Institut Méditerranéen d'Ecologie et de Paléoécologie – imep université Paul Cézanne – Faculté de St Jérôme








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DEMANDE DE CO-FINANCEMENT / BQR EQUIPEMENT 2004
Rénovation de deux serres dans le jardin botanique

Institut Méditerranéen d'Ecologie et de Paléoécologie – IMEP

Université Paul Cézanne – Faculté de St Jérôme




Contexte scientifique

Dans un contexte environnemental, La communauté scientifique est aujourd’hui préoccupée par le devenir des populations, des communautés et des écosystèmes menacées par les changements climatiques et par les perturbations liées à l’homme et à ses activités. C’est pourquoi l'objectif scientifique fédérateur des chercheurs de l'IMEP est d’ appréhender judicieusement l'ensemble des facteurs écologiques et évolutifs impliqués dans la perception passée, actuelle et future des paysages méditerranéens. Parmi les aspects majeurs liés à cette problématique, l’étude de la structure et la dynamique des communautés et des populations végétales est-elle essentielle ; elle peut être initiée sous des angles aussi variés que, par exemple : (i) la biologie des invasions afin de mieux comprendre les stratégies d'occupation et de colonisation des habitats des espèces envahissantes et leurs impacts potentiels sur la faune et la flore indigènes ; (ii) la biologie de la conservation pour connaître les potentialités d'adaptation et de survie des espèces caractérisées par des populations réduites et/ou isolées face aux variations du milieu ; (iii) l'écologie de la restauration afin d'approfondir les capacités de re-colonisation naturelle ou de reconquête après une perturbation anthropique (par ex. les feux) des communautés végétales originelles… Un passage de feux tous les dix ans en moyenne, ce ne sont pas les communautés originelles qui brûlent ! ! !

Quel que soit l'approche envisagée, il est impossible de s'épargner une approche expérimentale de la variation des traits d’histoire de vie (germination des graines, croissance des plantules, stratégies de reproduction, modalités de dispersion des propagules, variations morphologiques et physiologiques) des espèces végétales. Cela ne peut se faire qu’ in-situ, au sein des populations naturelles, ou ex-situ, en conditions contrôlées. Les études en conditions contrôlées ont un avantage primordial ; elles permettent de s'affranchir de certains facteurs abiotiques (variations climatiques, paramètres édaphiques...) et/ou biotiques (herbivorie, prédation, parasitisme, compétition...) ; leur prise en compte in-situ obligerait à la mise en place d'expérimentations trop lourdes.

On ne peut aujourd’hui entreprendre aucune étude sérieuse en Ecologie Végétale sans avoir recours à des expérimentations en serre. C’est pourquoi, la rénovation complète des deux serres expérimentales du site de St Jérôme serait un signal fort pour assurer la continuité des travaux de recherche entrepris par l'IMEP.


Historique / Etat actuel de la situation

Sur le site de la Faculté de St Jérôme a été crée, voilà plus de trente ans, un jardin botanique incluant un parcours botanique, une serre tropicale et trois serres de petite taille. Depuis, l'Institut Méditerranéen d'Ecologie et de Paléoécologie (IMEP) a assuré son entretien et le renouvellement des spécimens végétaux : il a aussi participé financièrement à la mise ne place de diverses structures, au fonctionnement par l'intermédiaire d'un jardinier (le jardinier n’est pas imep, il est fac détaché). Ce jardin botanique a été développé par l'IMEP selon 2 axes principaux, l'éducation et la recherche :

1. la serre tropicale (serre d’enseignement) ainsi que le parcours botanique sont utilisés dans le cadre de l'enseignement 1er (Deug 1ère et 2ème années) et 2ème cycle (Licence BO et Maîtrise BPE) (i) pour la récolte de spécimens végétaux mis en démonstration lors des travaux pratiques de Biologie et Physiologie Végétale et (ii) pour la reconnaissance des espèces végétales lors des travaux pratiques de Botanique et Systématique Végétale.

2. les deux petites serres (serres expérimentales) ont été utilisées dans le cadre de la recherche pour des expérimentations d'Ecologie Végétale basées sur la réalisation (i) de pollinisations manuelles contrôlées afin de préciser les modalités de reproduction des espèces végétales, (ii) de reproductions croisées en vue de polyploïdisation des espèces végétales, (iii) de compétition interspécifique entre espèces rudérales et espèces messicoles, (iv) de germination des graines afin de préciser les modalités de leur dispersion endozoochore, (v) de suivis des semis pour mieux comprendre la dynamique d'une communauté végétale ...
Dans le cadre de la re-contractualisation 2003-2007 de l'IMEP, le jardin botanique est répertorié comme l’un des services communs de l'institut. Les normes de sécurité vis-à-vis des utilisateurs et des visiteurs n'étant plus respectées (montants fortement endommagés, vitrage cassé), les expérimentations et les visites ont dues être suspendues. C’est pourquoi, durant l’année 2003 a été échafaudé un plan de financement qui, mené à terme, a permis la démolition des deux serres vétustes et leur remplacement par deux nouvelles serres expérimentales ; le financement fût ainsi réparti :
Fonds propres (IMEP) Acquis 3 000

BQR Equipement UFR Recherche - site St jérôme Acquis 4 600

Service de la ville de Marseille Acquis 5 000

Achat montants et vitrage Total = 12 600 euros TTC
Avec la somme acquise de 12 600 euros, l’achat de tous les montants en aluminium et de tout le vitrage ainsi que l’ombrage a pu être réalisé. Durant le printemps-été 2004, le Service Technique de la Faculté St Jérôme c’est chargé de la destruction des serres vétustes. La construction des deux nouvelles serres a été effectuée par une dizaine de personnes volontaires bénévoles (enseignant(e)s-chercheurs et techniciens) de l’IMEP (cf photos).


A présent, ces deux nouvelles serres obligent, pour un fonctionnement « normal », à l’installation d’un chauffage «hors gel» afin d’assurer la survie des plantes qu’elles abritent, et cela dès l’hivers prochain. Ne pas le faire rendrait caducs les efforts tant financiers qu’humains consentis ce printemps.

M. Les Doyens de la faculté de St Jérôme ont à leur tour montré l’intérêt qu’ils portaient au maintien des activités d’enseignement et de recherche de ce jardin en assurant diverses rénovations dont celle des clôtures, confiée aux services techniques de la Faculté St Jérôme, l'entretien du jardin botanique étant lui assuré par A. Bence, jardinier mis à disposition par le même service technique.

Aspects méthodologiques et expérimentaux

La gamme des expériences qu'une serre expérimentale en écologie végétale est vaste. A titre d'exemple citons :
 Etude de la variation adaptative d’écotypes végétaux provenant de populations naturelles et suivi en conditions contrôlées de la variation des traits d’histoire de vie.
 Etude de la germination des graines contenues dans le sol d'une communauté végétale ("banque des graines") afin d'identifier les espèces végétales et estimer la mémoire potentielle et la dynamique de cette communauté.
 Quantification du pourcentage et de la vitesse de germination des graines afin de préciser les potentialités d'établissement des plantules dans les milieux naturels ;




Figure 1. Pourcentage de graines germées chez Carpobrotus edulis et Carpobrotus affine acinaciformis après ou non ingestion par des mammifères.
L

e taux de germination des graines de Carpobrotus spp. (Aizoaceae) est significativement supérieur suite au passage à travers le tube digestif des rats noirs (Figure 1). Ainsi, l'endozoochorie favorise la propagation des Carpobrotus spp. sur les îles d'Hyères.
 Comparaison de la germination des graines et de la croissance des plantules de différentes espèces végétales dans des conditions contrôlées de compétition interspécifique afin de connaître leurs potentialités compétitives et leur stratégie d'occupation de l'espace et de puisement des ressources dans une communauté végétale particulière.
 Réalisation de pollinisations manuelles contrôlées (autogamie spontanée - autogamie manuelle - allogamie manuelle intrapopulationnelle et/ou interpopulationnelle - hybridation interspécifique) afin d'estimer les modalités de reproduction des espèces végétales et les potentialités de flux de gènes intra- et inter-populationnels et/ou intra- et inter-spécifiques dans les populations naturelles ;



Figure 2. Moyenne du nombre de graines produites par fruit pour les populations de C. affine acinaciformis (en blanc) et C. edulis (en noir) sur l’île de Bagaud (Provence – France) pour chacun des 7 traitements de pollinisation : (i) libre pollinisation, (ii) autogamie spontanée, (iii) autogamie manuelle, (iv) allogamie manuelle, (v) hybridation manuelle, (vi) agamospermie, et (vii) autogamie spontanée avec insecticide.
A la suite des diverses pollinisations contrôlées (Figure 2), la quantification de la production de graines/fruit révèle que Carpobrotus edulis (Aizoaceae) se reproduit facultativement par agamospermie, est complètement auto-fertile et auto-compatible, et ne présente aucune évidence de dépression de consanguinité et une faible vigueur hybride. Carpobrotus affine acinaciformis est très faiblement agamospermique, auto-fertile, auto-compatible, et présente une faible dépression de consanguinité et une vigueur hybride très élevée.

Liste des publications scientifiques IMEP (4 dernières années)

Les diverses expériences citées ci-dessus ont déjà permis d'apporter des informations fondamentales dans notre compréhension de la structure et de la dynamique de certaines communautés et populations végétales retranscrite dans les publications suivantes:
Barroit A., Gerbaud E., Affre L. & Raquet, V. 2000. Stratégies de reproduction et de dispersion des graines chez les espèces messicoles: implications pour leur conservation dans le Parc naturel régional du Luberon. Courrier Scientifique du Parc naturel régional du Luberon 4: 128-142.

Bonnet V., Dutoit T. & Tatoni T., 2001. Gradients spatiaux et patrons de réponse de la végétation après incendie en basse Provence calcaire. in International Workshop « Fire and Biological Processes », Banyuls, 22-26 Octobre 2001.

Bonnet V., Tatoni T. & Dutoit T., 2001. Influence des caractéristiques spatiales des zones incendiées sur les patrons de réponse de la végétation après incendie en basse Provence Calcaire. in VIIIèmes journées françaises de l’Association Internationale d’Ecologie du Paysage (IALE). Rouen, 3-5 octobre 2001.

Bonnet V., Girard S., Tatoni T. & Dutoit T., 2001. Importance relative de la banque et de la pluie de graines dans les processus de recolonisation de la végétation après incendie. in « 3èmes Journées d’Ecologie Fonctionnelle ». La-Londe-Les-Maures, 06-09 mars 2001.

Buisson E., & Dutoit T., Linking landscape level (land-uses history) and plant community level (edge effect) in the transition zones between ex-cultivated lands and relictual old fields (La Crau, South Eastern France). Landscape Ecology (Soumis).

Dutoit T., Hill B., Mahieu P. & Gerbaud E., 1999. Restauration et conservation de communautés d’espèces ségétales in situ : des coteaux de la basse vallée de Seine aux cultures extensives du Parc Naturel Régional du Luberon. Bull. Soc. Bot. Centre-Ouest, N.L., numéro spécial, 19 : 303-316.

Dutoit T., Gerbaud E., & Ourcival J.M., 1999. Field boundary effects on soil seed banks and weed vegetation distribution in an arable field without weed control (Vaucluse, France). Agronomie: Agriculture & Environnement, 19 : 579-590.

Dutoit T., Gerbaud E., Ourcival J.M., Hill B. & Roche Ph., 2000. Field boundary effects on the composition of a species-rich weed community in southeastern France. 271-274 pp. in White P.S, Mucina L. & Leps J. (ed.), Vegetation Science in retrospect and perspective, Opulus Press, Uppsala, Suède : 374 p.

Dutoit T., Gerbaud E., Ourcival J.M., Roux M. & Alard D., 2001. Recherche prospective sur la dualité entre caractéristiques morphologiques et capacités de compétition des végétaux : le cas des espèces adventices et du blé. Comptes Rendus de l'Académie des Sciences, série III, Sciences de la vie, 324 : 261-272.

Gerbaud E., Dutoit T. & Hill B., 1999. Etude de la répartition des plantes messicoles dans un champ en liaison avec une mesure agri-environnementale. Courrier Scientifique du P.N.R. du Luberon, 3, 88-101.

Gerbaud E & Dutoit T. 2001. Rôles de la pluie de graines et du stock semencier dans la différentiation d’un écotone champ cultivé / prairie semi-naturel (Vaucluse, France). Ecologie. 32 : (sous presses).

Gerbaud E., Dutoit T., 2001. Predicting arable weeds’ competitive abilities from plant traits. 150-157 pp. in Wilson P. & King M ; (ed.),  Fields of Vision : a future for Britain’s arable plants. Plantlife, Cambridge, UK : 216 p.

Médail F., Loisel R., Rolando C. & Verlaque R. 2000. Biologie et écologie du gaillet nain (Galium minutulum Jordan, Rubiaceae) sur les îles d’Hyères (Var, France) ; implications pour la conservation de l’espèce. Acta Botanica Gallica, 147 (3) : 267-285.

Médail F., Quézel P., Besnard G. & Khadari B. 2001. Systematics, ecology and phylogeographic significance of Olea europaea L. ssp. maroccana (Greuter & Burdet) P. Vargas et al., a relictual olive tree in south-west Morocco. Botanical Journal of the Linnean Society, 137 : 249-266.

Médail F., Ziman S., Boscaiu M., Riera J., Lambrou M., Véla E., Dutton B. & Ehrendorfer F. 2002. Comparative analysis of biological and ecological differentiation of Anemone palmata L. (Ranunculaceae) in the western Mediterranean (France and Spain): an assessment of rarity and population persistence. Botanical Journal of the Linnean Society, 140, 95-114.

Rhazi M., Grillas P., Charpentier A. & Médail F. 2004. Experimental management of Mediterranean temporary pools for conservation of the rare quillwort Isoetes setacea. Biological Conservation, sous presse.

Suehs CM, Affre L, Médail F. 2004. The invasion dynamics of two introduced succulents, Carpobrotus affine acinaciformis and C. edulis (Aizoaceae), on a Mediterranean Island: II. Reproductive alternatives. Heredity. ? ? ?

Suehs C.M., Médail F. & Affre L. 2003. Invasion by South African Carpobrotus (Aizoaceae) taxa in the Mediterranean basin: the effects of islands on plant reproductive systems. In : Child. L.E., Brock J.H., Brundu G., Brach K., Pysek P., Wade P.M. & Williamson M. et al. (eds.). Plant Invasions : ecological threats and management solutions. Backhuys Publisher, Leiden, 247-263.

Suehs C.M., Médail F. & Affre L. 2001. Ecological and genetic features of the invasion by the alien Carpobrotus (Aizoaceae) plants in Mediterranean island habitats. In: Brundu G., Brock J., Camarda I., Child L., Wade M. (eds). Plants invasions: Species ecology and ecosystem management. Backhuys Publisher, Leiden 145-158.

De tout ce qui précède, il ressort que la rénovation des serres expérimentales du site de St Jérôme doit être impérativement achevée, faute de quoi, tout un pan de l'activité et la productivité scientifique de l’IMEP en seraient irrémédiablement affectés. Certaines recherches seraient même définitivement compromises.

De plus, plusieures thèses de Doctorat en cours reposent en grande partie sur l’utilisation d’une serre expérimentale :

Doctorats en cours


1. Bourgeois Karen. Interaction interspécifique entre mammifères et végétaux introduits sur les îles d’Hyères. (2003-2005).

(co-direction Thierry Tatoni et Eric Vidal - IMEP)
2. Breton Catherine. Adaptation et évolution de l’olivier et de l’oléastre dans diverses conditions d’isolement, de culture et d’environnement. (2003-2005).

(co-direction Frédéric Médail et Marcel Barbero - IMEP / André Bervillé - INRA Montpellier, UR-GAP).
3. Buisson Elise. Rôle fonctionnel des espèces clés dans les communautés végétales : Application à l’écologie de la restauration. (2001-2005).

(co-direction Thierry Tatoni - IMEP / Thierry Dutoit - INRA Avignon)
4. Diadema Katia. Apports de la phylogéographie, de la dynamique et de la structure des populations pour la conservation de végétaux endémiques (sud-est France). (2002-2005).

(co-direction Frédéric Médail et Laurence Affre - IMEP / François Bretagnolle - Université de Dijon).
5. Rhazi Mouhssine. Dynamique de la végétation dans les mares temporaires du Sud de la France ; protocoles de gestion et de restauration. (1999-2004).

(co-direction Frédéric Médail - IMEP / Patrick Grillas - Fondation Sansouire, Tour du Valat).
6. Suehs Carey. Facteurs écologiques et évolutifs influençant les processus d’invasion chez Carpobrotus spp. (Aizoaceae) en région méditerranéenne. (2000-2005).

(co-direction Frédéric Médail et Laurence Affre - IMEP).


Plan de financement 2004 établi par M. Aubert

(Service Technique de la Faculté de St Jérôme)
2 serres 5m de large x 7 m de long x 2m de haut

Mise en place d’un chauffage hors-gel TOTAL ? ? ? ? euros

Fractionnement du financement


Fonds propres (IMEP) participation envisagée

BQR Equipement ? ? ? ?

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