Role of light in coexistence of tropical tree species : analyze of inter- and intraspecific variations of performance and functional traits

Ce travail de thèse explore la signification écologique des variations inter et intraspécifiques de la croissance et des traits fonctionnels des espèces d’arbres de forêt tropicale guyanaise en relation avec les conditions d’éclairement. Nous démontrons que le syndrome de traits associé à la niche de régénération (durée de vie des feuilles plus longue et surface massique plus grande pour les espèces les plus tolérantes à l’ombre) est valide pour 14 espèces non pionnières et non strictement sciaphiles. La plasticité de la surface massique exprimée au stade juvénile chez les espèces les moins spécialisées pourrait refléter une adaptation à l’hétérogénéité de l’éclairement rencontrée au stade jeune et au cours des stades ontogéniques successifs. Les analyses multivariées mettent en évidence un lien étroit entre la durée de vie des feuilles, la profondeur relative du houppier et la niche de régénération. La plasticité de la profondeur du houppier observée chez les espèces les plus héliophiles ne peut pas être interprétée comme une réponse d’évitement de l’auto-ombrage. Nous montrons qu’elle correspond plutôt à un changement des taux de croissance et de mortalité des feuilles et des branches imposé par les conditions d’éclairement et se produisant à l’échelle de la plante entière. En ce qui concerne la variabilité intraspécifique de la croissance des arbres adultes, nous avons observé une faible contribution de la compétition pour la lumière et un effet important de l’espèce. Nos résultats indiquent que ce patron de réponse résulte de la partition des espèces le long du gradient lumineux vertical et de la forte abondance d’espèces de petite taille peu sensibles à la compétition du fait de leur adaptation aux conditions lumineuses du sous-bois. La différentiation de niche de régénération et la stratification verticale des arbres adultes étayent l’hypothèse d’une partition de niche vis à vis de la ressource lumineuse dans les trois dimensions de la forêt tropicale humide.This study explores the ecological significance of inter- and intraspecific variations of growth and functional traits found in tropical tree species of French Guiana in relation to light regime. We demonstrate that the syndrome of leaf traits associated with light -niche (longer life span, higher leaf mass per area of more shade tolerant species) holds among a set of 14 species comprising no pioneer nor any shade specialist species. Our results further suggest that plasticity of leaf mass per area expressed at the sapling stage may reflect adaptation to the spatial heterogeneity of light conditions encountered both at the sapling stage and later. Multivariate analysis provides evidence of a close linkage between leaf lifespan, relative crown depth and light-niche optimum. The plasticity in relative crown depth observed in shade-intolerant species can not be interpreted in terms of self-shading avoidance. Rather, crown depth adjustment was found to be a consequence of changes in growth rates and mortality rates of leaves and branches imposed by current light conditions and occurring at the whole-plant level. At the adult stage, our results point to competition for light making an unexpectedly low contribution to individual tree growth variations, contrasting with a major effect of species identity. We argue that this pattern of variation is likely to result from the vertical niche partitioning of species and the high abundance of small-statured species that are moderately responsive to light competition (consistent with their adaptation to understorey conditions). Light-niche differentiation of juvenile trees and vertical stratification of adult trees provide strong evidence for light niche partitioning in the three-dimensional space of tropical forests