Diversité et plasticité des traits foliaires en forêt tropicale humide: Une analyse coût/bénéfice de l'acquisition de carbone

The aim of this research were (i) identify the main trade-off and covariations of a group of leaf traits related to carbon assimilation, and (ii) assess the irradiance-elicited plasticity, and test whether this plasticity differs among species of tropical rain forest. Measurements were made with saplings from 13 species growing under three levels of irradiance, provided by shading nets, in an open green-house. A cost benefit analysis was undertaken to quantify carbon balance of leaves metamers. Construction costs of metamers (CCmetm), payback time of the investment of carbon into leaf and metamer structure (PBT), and leaf life span (LLS) were recorded on the saplings. A large inter-specific diversity was recorded for all the traits, the species are scattered along a principal component axis opposing on one hand LSS and leaf mass-to-area ratio (LMA), and on the other hand, photosynthetic capacity, photosynthetic nitrogen use efficiency (PNUE), respiration (Rd) and leaf nitrogen content (N). These results are in agreement with the concept of “leaf economics spectrum” suggested by Wright et al. (2004). The relationship between LLS and PBT were very loose, which shows that all species fully cover the construction costs, even under very low irradiance. Species ranking was not modified by irradiance whatever the trait, and, except for specific construction costs, only very weak interactions were found between species and irradiance. The computation of a plasticity index allowed to demonstrate that despite some inter-specific diversity of the values taken by the index for some traits, there was no consistent difference among species, and none of them appeared consistently more plastic than the others. Even if the two pioneer species analysed here differed largely from the others, from the point of view of trait values, they displayed similar levels of plasticity.Les objectifs de ce travail de thèse étaient : (i) identifier les principaux compromis et covariations d’un ensemble de traits foliaires relatifs à l’acquisition du carbone et (ii) caractériser la variabilité de ces traits en réponse à l’éclairement (plasticité phénotypique) et la diversité interspécifique de cette plasticité chez des espèces de forêt tropicale humide. Les mesures ont été réalisées sur des semis de 13 espèces d’arbres élevés en conditions contrôlées dans 3 traitements d’éclairements relatifs distincts. Une analyse coût-bénéfice des traits du bilan de carbone foliaire a été centrée sur les coûts de construction du métamère (CCmetm), le temps de retour sur investissement (PBT) et la mesure des durées de vie des feuilles (LLS). Une forte diversité interspécifique a été observée pour l’ensemble des traits étudiés. Les espèces se répartissent le long d’un axe opposant durée de vie des feuilles et LMA (masse surfacique) d’un côté, aux capacités photosynthétiques (Asat), PNUE (Asat/N), respiration (Rd) et teneurs en azote (Nm) de l’autre. Ces résultats sont en adéquation avec le schéma universel d’acquisition des ressources proposé par Wright et al. (2004). Les relations entre LLS et PBT sont faibles et l’ensemble des espèces amortissent très largement leur CCmetm. De manière générale, le classement des espèces est maintenu d’un traitement à l’autre et, à l’exception des coûts de construction, seuls de faibles effets d’interaction ont été observés entre espèces et traitements. Le calcul d’un indice de plasticité a également permis de montrer qu’en dépit d’une certaine diversité interspécifique de la plasticité phénotypique, aucune espèce n’était globalement plus « plastique » que les autres sur l’ensemble des traits considérés. Enfin, si les espèces pionnières se distinguent nettement par leurs attributs, leur degré de plasticité n’est pas différent de celui des espèces de sous-bois