Cecropia growth pattern periodicity : could be a Neotropical genus be a good biological clock to estimate the age of disturbed areas? / Paul-Camilo Zalamea ; sous la direction de Daniel Barthélémy et Patrick Heuret

Date :

Editeur / Publisher : Montpellier : Université de Montpellier 2 Sciences et Techniques du Languedoc , 2009

Type : Livre / Book

Type : Thèse / Thesis

Langue / Language : anglais / English

Phénologie -- Colombie

Phénologie -- Guyane

Urticacées

Cecropia

Barthélémy, Daniel (1960-....) (Directeur de thèse / thesis advisor)

Heuret, Patrick (Directeur de thèse / thesis advisor)

Université des sciences et techniques de Montpellier 2 (1970-2014) (Organisme de soutenance / degree-grantor)

Systèmes Intégrés en Biologie, Agronomie, Géosciences, Hydrosciences, Environnement (Montpellier ; École Doctorale ; 2009-2015) (Organisme de soutenance / degree-grantor)

Laboratoire AMAP - Laboratoire de modélisation mathématique et d'architecture des plantes (Montpellier) (Organisme de soutenance / degree-grantor)

Résumé / Abstract : Le genre Cecropia regroupe des arbres pionniers, à croissance rapide, qui colonisent les aires défrichées et les milieux ouverts à fort ensoleillement. Tout au long de la vie de la plante il est possible de retrouver a posteriori les cicatrices des feuilles, d'inflorescences et de branches. En décrivant les axes nœuds à nœuds il est possible de construire des séquences d'événements ou l'index est le métamère et les variables associées la longueur de l'entre-noeud, la présence de fleurs, de branches, ou de leurs cicatrices. C'est en suivant cette démarche en Guyane française et Colombie sur C. obtusa et C. sciadophylla ont démontré une forte périodicité annuelle pour les processus de croissance, de floraison et de ramification chez deux espèces. Le fait le plus remarquable est la grande régularité dans le nombre de feuilles émises chaque année avec 35 nœuds pour C. obusa et 25 nœuds pour C. sciadophylla. Cette régularité peut permettre déterminer l'âge d'un individu et de retrouver sa croissance passée. Le déterminisme d'une telle régularité dans le développement et la plasticité de ce schéma en fonction de l'environnement, la perspective de pouvoir dater précisément l'âge de ces plantes et ainsi l'âge de la perturbation à l'origine de l'installation de ces plantes pionnière est particulièrement novatrice. Vu la vaste répartition du genre en Amérique central et du sud, les potentialités d'utilisation d'une telle plante marqueur sont considérables pour travailler sur les différentes trajectoires que peuvent prendre ces forêts en recoupant de nombreuses situations. Par ailleurs, travailler sur la plasticité de ces plantes en fonction du milieu et notamment de la structure ou de la richesse du sol pourrait permettre, par méthode inverse, de diagnostiquer le milieu ou la dynamique de revégétalisation à partir de la structure des plantes.

Résumé / Abstract : In the tropics, the surfaces covered with secondary forests are rapidly increasing due to the high deforestation rates. Forest succession is a slow process, and continuous data on vegetation change are scarce. To study this change, the chronosequence approach has been used but in order to implement it, the knowledge of the secondary forest ages is necessary; however, this information is difficult and/or expensive to gather. Yet, a posteriori reconstruction of individual development in emblematic tropical pioneer trees could be helpful to determine the age of a tree and the moment of individual establishment after a perturbation. In this study, we propose a straightforward and fast method to estimate the age of secondary forests based on the individuals' age estimation of Cecropia, one of the most important pioneer genera of the Neotropics. The objectives of this dissertation were: i) to characterize the developmental pattern of C. sciadophylla, in order to establish a simple protocol to determine the age of C. sciadophylla individuals, ii) to determine how the growth pattern of C. sciadophylla, varies throughout the year and to characterize the stability of this pattern across the species distribution range, iii) to determine the flowering frequencies of Cecropia species and to identify the relationship between flowering events and climate seasonality over the genus geographical range, and finally, iv) to test the possibility of use the Cecropia growth pattern as a biological clock to date secondary forests in the Neotropics. I found a high annual periodicity in flowering and branching processes, and an alternation of long and short nodes in C. sciadophylla populations. Also, I found that Cecropia inferred ages were highly correlated with real perturbation ages in all cases (i.e. slash and burn agricultural sites, a forestry road, and mining sites). In addition, I propose 21 Cecropia species that show annual flowering patterns and that are distributed over the geographical range of the genus, as potential chronometer species. For the first time it is shown that Cecropia genus is a promising and very precise tool for dating disturbances and studying secondary forest dynamics in the Neotropics.