Size-trophic spectrum in soil food webs across ecto- and arbuscular mycorrhiza-dominated deciduous forests
Malgré des utilisations de ressources microbiennes distinctes entre les forêts dominées par les mycorhizes à arbuscules et celles par les ectomycorhizes, les réseaux trophiques du sol présentent des flux d'énergie totaux globalement similaires et un spectre de taille-trophique cohérent où le canalage de l'énergie à partir de ressources spécifiques culmine dans des classes de taille animale distinctes.
Article original sous licence CC BY 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/). Ceci est une explication générée par l'IA d'un preprint qui n'a pas été évalué par des pairs. Ce n'est pas un avis médical. Ne prenez pas de décisions de santé basées sur ce contenu. Lire la clause de non-responsabilité complète
Sous le sol de la forêt, cachée à la vue, se trouve un monde de vie foisonnant qui stimule la santé de l'écosystème tout entier. Cette communauté souterraine est un réseau complexe où l'énergie circule des plantes et des microbes vers les couches supérieures de consommateurs, des vers microscopiques aux insectes plus grands et aux vers de terre. Les scientifiques savent depuis longtemps que le type d'arbres poussant au-dessus du sol influence le sol en dessous. Certains arbres s'associent à un certain type de champignon, tandis que d'autres s'associent à un autre type, et ces partenariats modifient la manière dont les nutriments circulent et la rapidité avec laquelle les feuilles mortes se décomposent. Une question naturelle se pose : ces différentes fondations souterraines créent-elles des réseaux trophiques entièrement différents, ou les animaux vivant là trouvent-ils un moyen de s'organiser selon un schéma similaire, quel que soit l'arbre au-dessus ? Comprendre cela nous aide à saisir comment les forêts fonctionnent et comment elles pourraient répondre aux changements de l'environnement.
Pour répondre à cela, des chercheurs se sont rendus dans vingt-quatre sites forestiers appariés à travers le Danemark et l'Allemagne, comparant des bois dominés par des arbres qui s'associent à des champignons mycorhiziens arbusculaires à des bois dominés par des arbres s'associant à des champignons ectomycorhiziens. Ils ne se sont pas contentés de compter les animaux ; ils ont mesuré la quantité d'énergie consommée par chaque groupe et ont tracé précisément l'origine de cette énergie. En analysant les signatures chimiques des acides aminés dans le corps des créatures du sol, l'équipe a pu distinguer si un animal mangeait de la matière végétale, des bactéries, des champignons ou d'autres animaux. Ils ont combiné ces données alimentaires avec des mesures du nombre d'animaux vivant dans chaque mètre carré et de leur poids, ce qui leur a permis de calculer le flux total d'énergie à travers le réseau trophique du sol. Le but était de voir si le type de partenariat des arbres au-dessus du sol dictait le flux d'énergie en dessous, ou si la taille des animaux eux-mêmes était le véritable architecte du système.
Les résultats ont révélé une cohérence surprenante. Malgré les différences connues de chimie du sol et de taux de décomposition entre les deux types de forêts, la quantité totale d'énergie circulant à travers le réseau trophique était presque identique. La proportion d'énergie provenant des plantes, des champignons et des bactéries est également restée stable dans les deux types de forêts. Les chercheurs s'attendaient à ce qu'un type de forêt dépende davantage de l'énergie bactérienne tandis que l'autre pencherait vers l'énergie fongique, mais les données n'ont montré aucune telle division. Au lieu de cela, la manière dont l'énergie est distribuée dépendait presque entièrement de la taille du corps des animaux qui mangent. Le type de forêt ne changeait pas les règles du jeu ; c'était la taille du joueur qui comptait.
Lorsque les scientifiques ont observé de plus près les différents groupes de taille, un motif clair et prévisible est apparu, qu'ils appellent un spectre trophique lié à la taille. Les plus petites créatures, les nématodes, qui sont des vers ronds microscopiques, tirent l'essentiel de leur énergie des bactéries. À mesure que la taille du corps augmente pour atteindre le groupe suivant, les microarthropodes comme les collemboles et les acariens, la source principale d'énergie passe aux champignons. Le plus grand groupe de décomposeurs, les macroarthropodes tels que les mille-pattes et les cloportes, dépend principalement de la matière végétale, spécifiquement des feuilles mortes et des racines grossières. Enfin, les vers de terre, qui sont les invertébrés les plus grands de ce système, reviennent à un régime dominé par les champignons et les bactéries, consommant le sol et la matière organique qu'il contient. Ce schéma s'est avéré vrai quel que que soit le type de partenariat des arbres dominant la forêt.
La prédation, ou l'acte d'un animal en mangeant un autre, suivait également cette structure basée sur la taille. Les plus petits nématodes pratiquent le plus haut niveau de prédation par rapport à leur apport énergétique total, probablement parce qu'ils vivent dans de minuscules espaces remplis d'eau où ils rencontrent fréquemment d'autres petits organismes. À mesure que les animaux deviennent plus grands, l'importance relative de la prédation diminue, pour se stabiliser à nouveau chez les macroarthropodes plus grands, où les araignées et les centipèdes maintiennent une présence constante en tant que chasseurs. Cela suggère que la taille d'un animal dans le sol est un prédicteur puissant de ce qu'il mange et de la façon dont il s'intègre dans le flux d'énergie. Les chercheurs ont découvert que si les arbres au-dessus peuvent modifier la composition chimique du sol, les animaux du sol réorganisent ces différentes ressources en un flux d'énergie cohérent basé sur leur propre taille physique.
Cette découverte change notre vision du monde souterrain. Elle suggère que la taille corporelle des animaux du sol est un indicateur fiable de leur rôle dans l'écosystème, agissant comme une carte universelle du flux d'énergie. Que ce soit dans une forêt de hêtres ou une forêt de chênes, les plus petits animaux traitent les bactéries, les moyens traitent les champignons, et les grands traitent la litière végétale. Cette cohérence implique que si nous connaissons la distribution de taille des animaux dans un échantillon de sol, nous pouvons prédire comment l'énergie circule dans ce système, même sans connaître chaque espèce présente. Cela offre une nouvelle façon de comprendre la santé des forêts, reliant la structure physique de la communauté animale directement aux processus vitaux de décomposition et de cycle des nutriments qui maintiennent la forêt en vie.
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