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Le Bayon, Renée-Claire

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Le Bayon, Renée-Claire
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claire.lebayon@unine.ch
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https://libra.unine.ch/handle/123456789/319
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    The relative contribution of the five pedogenesis factors to soil formation and soil organic matter incorporation across environmental gradients
    (Neuchâtel : Université de Neuchâtel, 2024)
    Semeraro, Sarah 
    ;
    Le Bayon, Renée-Claire 
    ;
    Rasmann, Sergio 
    Le changement climatique devrait remettre en question la persistance future du carbone organique du sol (SOC) dans les écosystèmes terrestres. Compte tenu de la complexité de l'évolution du carbone organique du sol, les interactions plante-sol, les conditions climatiques et les facteurs biotiques sont essentiels pour comprendre le fonctionnement des écosystèmes et la formation des sols. Au cours des dernières décennies, le changement climatique induit par l'homme, la destruction des habitats et les perturbations écologiques ont entraîné des changements significatifs dans la dynamique socio-environnementales, ce qui s'est traduit par une modification des propriétés des sols et de la dynamique des écosytèmes. Ces changements devraient avoir un impact majeur sur les services que les sols rendent à l'homme, menaçant la persistance de nombreuses espèces et, par conséquent, la santé globale des écosystèmes. L'étude des changements du SOC dans un monde en mutation est cruciale pour la compréhension des systèmes environnementaux contemporains. Dans cette thèse, j'ai d'abord cherché à comprendre comment les changements d'environnement entraînent des changements de SOC dans les sols au fil des décennies, en examinant les sols du point de vue d'un gradient environnemental, des rives des lacs aux prairies alpines. Deuxièmement, j'ai étudié comment les conditions environnementales changeantes - en utilisant les gradients d'altitude - conduisent la dynamique de décomposition de la matière organique dans le contexte du changement climatique. La dynamique de décomposition n'est pas seulement influencée par le réchauffement climatique; on s'attend égalmeent à ce qu'elle change en fonction de l'altitude, à mesure que le couvert végétal se modifie et migre vers le haut pour suivre les températures optimales sous l'effet du réchauffement. J'utilise donc l'altitude avec des pentes orientées vers le nord et le sud dans les Alpes suisses pour simuler des scénarios climatiques futurs. L'étude des sols à travers le temps et le gradient environnemental pour prédire le changement de SOC est présentée dans les thèmes 1 et 2. L'étude de la dynamique de décomposition en utilisant les gradients d'altitude pour les variations climatiques ainsi que les pentes orientées nord-sud et les sachets de thé est présentée dans les thèmes 3 et 4. En outre, pour approfondir l'étude de l'effet de la pytochimie des organes végétaux sur la dynamique de décomposition, j'ai utilisé des sacs de litière faits à la main et remplis de matériel végétal local pour montrer comment la phytochimie des feuilles et des racines influence la décomposition de la litère dans le cadre d'une expérience de transplantation de litière (thème 3). Enfin, pour examiner le dernier facteur de formation du sol, mais non le moindre, j'ai également étudié la diversité des microarthropodes le long des gradients d'altitude afin de mieux expliquer les indicateurs écologiques locaux de la biodiversité du sol (thème 4).
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    Ecosystem engineers’ contribution to soil structure formation in floodplains
    (2019)
    Schomburg, Andreas Cédric 
    ;
    Le Bayon, Renée-Claire 
    ;
    Guenat, Claire
    ;
    Brunner, Philip 
    La formation de la structure du sol est un processus primordial en zone alluviale semi-naturelle et revitalisée. Une structure du sol stable protège les berges de l’érosion et contribue à la préservation des services écosystémiques de ce type de milieux. Cependant, la mise en place de la structure des sols alluviaux est délicate pour plusieurs raisons. La dynamique alluviale très marquée engendre régulièrement des engorgements et rajeunit continuellement les sols au travers de dépôts de sédiments non consolidés, ce qui impacte les macroorganismes tels que les ingénieurs du sol. Les plantes et les vers de terre sont des organismes ingénieurs très performants capables de façonner une structure cohésive au moyen de macro-agrégats stables. Ces derniers peuvent contenir des teneurs conséquentes de matière organique, stabilisée par les particules minérales, ce qui contribue à sa séquestration dans le sol. Malgré son aspect crucial, le rôle des plantes et des vers de terre dans la mise en place de la structure du sol et la stabilisation de la matière organique au sein d’agrégats reste peu méconnu en zones alluviales. Plus particulièrement, l’influence de l’hydrologie à l’échelle du paysage ainsi que celle des paramètres physico-chimiques sur les plantes et les vers de terre est encore peu étudié, et notamment leur capacité à améliorer la stabilité structurale des sols alluviaux. De plus, les mécanismes de formation des macro-agrégats ainsi que la stabilisation de la matière organique par les plantes et/ou les vers de terre selon le type de sédiment est encore mal connu. Enfin, les connaissances manquent sur l’efficacité de ces acteurs dans la réalisation d’une structure stable à court terme, et sous l’effet d’une dynamique fluviale intense. Pour toutes ces raisons, une expérimentation en trois étapes a été menée afin : I) d’analyser la stabilité structurale des sols en fonction des plantes et des communautés lombriciennes, de l’hydrologie du milieu et des paramètres physicochimiques à l’échelle du terrain, II) de comprendre les mécanismes de formation des macro-agrégats et de la stabilisation de la MO au travers d’une étude en mésocosmes, à l’échelle des processus, en sélectionnant des ingénieurs du sol, à savoir la baldingère faux-roseau Phalaris arundinacea et un ver de terre endogé Allolobophora chlorotica. Ce chapitre a été divisé en deux parties, IIa) tester la pyrolyse Rock Eval pour discriminer les macro-agrégats issus de P. arundinacea et A. chlorotica, IIb) analyser les mécanismes de formation des macro-agrégats et de stabilisation de la MO lors d’une superposition de couches de différents matériaux minéraux et organiques, en simulant ainsi des sols alluviaux reconstitués en mésocomes. Dans le troisième chapitre, III) l’efficacité de P. arundinacea et des communautés lombriciennes à créer une structure du sol stable sur le court terme a été déterminée au sein d’un système expérimental semi-contrôlé, exposé à la dynamique alluviale naturelle in situ. La structure du sol a été analysée au moyen des indicateurs pédologiques traditionnels combinés à des techniques modernes d’imagerie. L’abondance des plantes a été démontrée comme étant drastiquement impactée par la fluctuation des niveaux d’eau, mais elle contribue toutefois très fortement à la stabilisation des horizons de surface. P. arundinacea a largement amélioré la structure du sol dans les dépôts sableux sur le court terme et a contribué à la fabrication de macro-agrégats stables en 8 semaines en mésocosmes. Sur le terrain, l’abondance des vers de terre n’est ni corrélée à la stabilité structurale des horizons de surface, ni à aucun des paramètres physico-chimiques ou fluctuations des niveaux d’eau. Cependant, les communautés lombriciennes, incluant A. chlorotica, ont amélioré la porosité su sol sur le court terme, mais la stabilité de leurs structures biogéniques n’a jamais augmenté, que ce soit en mésocosmes ou en conditions semi-naturelles. Toutefois, A. chlorotica augmente de manière efficace la stabilité thermique de la matière organique dans les macro-agrégats formés à partir de sédiments limoneux. Sur le long terme, les vers de terre, dont A. chlorotica, contribuent à la formation de la structure du sol et à la séquestration du carbone quand leurs structures biogéniques gagnent en stabilité avec le temps. Ces résultats laissent supposer des interactions entre plantes et vers de terre dans la formation des macro-agrégats, mais celles-ci n’ont pas été clairement établies avec les techniques utilisées. Les méthodes, qui ont permis de déterminer la formation de la structure du sol et la stabilisation de la MO, ont été très utiles mais les procédures standards nécessitent encore d’être définies pour notamment la préparation des échantillons et le traitement des données. En conclusion, les plantes et les vers de terre possèdent un grand potentiel pour favoriser la réussite des projets de revitalisation en zone alluviale, les plantes sur le court terme et les vers de terre sur un plus long terme., Soil structure formation constitutes an extremely important process in near-natural and restored floodplains. A stable soil structure protects riverbanks from erosion and contributes to the preservation of ecosystem services. However, developing a soil structure in alluvial soils is difficult for several reasons. Extensive alluvial dynamics cause periodic waterlogging and continuously rejuvenate soils by the deposition of unconsolidated sediments which affect soil macro-organisms acting as soil engineers. Plants and earthworms are highly successful soil engineering organisms being able to build up a stable soil structure through the formation of stable macro-aggregates. Macro-aggregates may contain significant amounts of organic matter which can be efficiently stabilised through associations to mineral particles thus contributing to the sequestration of organic matter in the soil. Despite its importance, the role of plants and earthworms in soil structure formation in floodplain soils and in organic matter stabilisation in macro-aggregates is still poorly investigated. In particular, the influence of the landscape hydrology and soil physicochemical parameters on plants and earthworms and their capacity to improve the structural stability of floodplain soils are widely unexplored. Moreover, the mechanisms of macro-aggregate formation and organic matter stabilisation by plants and earthworms including interaction effects in different alluvial sediments are poorly understood. Third, little is known about the efficiency of plants and earthworms to create a stable soil structure in the short term under extensive alluvial dynamics. For this purpose, a three stage experiment was designed: I) analysing the structural stability of soils as a function of plant and earthworm communities, the landscape hydrology and soil physicochemical parameters at the field scale, II) understanding the mechanisms of macro-aggregate formation and OM stabilisation in mesocosms by means of two selected soil engineers, e.g. the red canary grass Phalaris arundinacea and the endogeic earthworm Allolobophora chlorotica. This chapter was divided in two parts, IIa) testing Rock-Eval pyrolysis to discriminate macro-aggregates formed by P. arundinacea and A. chlorotica and IIb) analysing the mechanisms of macro-aggregate formation and OM stabilisation for a succession of different mineral and organic layers similar to alluvial soils reconstructed in mesocosms. In the third chapter III), the efficiency of P. arundinacea and earthworm communities to create a stable soil structure in the short term was determined in semi-controlled field plots exposed to natural alluvial dynamics. Soil structure was analysed using different traditional pedologic indicators combined with modern imaging techniques. Plant abundance was demonstrated to be crucially affected by fluctuating water levels, but nevertheless strongly contributed to the stabilisation of the topsoils. Especially P. arundinacea was highly efficient to improve the soil structure in sandy alluvial deposits in the short term and to build up stable macro-aggregates within 8 weeks in mesocosms. Earthworm abundance neither correlated to the structural stability of topsoils nor responded to any soil physicochemical parameters or fluctuating water levels in the field. However, earthworm communities, including A. chlorotica increased the porosity in the short term, but the stability of their structures was neither increased mesocosms nor in semi-controlled field plots. Nevertheless, A. chlorotica efficiently increased the thermal stability of organic matter in macro-aggregates in silty alluvial layers. In the long term, earthworms including A. chlorotica contribute to soil structure formation and the sequestration of carbon when their structures gain in stability with aging. Based on the results, interactions between plants and earthworms in macro-aggregate formation and OM stabilisation was assumed, but could not be clearly demonstrated with the applied methods. The methods used to determine soil structure formation and OM stabilisation were highly useful, but standard procedures still need to be defined for data processing and sample preparation. Conclusively, plants and earthworms have great potential to increase the success of river restoration projects, whereby plants in the short term and earthworms in the long term.
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    Impacts of urban gardening on soil quality, soil fauna and soil multifunctionality
    (2019)
    Tresch, Simon 
    ;
    Le Bayon, Renée-Claire 
    ;
    Fliessbach, Andreas
    ;
    Moretti, Marco
    Les jardins urbains sont des espaces verts populaires et importants. L’espace urbain est en pleine expansion à l’échelle mondiale, et les jardins urbains contribuent de plus en plus aux services écosystémiques, notamment au bien-être des citoyens et à la biodiversité en ville. Les pratiques horticoles déterminent la diversité des plantes et des insectes en surface et dans le sol. Toutefois, les effets de ces pratiques sur la qualité et les fonctions du sol ont été rarement étudiés. À cet effet, une évaluation de la diversité et de l’abondance des espèces faunistiques du sol a été réalisée sur 170 parcelles au sein de 85 jardins urbains à Zurich. Ces derniers ont été sélectionnés en fonction d’un gradient d’urbanisation et pour couvrir un spectre large des différentes pratiques horticoles, depuis les intensives cultures végétales annuelles intensives aux cultures pérennes extensives dominées par des fleurs et autres espèces herbacées. Une enquête a été élaborée concernant les pratiques des 85 jardiniers en collaboration avec les différents sous-projets : i) celui sur les services écosystémiques de support et de régulation, par exemple la pollinisation et le contrôle des parasites, et ii) celui sur la valeur sociale des jardins urbains. Cette enquête a ensuite servi à évaluer les déterminants de la qualité du sol, mesurés au travers d’une multitude d’indicateurs physiques, chimiques et biologiques. Au final, la qualité du sol est liée aux activités de jardinage et est principalement influencée par trois catégories d’utilisation : les légumes (plantation annuelle), les fleurs et les baies (végétation pérenne arbustive) et les pelouses (végétation pérenne herbacée). Les concentrations de métaux lourds sont associées à la proximité du trafic routier et des industries, mais pas à d’autres facteurs tels que les pratiques horticoles ou l’âge du jardin.
    Ensuite, la décomposition des matières organiques a été étudiée en utilisant des sachets de litière de deux maillages différents (1 et 4 mm) et deux sortes de litière (Zea mays L., feuilles et tiges). S’agissant de la litière, les taux de décomposition les plus élevés concernent les organismes de la macro- et de la mésofaune; ils sont plus élevés pour les feuilles, plus faciles à décomposer. Ici encore, les pratiques horticoles représentent un des principaux facteurs influant sur la décomposition de la matière organique ainsi que sur la diversité de la faune du sol (vers de terre, collemboles, isopodes et gastéropodes).
    Nous avons également trouvé une relation positive entre la richesse spécifique de la pédofaune (4 groupes taxonomiques, 120 espèces et 81’007 individus) et la richesse spécifique des espèces végétales en décomposition. Cela indique que, même dans les espaces verts urbains, la biodiversité stimule les services écosystémiques. En outre, nous avons évalué l’impact des trois types d’utilisation du jardin sur la faune et la multifonctionnalité des sols, en relation avec la production d’aliments et la fertilité du sol. Les pratiques horticoles n’ont pas seulement déterminé la diversité des plantes en surface, ils ont également eu des implications sur la pédofaune et les fonctions du sol. Les effets les plus importants sur la multifonctionnalité des sols sont liés à la variabilité des caractéristiques des sols. Nous avons constaté que, dans tous les sols de jardin, une qualité biologique élevée du sol a un effet positif sur sa multifonctionnalité, alors que l’intensité des pratiques diminue la diversité des plantes et celle la faune du sol.
    De plus, la richesse spécifique de la pédofaune diminue avec le degré d’urbanisation, mais l’abondance augmente. Les taux de décomposition sont également plus élevés dans les zones les plus urbanisées, mais aucun effet significatif n’a été constaté en lien avec la multifonctionnalité des sols.
    Cependant, peu d’études documentent l’effet des pratiques horticoles. Par conséquent, nous estimons qu’il existe un grand potentiel pour les futures recherches sur les écosystèmes de type jardins urbains, par exemple en ce qui concerne d’autres fonctions du sol comme stockage du carbone ou de l’eau, mais également les effets des pratiques culturales organiques sur la biodiversité en ville. Ainsi, de nombreux jardiniers utilisent encore des pesticides sans connaître les effets dommageables sur la biodiversité et la qualité du sol. À l’avenir, les études pourraient développer et analyser les pratiques de jardinage éco- logique sur la diversité en surface et souterraine et leurs effets sur la qualité des sols à long terme, par exemple par le biais d’une approche scientifique citoyenne.
    En général, nous avons souligné que pour maintenir des services écosystèmes importantes, les pratiques de protectrices du sol, comme l’application de compost ou de paillis, doivent être intégrées dans les stratégies des planifications d’espaces verts urbains, mais aussi au niveau des associations locales de jardins. Nous concluons que les jardins urbains ont le potentiel pour augmenter la biodiversité et des services écosystémiques urbaines, tout aussi bien qu’ils sont des points de rencontre de personnes et améliorant le bien-être humain.
    De manière générale, pour favoriser et maintenir des services écosystémiques performants, les pratiques de protection du sol, comme l’application de compost ou de paillis, doivent être intégrées dans les stratégies de planification d’espaces verts urbains, mais aussi au niveau des associations locales de jardins. Nous concluons que les jardins urbains ont le potentiel d’augmenter la biodiversité et les services écosystémiques urbains, tout autant qu’ils constituent des points de rencontre de personnes, améliorant ainsi les contacts et le bien-être humain., Urban gardens are important and at the same time popular greenspaces. As urban areas are expanding globally, urban gardens play an increasingly important role in contributing to essential ecosystem services, well-being of citizens, and biodiversity in a city. Gardening activities determine above- and belowground diversity of plants and insects. However, the effect of gardening activities on soil quality and soil functions have rarely been studied. For this purpose, a city-wide assessment of soil quality including key soil fauna species and soil functions was established on 170 plots in 85 urban gardens of the city of Zurich. They have been selected in accordance to an urbanisation gradient and to cover the spectrum of existing garden management practices, from intensively managed annual vegetable beds to extensively managed gardens dominated by perennial flowers and grass species. A management survey for the 85 participating gardeners was developed in collaboration with the subproject on aboveground ecosystem services, such as pollination and pest control, and the subproject studying the social value of urban gardens. This management survey was then used to assess drivers in soil quality, measured by a multitude of physical, chemical and biological soil quality indicators.
    Taken together, soil quality was shaped by garden management activities and was mainly determined by three urban garden land-use types: vegetables (annual vegetation), flowers and berries (perennial vegetation dominated by forbs), and lawn (perennial vegetation dominated by grasses). In addition, heavy metal concentrations were linked to the proximity to traffic and industry, but not to other factors such as garden management or garden age.
    Next, the soil function decomposition of organic material was investigated with litter bags of two different mesh sizes (1 and 4 mm) and litter types (Zea mays L. leaves and stems). In both litter types, we found the highest decomposition rates including both macro- and mesofauna species, but decomposition rates were higher in leaves, which are the better decomposable litter type. Garden management was again a main influencing factor affecting soil function decomposition and diversity of soil fauna species (earthworms, collembola, isopods and gastropods). We found a positive relationship of soil fauna species richness (4 taxonomic groups, 120 species and 81’007 individuals) as well as plant species richness with decomposition. This indicated that also in intensively managed urban greenspaces, such as urban gardens, biodiversity drives ecosystem services.
    Furthermore, we assessed the impact of the three garden land-use types on soil fauna and multiple soil functions, related to food production and soil quality. The management of specific garden land-use types not only determined the diversity of plants aboveground, it had also implications on soil fauna and soil functions belowground. The strongest effects influencing soil multifunctionality were caused by the differences in soil characteristics. We found that across all urban garden soils, high soil biological quality had a positive effect on soil multifunctionality, whereas management intensity decreased plant and soil fauna diversity, which had a positive effect on soil multifunctionality. Moreover, we found that soil fauna species richness most often decreased with urbanisation, but soil fauna abundance increased. Decomposition rates were also found to be higher in more urbanised areas, while no significant effect was found with soil multifunctionality.
    However, very little studies investigate current gardening practices. Therefore, we see a great potential of future investigations in urban garden ecosystems, for instance about other soil functions such as carbon or water storage potential, but also about effects of organic gardening practices on urban biodiversity. As an example, we have found that many gardeners still use pesticides in their gardens without knowing its detrimental effects on biodiversity and soil quality. Since the vast majority of urban gardeners are supportive of biodiversity, futures studies could develop and analyse ecological gardening practices on above- and belowground diversity and their effects on long-term soil quality, for example with a citizen science approach.
    Overall, we highlighted that soil protective management practices, such as applying compost or mulch, and lower management intensity need to be integrated in urban planning strategies on a citywide scale but also at the local garden association level, in order to maintain important ecosystem services. We conclude that urban gardens have the potential to increase urban biodiversity and important ecosystem services, while at the same time being meeting points for people with different social backgrounds and increasing human well-being.
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    Using testate amoeba community structure and functional diversity to assess the impact of climate changes on ecosystem functioning: finding relevant and convenient tools for bio-monitoring of "Sphagnum" peatlands evolution or recovery
    (2017)
    Koenig, Isabelle 
    ;
    Mitchell, Edward 
    ;
    Le Bayon, Renée-Claire 
    L’impact grandissant de l’homme sur les écosystèmes et les changements climatiques en cours font disparaître nombre de milieux naturels dans le monde. Il est aujourd’hui acquis que les écosystèmes naturels et la biodiversité ont un rôle important dans le bien-être de l’humanité et que les services qu’ils rendent ont une valeur monétaire qui peut être estimée (services écosystémiques). Parmi ces écosystèmes, les zones humides et les tourbières ont une importance particulière, liée autant à la flore très spécifique qui y vit qu’à leur rôle de puits de carbone. En effet, leurs sols, détrempés une grande partie de l’année, sont anoxiques et la matière organique s’y décompose très lentement. Elle s’y accumule, permettant de fixer dans le sol (la tourbe) du carbone atmosphérique. Mais cette fonction est liée directement à l’engorgement en eau, qui dépend du régime des précipitations et donc du climat. Dans un contexte de changement climatiques, mais aussi à une pression anthropique croissante, les tourbières sont partout dans le monde en voie de régression. En Suisse, par exemple, il ne reste actuellement que 10% des zones humides existantes au XIXème siècle. Dès lors, il est urgent de développer des outils qui permettent de suivre leur évolution.
    L’objectif de cette thèse est de mettre au point des indicateurs permettant de suivre l’état des tourbières ainsi que leur fonctionnement en tant qu’écosystème. Les relevés de végétation utilisés depuis longtemps permettent de suivre les changements sur le long à très long terme ; cependant, cet outil est insuffisant pour documenter des changements rapides de l’ordre de quelques mois. En particulier, lors de travaux de revitalisation, il est difficile d’estimer l’impact des mesures prises (comme par exemple : manipulation de la nappe d’eau, réintroduction d’espèces végétales, etc.) sur le fonctionnement général de la tourbière. Si la végétation prendrait des années à se modifier, les communautés de micro-organismes vont réagir en effet beaucoup plus rapidement. Parmi ces micro-organismes, les amibes à thèques, un groupe de protistes unicellulaires se protégeant dans une coquille (appelé thèque), jouent un rôle prépondérant dans le réseau trophique des sols de tourbière et sont aujourd’hui reconnues comme étant de bonnes indicatrices de divers gradients tel l’humidité, le pH, les nutriments ou les polluants. Les thèques de ces organismes ont une forme caractéristique qui permet leur identification au niveau de l’espèce. Des traits morphologiques ont été corrélés aux préférences écologiques des espèces, et il est possible, en les observant, de mettre en évidence des filtres environnementaux. La définition des traits fonctionnels nécessite des expérimentations en milieu contrôlé pour définir clairement les corrélations entre les traits morphologiques et le fonctionnement de l’écosystème.
    Le premier article (chapitre 2) a permis de montrer qu’une sélection d’espèces d’amibes à thèque est plus finement corrélée aux changements de micro-gradients (humidité) que la végétation dans un gradient altitudinal de tourbières naturelles relativement préservées. En effet, dans cette étude, nous montrons qu’un pool de dix espèces d’amibes à thèque faciles à identifier, permettent de suivre la profondeur de la nappe le long du gradient gouille – buttes, à diverses altitudes alors que la végétation (globale ou séparée entre plantes vasculaires et bryophytes) est plutôt mieux corrélée à l’altitude et autocorrélée au site lui-même. Dès lors, ces dix espèces d’amibes sont de meilleures indicatrices de l’état et du fonctionnement de la tourbière.
    Dans le second article (chapitre 3), nous comparons la structure de la communauté d’amibes ainsi que la moyenne pondérée des traits fonctionnels entre une tourbière artificielle créée au Jardin Botanique de Neuchâtel (d’une surface d’environ 100m2) avec une tourbière naturelle en cours de régénération (Bois des Lattes, NE). Recréer une tourbière fonctionnelle à basse altitude est un solide défi, surtout lorsque la météo impose une longue sécheresse la première année. Nos résultats indiquent que la population d’amibes à thèque à fortement changé durant cette première année et semble indiquer que le fonctionnement de la tourbière a été profondément perturbé. En effet, la comparaison entre les communautés d’amibes sur le site de référence et les deux échantillonnages du jardin botanique (2015 et 2016) montrent des différences significatives ; alors que Corythion dubium représente environ 1/5-1/3 de tous les individus vivants rencontrés au jardin botanique, cette communauté est dominée par Difflugia sp. et Phryganella acropodia sur le site de référence (Bois des Lattes, NE). Par contre, sur la base des traits fonctionnels, le fonctionnement semble assez proche entre les sites, avec des signes indiquant un stress hydrique important mais comparable entre le site de référence (sphaignes sur tourbe nue) et le jardin botanique.
    La troisième partie de cette thèse nous a permis de corréler les traits fonctionnels avec la fluctuation de la nappe d’eau dans une situation contrôlée en mésocosmes. Dans la première phase de l’expérimentation (article 3, chapitre 4) le niveau d’eau a été réglé à −4cm (humide), −15cm (contrôle) et −25cm (sec) depuis le sommet des capitulums et plusieurs échantillonnages ont été réalisés durant 18 mois. Les traitements mouillés et contrôle ont peu changé durant cette phase, restant largement dominés par Hyalosphenia papilio, une espèce mixotrophe fréquente en tourbière et avec une bonne tolérance aux variations de la nappe. Dans les réplicas secs, nos résultats montrent que la population d’amibes à thèque répond rapidement au traitement en basculant vers des espèces connues pour mieux tolérer les conditions sèches (groupe de Nebela tincta, Corythion dubium). Les traits fonctionnels mis en évidence dans le traitement sec sont un biovolume plus petit, un pseudostome caché (ventral ou ventral-central) et étroit ainsi que la perte de la mixotrophie. Dans la seconde phase (papier 4, chapitre 5), nous avons simulé une situation de régénération en remontant le niveau d’eau à −10cm de la surface de la sphaigne. Quatre échantillonnages ont été pris en compte, le premier et le dernier de la première phase, ainsi que deux échantillons 2 et 6 mois après l’égalisation du niveau d’eau. Dans le traitement sec, la population d’amibes à thèque revient progressivement à son état du début de l’expérimentation avec une diminution des taxa adaptés aux conditions sèches et la réapparition de taxa corrélés à des conditions humides (et en particulier Hyalosphenia papilio). La moyenne pondérée des traits fonctionnels se modifie indiquant des contraintes environnementales moins drastiques. De façon intéressante, certains échantillons des traitements humides et contrôle ont vu leur communauté d’amibes ainsi que leur moyenne pondérée de traits indiquer que la situation locale était plus sèche et reflétait ainsi l’état de la sphaigne dans laquelle l’échantillonnage s’est fait.
    Cette thèse permet de montrer le potentiel de bio-indication des amibes à thèque et de leurs traits fonctionnels dans le suivi des tourbières, que ce soit pour suivre des mesures de revitalisation ou pour faire un diagnostic de leur état et de leur fonctionnement. L’approche par les traits, en contournant la difficulté d’une identification des taxa très précise et en mettant en évidence les mécanismes en cours, permettrait de créer un outil de bio-indication basé sur des classes de traits et des proportions, ne nécessitant pas l’utilisation de statistiques complexes., Human activity and ongoing climate changes have an increasing impact on ecosystems and lead to the loss of several natural habitats. Ecosystems provide functions contributing to human well-being and these functions could be estimated based on a monetary value. Among these ecosystems, wetlands and peatlands are of primary importance, by hosting a specific flora and acting as a carbon sink. Their waterlogged soils are anoxic, and the mineralisation of the organic matter is slow. Organic matter accumulates in the peat and thus fixes atmospheric carbon in soil. But this function is directly linked to the humidity content, which depends on precipitation rate and local climate. With ongoing climate changes and human pressure on peatlands, these ecosystems are regressing all over the world. In Switzerland for example only 10% of the wetlands, that still existed in the 19th century, remained until now. Henceforth, developing tools that allow the monitoring of peatlands has become a key priority.
    The aim of this thesis was to develop bio-indicators that can be used to monitor the status and functioning of Sphagnum peatlands. Until now, monitoring of Sphagnum peatlands was mainly conducted through vegetation surveys. However, as vegetation responds to perturbation with a delay, its power to assess short term changes is limited. Particularly, it is difficult to estimate the impact of revitalisation actions (i.e. manipulation of water table, introduction of vegetation, etc.) on the global functioning of the peatland. While vegetation takes years to reflect changes, micro-organismal communities will react sooner. Among these micro-organisms, testate amoebae, a group of unicellular protists building a shell (test), play an important role in food web functioning in Sphagnum peatland’s soils and are well correlated to local changes. They are now used to monitor various gradients like humidity, pH, nutrients contents and pollutants. The shell is characteristic and allows the identification to species level. Recently morphological traits were correlated to ecological preferences of taxa and studies use them to underline environmental gradients. However, studies in control conditions are needed to define functional traits i.e. traits that are correlated with environmental filters. Therefore a clear definition of the correlation between morphological traits and ecosystem functioning is necessary.
    In this thesis we showed that a group of selected testate amoeba taxa is more precisely correlated to microgradient (humidity content) than vegetation along an altitudinal gradient of Sphagnum peatlands in Switzerland. We demonstrated that these ten selected taxa, which were easy to determine, allow to monitor the water table depth along the pool – hummock gradient at each elevation while vegetation (global or vascular plant and bryophytes separately) was better correlated to elevation or autocorrelated to the site itself. Henceforth, these ten testate amoeba taxa describe the status and functioning of the bogs more precisely. In addition we compared the structure of testate amoeba community and community weighted mean of functional traits between an artificial peatbog (covering an area of 100m2) set up in the Botanical Garden in Neuchâtel and a regenerated bog in Bois des Lattes (NE). Rebuilding a fully functional Sphagnum peatbog at low elevation is challenging, especially with long warm and dry periods during the first year. Our results showed that testate amoeba community structure changed drastically during this first year and seemed to indicate that the bog functioning was deeply disturbed. Henceforth, the comparison between the community structure found on bare peat in Bois des Lattes and the living community structure found in both samplings (2015 and 2016) in the Botanical Garden was significantly different. In the Botanical Garden, Corythion dubium represented ca. 20% to 30% of the whole living population while the Difflugia genus and Phryganella acropodial dominated sampling in Bois des Lattes (ca. 25%). On the other hand, the global functioning of both sites appeared to be quite similar based on functional traits and indicated a water stressed situation. Thus, even if the community structure was relatively different between the Botanical Garden bog and Bois des Lattes, the global functioning remained in the same range in both sites.
    We also monitored the changes in testate amoeba community structure and correlated functional traits with water table fluctuations in a controlled experiment i.e. mesocosms. We assessed the response of testate amoeba community structure and weighted mean of traits to three levels of water tables, wet (-4cm), intermediate (-15cm, taken as control) and dry (-25cm). In wet and intermediate plots, little changes occurred over 18 months and the community stayed largely dominated by Hyalosphenia papilio, a mixotrophic taxa common in Sphagnum peatlands and with a relatively wide tolerance to fluctuation in water level depths. In dry plots, the shift in community structure occurred rapidly and taxa related to dryer conditions dominated the community (Nebela tincta group, Corythion dubium). In these plots, the shift in community weighted mean of functional traits went towards small taxa, with a small hidden pseudostome (ventral and ventral-central) and the loss of mixotrophy. In the follow-up of this experiment, we simulated a regeneration situation by putting the water level at -10cm in all plots. Four samplings were taken into account, the first and the last of the previous experiment and two additional samplings were done, two and six months after the rewetting. Our results showed that, during the recovery period, the community structure of testate amoebae reflected the change in water level, in the former dry treatment. Taxa living in more humid conditions like H. papilio, recovered whereas N. tincta, and C. dubium, taxa related to dry conditions, regressed in community structure. The community weighted mean of traits shifted and indicated that the environmental constraints were less drastic in theses plots. Interestingly, the community structure and the weighted mean of traits in some former wet and intermediate plots indicated that the local conditions should be dryer and, indeed, this reflected the state of Sphagnum stems which was very dry in these plots.
    This thesis confirms the bio-indication potential of testate amoeba communities and functional traits in Sphagnum peatlands monitoring. This can be used either for a follow- up of the revitalisation measures or to diagnose their functioning. The trait based approach, by circumventing the difficulties of precise identification and by highlighting ongoing processes, provide cues to build bio-indication tools based on functional trait classes and proportion without the need of complex statistics. Moreover, assessing the success of restoration measures is important to assess the role of peatlands in the carbon cycle. In this context, easy to handle bio-monitoring tools better correlated to very local hydrologic conditions are needed and testate amoeba community structure and community weighted mean of functional traits could play this role.