ii) évaluer le temps de retour de la végétation à son état de référence naturel suite au retrait de barrages et iii) déterminer les facteurs régissant les réponses de la végétation à ces variations de niveaux d’eau. La structure et la composition végétale suite à la restauration d’un barrage a été comparée sur deux lacs : un témoin et un comprenant quatre bassins présentant un gradient d’influence du barrage. Suite au retrait de barrage, la végétation a été examinée sur quatre lacs, dont un témoin. Les principaux facteurs qui influençaient la végétation riveraine et littorale en présence d’un barrage étaient l’élévation actuelle par rapport au lac et l’ampleur de l’influence du barrage. Suite à un démantèlement de barrage, les principaux facteurs d’influence étaient l’élévation par rapport au rivage et le nombre d’années depuis le retrait de barrage. En présence d’un barrage, la végétation riveraine était caractérisée par la transformation de hautes terres en forêt humide riveraine qui partageait des caractéristiques avec le témoin. À partir de 1 m d’élévation, la végétation était caractérisée par une forêt sèche. Dans les premières années suivant le retrait de barrage, la végétation littorale était composée d’herbiers submergés mixtes à faible densité avec une forte diversité spécifique près du rivage. La structure et la composition végétale étaient similaires au témoin après 16 ans. Il n’y avait pas d’évidence que les communautés végétales déviaient de leur trajectoire successionnelle naturelle sous l’influence des nouvelles conditions environnementales.

Microlepidoptera of Illinois hill prairies

Among insects, which are the most diverse eukaryotic group on earth, Lepidoptera is one of four enormously diverse orders, with approximately 10,000 described species in North America. Within the order, Nearctic “microlepidoptera,” which represent an overwhelmingly large percentage of diversity within the order, remain poorly known despite their ecological importance in many plant communities. In this thesis, I undertook several studies of microlepidoptera diversity in a natural community type (hill prairie) and a managed community type (biofuel feedstock). In two Illinois hill prairies differing in size, latitude, and plant composition, alpha diversity of Pyraloidea and Tortricidae was similar, but the prairies were found to support different sets of species of these moth groups. It is concluded that the similarity in alpha diversity occurs because the larger prairie supports primarily a complement of moth species that feed as larvae on prairie plants (especially species of Asteraceae and Fabaceae), whereas the moths collected in the small prairie represent relatively few prairie-associated species, plus a large component of species that feed as larvae on deciduous trees that surround the prairie. This agrees with the finding of high beta diversity of moths between the sites, which reflects a high level of larval hostplant specificity in most species of Pyraloidea and Tortricidae. Based on published information plus observations made on microlepidoptera collected during the course of this study, 31 families of basal microlepidoptera were reviewed with an aim toward evaluating the likelihood of their including species that are dependent on tallgrass prairie. Of these families, 12 were evaluated as possible, and two as likely or certain, to include prairie-dependent species. In a comparison of moth diversity in light-trap samples from corn, miscanthus, switchgrass, and native prairie, alpha diversity was highest in prairie and was higher in switchgrass than in the other two biofuel crops. Moth species complements generally were similar among the biofuel crops, and prairie shared higher species complementarity with switchgrass than with corn or miscanthus. These findings suggest that large-scale conversion of land to biofuel crops may, to a substantial degree, detrimentally affect arthropod biodiversity, with a resulting loss of valuable arthropod-derived ecosystem services both within the cropping systems and in the surrounding landscape. During the course of this study, rearing efforts yielded two species of moths of the family Gelechiidae, both of which are monophagous leaf feeders on leadplant, Amorpha canescens (Fabaceae). Because these moths are restricted to tallgrass prairie, they are likely to be of interest to conservation biologists. In the interest of naming the moths to facilitate communication regarding them, and to augment our taxonomic knowledge of their respective genera, the moths are described, and diagnoses are provided to differentiate them from similar, related species.

O banco de sementes do solo: uma ferramenta para a avaliação do estado de conservação dos charcos temporários mediterrânicos

Os Charcos temporários mediterrânicos (3170*) são habitats prioritários devido à enorme biodiversidade que albergam e ao grau de ameaça sob o qual que se encontram. A singularidade deste habitat resulta da coexistência de diferentes comunidades de plantas no mesmo espaço mas em períodos de tempo diferentes, o que é viabilizado pela existência de bancos de sementes abundantes e diversificados. A avaliação da composição específica e abundância do banco de sementes do solo permitiu determinar a distribuição espacial das sementes e o potencial de recuperação dos charcos. Com esta avaliação concluiu-se que existe uma maior riqueza específica nas cinturas externa e média dos charcos do que na cintura interna. Concluiu-se também que o conhecimento do banco de sementes dos charcos pode contribuir para a definição de estratégias de gestão/recuperação dos charcos, nomeadamente daqueles que possuem grau de conservação intermédio, funcionando como um valioso instrumento de gestão; The soil seed bank - a tool for assessing the conservation status of Mediterranean temporary ponds Abstract: Mediterranean temporary ponds (3170*) are priority habitats due to the huge biodiversity they shelter and because they are menaced. The uniqueness of this habitat results from the coexistence of different plant communities in the same space at different time periods, what is allowed by the existence of abundant and diversified soil seed banks. The assessment of the specific composition and abundance of soil seed bank, made possible to ascertain the spatial distribution of seeds within ponds and their recovery potential. This assessment showed that there is more specific richness in intermediate and outer belts of ponds than in the inner belt. It also showed how valuable can this information be regarding the design of management or recovery strategies for ponds, particularly for those with intermediate degree of conservation.

Roślinność wodna, błotna i bagienna północnej części Dolnych Łużyc

Wydział Biologii

La face cachée de la dune : communautés fongiques du sol: dynamique, succession et interactions avec la végétation d’un écosystème dunaire côtier aux Îles de la Madeleine, Qc

Les écosystèmes dunaires remplissent plusieurs fonctions écologiques essentielles comme celle de protéger le littoral grâce à leur capacité d’amortissement face aux vents et vagues des tempêtes. Les dunes jouent aussi un rôle dans la filtration de l’eau, la recharge de la nappe phréatique, le maintien de la biodiversité, en plus de présenter un attrait culturel, récréatif et touristique. Les milieux dunaires sont très dynamiques et incluent plusieurs stades de succession végétale, passant de la plage de sable nu à la dune bordière stabilisée par l’ammophile à ligule courte, laquelle permet aussi l’établissement d’autres herbacées, d’arbustes et, éventuellement, d’arbres. Or, la survie de ces végétaux est intimement liée aux microorganismes du sol. Les champignons du sol interagissent intimement avec les racines des plantes, modifient la structure des sols, et contribuent à la décomposition de la matière organique et à la disponibilité des nutriments. Ils sont donc des acteurs clés de l’écologie des sols et contribuent à la stabilisation des dunes. Malgré cela, la diversité et la structure des communautés fongiques, ainsi que les mécanismes influençant leur dynamique écologique, demeurent relativement méconnus. Le travail présenté dans cette thèse explore la diversité des communautés fongiques à travers le gradient de succession et de conditions édaphiques d’un écosystème dunaire côtier afin d’améliorer la compréhension de la dynamique des sols en milieux dunaires. Une vaste collecte de données sur le terrain a été réalisée sur une plaine de dunes reliques se trouvant aux Îles de la Madeleine, Qc. J’ai échantillonné plus de 80 sites répartis sur l’ensemble de ce système dunaire et caractérisé les champignons du sol grâce au séquençage à haut débit. Dans un premier temps, j’ai dressé un portait d’ensemble des communautés fongiques du sol à travers les différentes zones des dunes. En plus d’une description taxonomique, les modes de vie fongiques ont été prédits afin de mieux comprendre comment les variations au niveau des communautés de champignons du sol peuvent se traduire en changements fonctionnels. J’ai observé un niveau de diversité fongique élevé (plus de 3400 unités taxonomiques opérationnelles au total) et des communautés taxonomiquement et fonctionnellement distinctes à travers un gradient de succession et de conditions édaphiques. Ces résultats ont aussi indiqué que toutes les zones des dunes, incluant la zone pionière, supportent des communautés fongiques diversifiées. Ensuite, le lien entre les communautés végétales et fongiques a été étudié à travers l’ensemble de la séquence dunaire. Ces résultats ont montré une augmentation claire de la richesse spécifique végétale, ainsi qu’une augmentation de la diversité des stratégies d’acquisition de nutriments (traits souterrains lié à la nutrition des plantes, soit mycorhizien à arbuscule, ectomycorhizien, mycorhizien éricoide, fixateur d’azote ou non spécialisé). J’ai aussi pu établir une forte corrélation entre les champignons du sol et la végétation, qui semblent tous deux réagir de façon similaire aux conditions physicochimiques du sol. Le pH du sol influençait fortement les communautés végétales et fongiques. Le lien observé entre les communautés végétales et fongiques met l’emphase sur l’importance des interactions biotiques positives au fil de la succession dans les environnements pauvres en nutriments. Finalement, j’ai comparé les communautés de champignons ectomycorhiziens associées aux principales espèces arborescentes dans les forêts dunaires. J’ai observé une richesse importante, avec un total de 200 unités taxonomiques opérationnelles ectomycorhiziennes, appartenant principalement aux Agaricomycètes. Une analyse de réseaux n’a pas permis de détecter de modules (c'est-à-dire des sous-groupes d’espèces en interaction), ce qui indique un faible niveau de spécificité des associations ectomycorhiziennes. De plus, je n’ai pas observé de différences en termes de richesse ou de structure des communautés entre les quatre espèces hôtes. En conclusion, j’ai pu observer à travers la succession dunaire des communautés diversifiées et des structures distinctes selon la zone de la dune, tant chez les champignons que chez les plantes. La succession semble toutefois moins marquée au niveau des communautés fongiques, par rapport aux patrons observés chez les plantes. Ces résultats ont alimenté une réflexion sur le potentiel et les perspectives, mais aussi sur les limitations des approches reposant sur le séquençage à haut-débit en écologie microbienne.

Genes found in partial sequencing od Phytophthora cinnamomi

Members of the oomycete cause extensive losses in agriculture and widespread degradation in natural plant communities, being responsible for the death of thousands of trees every year. Two of the representative species are Phytophthora infestans, which causes late blight of potato, and Phytophthora cinnamomi, which causes chestnut ink disease, responsible for losses on sweet chestnut production in Europe. Genome sequencing efforts have been focused on the study of three species: P. infestans, P. sojae and P. ramorum. Phytophthora infestans has been developed as the model specie for the genus, possessing excellent genetic and genomics resources including genetic maps, BAC libraries, and EST sequences. Our research team is trying to sequence the genome of P. cinnamomi in order to gain a better understanding of this oomycete, to study changes in plant-pathogen relationships including those resulting from climate change and trying to decrease the pathogen’s impact on crops and plants in natural ecosystems worldwide. We present here a preliminary report of partially sequenced genomic DNA from P. cinnamomi encoding putative protein-coding sequences and tRNAs. Database analysis reveals the presence of genes conserved in oomycetes.

Impacts of climate change and species distribution modelling: future scenarios to endangered species in South Brazil.

Earth climate has changed significantly in the last century and the different models indicate that it will continue to change over the next decades, even if the emission of greenhouse gases stop immediately. These changes have impact on different plant populations, as well as in the actual distribution of several species. As plants, in general, have a smaller capacity of dispersion compared with the animals it is likely that they will suffer the impacts of the climate change more intensively.

Influence of Vegetation Removal and Altering Water Levels on CO2 Flux Rates of a Northern Bog

Boreal peatlands contain approximately one third of the global soil carbon and are considered net sinks of atmospheric CO2. Water level position is one of the main regulators of CO2 fluxes in northern peatlands because it controls both the thickness of the aerobic layer in peat and plant communities. However, little is known about the role of different plant functional groups and their possible interaction with changing water level in boreal peatlands with regard to CO2 cycling. Climate change may also accelerate changes in hydrological conditions, changing both aerobic conditions and plant communities. To help answer these questions, this study was conducted at a mesocosm facility in Northern Michigan where the aim was to experimentally study the effects of water levels, plant functional groups (sedges, shrubs and mosses) and the possible interaction of these on the CO2 cycle of a boreal peatland ecosystem. The results indicate that Ericaceous shrubs are important in the boreal peatland CO2 cycle. The removal of these plants decreased ecosystem respiration, gross ecosystem production and net ecosystem exchange rates, whereas removing sedges did not show any significant differences in the flux rates. The water level did not significantly affect the flux rates. The amount of aboveground sedge biomass was higher in the low water level sedge treatment plots compared to the high water level sedge plots, possibly because the lowered water level and the removal of Ericaceae released nutrients for sedges to use up.

How to enhance Geobotany in the frame of the renewed Biological Sciences?

In recent decades the importance of structuring sciences such as botany or phytosociology faced a declining attention from the scientific community. This was accompanied by a growing interest in theoretical ecology. For such scenario greatly contributed an hypothetical exhaustion of research topics in these areas, but especially the introduction of new technologies that have provided powerful tools for data analysis. This allowed, for example, to make predictions about the impacts of climate change on species and plant communities and the consequent recognition of theoretical ecology, as one of the most prestigious pieces of current biological sciences. However, theoretical ecology has been facing serious knoledge gaps that greatly compromise their results, putting again the spotligth on structuring sciences. For example there are enourmous gaps in knowledge and data on dispersal, species and communities chorology and abundace, as well as in biological interactions. These data is essential, since they will determine ecological behavior of species. Its omission always limits the understanding and proper execution of the models generated by theoretical ecology. In this conference we will present a review on the gaps in knowledge and data in flora and vegetation fields in order to identify situations where geobotanical knowledge can make their major contribution. Furthermore, we will emphasize the need to reformulate objectives in geobotanical sciences in order to give it the deserved scientific recognition, considering the relationship between different scientific knowledges.

Vegetation series as a basis for habitats and species conservation: methodological aspects

Vegetation series, defined as the sequence of stages in a sucession, and know as sigmetum (synassociation), describes the set of plant communities or stages that can be found in similar tesselar spaces as a result of the sucession process. This establishes the concept of vegetation series; a climatophilous series is one that depends on the climate, whereas an edaphoxerophilous series depends on the dryness of the soil, and is found on crests, spurs, ledges and limestone and siliceous rock fields. Edaphohygrophilous series are located in valleys, dry water courses and river terraces, and depend on the water present in the soil, which may become temporarily flooded and thus condition the temporihygrophilous series; they represent the transition between the clearly edaphohygrophilous and climatophilous series. The vegetation permaseries represents the perennial communities of permatesselae or similar permatesselar complexes, as occurs in polar territories, hyperdesert, high-mountain peaks, and non-stratified communities lacking in serial communities. The edaphoxerophilous series may include -in addition to the series head- permaseries (permanent communities) and other habitats, such as annual and crevice habitats. A territory behaves undergoes soil-loss phenomena it may become an edaphoseries, if the loss of the soil factor produces a situation of rocky crest. Thus the edaphoseries may act as dynamic transitional stage between the climatophilous series and the permaseries.

Plantas invasoras no sul de Portugal: uma abordagem biogeográfica

As espécies invasoras são uma das principais ameaças à biodiversidade causando impactes ecológicos, económicos e nos serviços dos ecossistemas. O conhecimento conjunto da dinâmica das séries de vegetação e da ecologia das plantas invasoras é uma ferramenta útil na recuperação ecológica de áreas invadidas e na prevenção de invasões. Este trabalho tem como objectivo principal averiguar a relação entre a distribuição das plantas invasoras e as comunidades vegetais terrestres do Sul de Portugal. Para tal, fez-se corresponder a distribuição de nove plantas invasoras selecionadas com as séries de vegetação e territórios biogeográficos, em 60 quadrículas com 1 Km2. A Província Lusitana-Andaluza Costeira revelou-se a mais invadida, com predomínio de Acacia dealbata, Acacia longifolia e Opuntia maxima no potencial climatófilo de sobreiral psamófilo; A. longifolia dominou no potencial edafoxerófilo de zimbral de Juniperus turbinata e A. dealbata e Arundo donax no potencial edafo-higrófilo de freixial. Com base nos resultados, estabeleceram-se áreas prioritárias para intervenção; INVASIVE PLANTS IN SOUTHERN PORTUGAL A BIOGEOGRAPHICAL APPROACH Abstract: Invasive species are one of the main threats to biodiversity worldwide and are responsible for negative impacts at ecological, economic and ecosystem services level. Complementarity between vegetation series dynamics and invasive plants ecology knowledge is essential to address ecological restoration and to prevent invasions. The main goal of this work is to investigate the relationship between invasive plants distribution and terrestrial plant communities of Southern Portugal. Fieldwork was conducted in 60 1 Km2 sampling plots and a correspondence was made between nine selected invasive plants and the vegetation series and the biogegraphic units The Andalusian-Lusitanian Coastal province was the most invaded biogeographic unit and revealed the dominance of Acacia dealbata, Acacia longifolia and Opuntia maxima in the cork oak psammophilous series; A. longifolia dominated in the maritime turbinate juniper edapho-xerophilous series and A. dealbata and Arundo donax in the ash edaphohygrophilous groves potential. Based on the results, priority areas for intervention were defined.

Recovery of degraded areas due to nickel mining by using native species of Brazilian Savannah, Barro Alto, GO.

2016

Impacts of climate change and species distribution modelling: future scenarios to endangered species in South Brazil.

2016

Population dynamics of Tachigali rubiginosa (Mart. ex Tul.). Oliveira-Filho (Fabaceae) (2007-2014) in the Forest Gallery / Ecotone / Campo Sujo transition at Água Limpa Farm, Federal District, Brazil.

2016