Ramirez2017

Reference

Ramirez, J. (2017) The functional role of carbohydrate reserves in the growth and survival of trees. PhD thesis, Université du Québec à Montréal. (URL )

Abstract

Les hydrates de carbone non structuraux (HCNS) fournissent aux plantes l'énergie leur permettant de maintenir leur métabolisme et d'améliorer leur récupération suite à des perturbations physiques et/ou pendant des périodes d'activité photosynthétique plus faible. À l'intérieur d'un individu, l'allocation du carbone dans les réservoirs est conditionnée par un processus de compétition entre la croissance et d'autres processus physiologiques tels que la défense. L'allocation de carbone pour la synthèse des HCNS dans les tissus de l'arbre dépend de la capacité des organes à acquérir des ressources disponibles et de la distance physique entre ces organes. Par conséquent, les perturbations impliquant une perte de biomasse vont déclencher la mobilisation des HCNS afin de compenser la perte de croissance ce qui affecte ainsi les priorités d'allocation de carbone entre la croissance et les réserves. Néanmoins, il y a des questions fondamentales, non encore répondues, sur la façon dont les HCNS sont stockés et utilisés entre les tissus et chez des espèces différentes. La présente thèse aborde la question globale qui est comment les différents niveaux et les différents types de dommage physique affectent-ils la récupération des jeunes arbres. Comment différentes espèces d'arbres utilisent-elles leurs réserves de carbone étant donné leurs différentes stratégies d'utilisation des ressources (acquisition vs conservation)? En raison du nombre élevé d'échantillons collectés pour les analyses ainsi que des frais et du temps nécessaire pour mesurer les HCNS dans les tissus végétaux à l'aide des procédures d'analyse classique, j'ai développé, dans le Chapitre 1, un modèle général d'étalonnage de la concentration des HCNS par la spectroscopie en proche infrarouge (NIRS en anglais). Ce modèle était basé sur des échantillons de différentes espèces d'arbres et de différents types de tissus provenant de biomes tropicaux et tempérés. J'ai obtenu des modèles NIRS parcimonieux et précis pour les HCNS ainsi que les sucres, qui ont démontré leur capacité à inférer les concentrations des HCNS à travers différentes espèces et tissus d'une manière rapide et rentable. Dans le Chapitre 2, j'ai testé s'il y existait une covariation entre les concentrations des HCNS et le spectre économique des feuilles et du bois (traits fonctionnels). Aucune ou de faibles relations entre les traits fonctionnels et les concentrations des hydrates de carbone dans les tissus ligneux ne fut trouvée. Ces résultats suggèrent que les investissements de carbone dans les traits de défense qui sont associés à la conservation des ressources ou à des stratégies écologiques « lentes » (des investissements élevés en défense) ne sont pas liés à l'investissement de carbone dans le stockage des HCNS. J'ai évalué, dans le Chapitre 3, les dynamiques des concentrations des HCNS sur des parties différentes de l'arbre, immédiatement après un élagage de la couronne chez deux espèces d'arbres urbains : Acer saccharinum et Acer platanoides. J'ai constaté que l'élagage n'a pas eu d'effet significatif sur l'épuisement des concentrations en HCNS sur les différentes parties des arbres chez les deux espèces étudiées. Au contraire, les concentrations des HCNS dans les branches non élaguées d'arbres chez A. platanoides ayant subi un élagage ont augmenté à la fin de la saison de croissance, alors qu'aucun effet n'a été mesuré chez A. saccharinum. Cette réponse différente suggère qu'A. platanoides répond mieux qu'A. saccharinum aux perturbations causés par l'élagage urbain. Ce résultat suggère aussi que l'élagage d'entretien ne limite pas la capacité des arbres urbains à compenser la perte de croissance suite à l'élagage à partir des réserves accumulées. Dans le Chapitre 4, j'ai étudié les effets propres de trois facteurs de stress (défoliation, taille des racines et endommagement du tronc) ainsi que leurs interactions sur les concentrations des HCNS et sur la croissance des trois espèces d'arbres couramment utilisés en milieu urbain dans l'est de l'Amérique du Nord : Fraxinus pennsylvanica, Celtis occidentalis et Tilia cordata. J'ai ainsi trouvé que les principaux effets sur les concentrations des HCNS sont dus aux traitements propres et non aux interactions. En outre, les effets des traitements seuls sont restés après une saison de croissance (plus d'un an après la dernière application du stress) mais que les effets des facteurs de stress combinés ont presque disparu après la première saison de croissance. De plus, les traitements de stress qui ont augmenté le plus les niveaux de réserves ont conduit à une plus grande diminution de la croissance du diamètre et de la hauteur des arbres, démontrant ainsi la compétition qui existe chez les arbres au niveau de leurs réserves et de leur croissance. Finalement, il y a eu des réponses très différentes entre les trois espèces étudiées et aucune tendance généralisable ne fut trouvée. Ces résultats forcent à examiner de nouveau les rôles et les liens entre les HCNS dans les arbres et les divers facteurs de stress généralement observés en milieu urbain.

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@PHDTHESIS { Ramirez2017,
    TITLE = { The functional role of carbohydrate reserves in the growth and survival of trees },
    AUTHOR = { Ramirez, J. },
    SCHOOL = { Université du Québec à Montréal },
    YEAR = { 2017 },
    MONTH = { April },
    NOTE = { CEFTMS, Messier, C. and Handa, I.T. and Posada, J.M. },
    ABSTRACT = { Les hydrates de carbone non structuraux (HCNS) fournissent aux plantes l'énergie leur permettant de maintenir leur métabolisme et d'améliorer leur récupération suite à des perturbations physiques et/ou pendant des périodes d'activité photosynthétique plus faible. À l'intérieur d'un individu, l'allocation du carbone dans les réservoirs est conditionnée par un processus de compétition entre la croissance et d'autres processus physiologiques tels que la défense. L'allocation de carbone pour la synthèse des HCNS dans les tissus de l'arbre dépend de la capacité des organes à acquérir des ressources disponibles et de la distance physique entre ces organes. Par conséquent, les perturbations impliquant une perte de biomasse vont déclencher la mobilisation des HCNS afin de compenser la perte de croissance ce qui affecte ainsi les priorités d'allocation de carbone entre la croissance et les réserves. Néanmoins, il y a des questions fondamentales, non encore répondues, sur la façon dont les HCNS sont stockés et utilisés entre les tissus et chez des espèces différentes. La présente thèse aborde la question globale qui est comment les différents niveaux et les différents types de dommage physique affectent-ils la récupération des jeunes arbres. Comment différentes espèces d'arbres utilisent-elles leurs réserves de carbone étant donné leurs différentes stratégies d'utilisation des ressources (acquisition vs conservation)? En raison du nombre élevé d'échantillons collectés pour les analyses ainsi que des frais et du temps nécessaire pour mesurer les HCNS dans les tissus végétaux à l'aide des procédures d'analyse classique, j'ai développé, dans le Chapitre 1, un modèle général d'étalonnage de la concentration des HCNS par la spectroscopie en proche infrarouge (NIRS en anglais). Ce modèle était basé sur des échantillons de différentes espèces d'arbres et de différents types de tissus provenant de biomes tropicaux et tempérés. J'ai obtenu des modèles NIRS parcimonieux et précis pour les HCNS ainsi que les sucres, qui ont démontré leur capacité à inférer les concentrations des HCNS à travers différentes espèces et tissus d'une manière rapide et rentable. Dans le Chapitre 2, j'ai testé s'il y existait une covariation entre les concentrations des HCNS et le spectre économique des feuilles et du bois (traits fonctionnels). Aucune ou de faibles relations entre les traits fonctionnels et les concentrations des hydrates de carbone dans les tissus ligneux ne fut trouvée. Ces résultats suggèrent que les investissements de carbone dans les traits de défense qui sont associés à la conservation des ressources ou à des stratégies écologiques « lentes » (des investissements élevés en défense) ne sont pas liés à l'investissement de carbone dans le stockage des HCNS. J'ai évalué, dans le Chapitre 3, les dynamiques des concentrations des HCNS sur des parties différentes de l'arbre, immédiatement après un élagage de la couronne chez deux espèces d'arbres urbains : Acer saccharinum et Acer platanoides. J'ai constaté que l'élagage n'a pas eu d'effet significatif sur l'épuisement des concentrations en HCNS sur les différentes parties des arbres chez les deux espèces étudiées. Au contraire, les concentrations des HCNS dans les branches non élaguées d'arbres chez A. platanoides ayant subi un élagage ont augmenté à la fin de la saison de croissance, alors qu'aucun effet n'a été mesuré chez A. saccharinum. Cette réponse différente suggère qu'A. platanoides répond mieux qu'A. saccharinum aux perturbations causés par l'élagage urbain. Ce résultat suggère aussi que l'élagage d'entretien ne limite pas la capacité des arbres urbains à compenser la perte de croissance suite à l'élagage à partir des réserves accumulées. Dans le Chapitre 4, j'ai étudié les effets propres de trois facteurs de stress (défoliation, taille des racines et endommagement du tronc) ainsi que leurs interactions sur les concentrations des HCNS et sur la croissance des trois espèces d'arbres couramment utilisés en milieu urbain dans l'est de l'Amérique du Nord : Fraxinus pennsylvanica, Celtis occidentalis et Tilia cordata. J'ai ainsi trouvé que les principaux effets sur les concentrations des HCNS sont dus aux traitements propres et non aux interactions. En outre, les effets des traitements seuls sont restés après une saison de croissance (plus d'un an après la dernière application du stress) mais que les effets des facteurs de stress combinés ont presque disparu après la première saison de croissance. De plus, les traitements de stress qui ont augmenté le plus les niveaux de réserves ont conduit à une plus grande diminution de la croissance du diamètre et de la hauteur des arbres, démontrant ainsi la compétition qui existe chez les arbres au niveau de leurs réserves et de leur croissance. Finalement, il y a eu des réponses très différentes entre les trois espèces étudiées et aucune tendance généralisable ne fut trouvée. Ces résultats forcent à examiner de nouveau les rôles et les liens entre les HCNS dans les arbres et les divers facteurs de stress généralement observés en milieu urbain. },
    KEYWORDS = { Hydrates de carbone non structuraux, stress d'arbres, mécanismes de compensation, stress uniques et multiples, stratégies d'allocation de carbone chez les plantes, traits fonctionnels, forêts tropicales, forêts tempérées, arbres urbains. },
    OWNER = { DanielLesieur },
    TIMESTAMP = { 2017.11.28 },
    URL = { http://www.archipel.uqam.ca/9947/ },
}

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