Le rôle des facteurs environnementaux dans la structure des communautés d'arbres des forêts de plaine d'Afrique centrale

Tree communities vary at different spatial scales and are influenced by environmental factors. To understand the role of environmental factors in tree communities requires a scale-wise analysis. The overall objective of this study was to analyse the influence of environmental drivers (soil and climate) on three aspects of forest community structure (floristic patterns, tree height–diameter relationship and leaf functional traits) at regional (>100 km2) and local (0.5 km2) spatial scales.This study was conducted in Cameroon, Gabon and the Democratic Republic of the Congo, all belonging to the lowland ( one individual ha-1 per site) and by many “scarce species” (≤ one individual ha-1 per site). The gradients in soil composition (soil texture, phosphorus and organic fertility) explained 15.42 % (76/493) mostly scarce tree species while the climatic gradients (rainfall, temperature and precipitation seasonality) explained 26.37 % (130/493) mostly abundant tree species. Tree basal area and the climatic gradient improved the prediction of tree height with only 18.9 % model error as opposed to 20.2 % and 21.7 % model error from two existing pantropical height–diameter models (Chave and Feldpausch, respectively). The new height–diameter models also improved aboveground biomass prediction and revealed that the pantropical models consistently overestimated biomass by 25 and 55 Mg ha-1. At the local scale in Korup, soil fertility was the main gradient and significantly correlated with the leaf functional traits (leaf area, specific leaf area, leaf phosphorus and nitrogen contents). Up to 33 % of these traits were significantly either over-dispersed or under-dispersed (non-random distribution) confirming the influence of abiotic filtering by the soil fertility gradient.In the prospect of possible climate change, there may be a shift in species dominance for tree species in eastern Cameroon forests while the effects of soil on the scarce species pool may limit the risk of extinction. This study thus presents an improved height-diameter model to predict the heights of Central African forest trees by integrating the effects of some easy-to-retrieve ecological predictors. At the local scale, leaf functional traits reveal the effect of soil gradient in the distribution of species and community assembly.Les communautés d'arbres varient à différentes échelles spatiales et sont influencées par des facteurs environnementaux. Pour comprendre le rôle des facteurs environnementaux dans la structuration des communautés d'arbres, une analyse par échelles spatiales est nécessaire. L'objectif global de cette étude est d'analyser l'influence des facteurs environnementaux (sol et climat) sur trois aspects de la structure des communautés d'arbres, à savoir les patrons floristiques, les hauteurs des arbres et les traits fonctionnels foliaires, à échelle spatiale régionale (>100 km2) et locale ( un individu ha-1) et par de nombreuses « espèces rares » (c.-à-d. avec une moyenne par site ≤ 1 individus ha-1). Les gradients de fertilité (phosphore et matière organique) et de texture du sol expliquent la répartition de 15,42 % (76 / 493) des espèces, pour la plupart rares, alors que les gradients climatiques (température et la saisonnalité) expliquent la répartition de 26,37 % (130 / 493) des espèces, majoritairement qualifiées comme abondantes. L‟intégration dans le modèle de la surface terrière des arbres et du gradient climatique améliore la prédiction de la hauteur des arbres avec une erreur associée de 18,9 %, contre 20,2 % et 21,7 % d'erreur associée pour les deux modèles pantropicaux préexistants. Le nouveau modèle hauteur-diamètre proposé améliore également la prédiction de la biomasse aérienne alors que les deux anciens modèles pantropicaux ont tendance à surestimer la biomasse de 25 et 55 Mg ha-1. A l'échelle locale (Korup), la fertilité du sol est le gradient principal qui explique la distribution des espèces ; il est significativement corrélée aux traits fonctionnels foliaires mesurés (surface foliaire, surface foliaire spécifique, teneur en phosphore et en azote des feuilles). Jusqu'à 33 % de la distribution des traits était soit sur-dispersée soit sous-dispersée (une distribution non aléatoire), confirmant l'influence de la filtration abiotique par le gradient de fertilité du sol.Dans la perspective d'un éventuel changement climatique, ces résultats démontrent qu‟à l‟échelle régionale il pourrait y avoir un changement dans la dominance des espèces d‟arbres tandis que l‟influence marquée du sol sur la distribution d'espèces rares pourrait limiter le risque d'extinction de ces dernières. En outre, cette étude présente un modèle de hauteur-diamètre amélioré pour prédire les hauteurs et la biomasse des arbres d'Afrique centrale en intégrant certains prédicteurs écologiques faciles à obtenir. Enfin, il a été montré qu‟à l‟échelle locale l‟étude des traits fonctionnels foliaires peuvent révéler des processus de filtration abiotique par le gradient de fertilité du sol