Contexte et problématique
Le changement climatique entraîne une augmentation significative de la fréquence et de la gravité des sécheresses, ce qui représente un risque considérable pour les écosystèmes à l’échelle mondiale. Parallèlement à l’augmentation des épisodes de sécheresse, la multiplication des vagues de chaleur exacerbe le stress hydrique, affectant fortement la survie de la végétation. Cette interaction sécheresse-chaleur constitue une menace majeure car ces conditions devraient engendrer une hausse des températures atmosphériques et une baisse de l’humidité relative, entraînant une augmentation significative du déficit de pression de vapeur (VPD) et, par conséquent, une augmentation des besoins en évaporation des sols et de la végétation.
La végétation terrestre pourrait ne pas être en mesure de satisfaire les besoins en évaporation induits par des niveaux élevés de VPD, ce qui pourrait entraîner une défaillance hydraulique. Le dysfonctionnement de l’appareil hydraulique des plantes est considéré comme un mécanisme principal à l’origine de la mortalité de la végétation suite à la sécheresse. De plus, la combinaison de températures élevées et d’une faible disponibilité en eau peut entraîner d’importants dommages cellulaires, provoquant une mortalité massive des plantes. La fermeture stomatique est un mécanisme majeur pour prévenir la perte excessive d’eau par les plantes. Les stomates, composés d’un ostiole délimité par deux cellules de garde, figurent parmi les innovations majeures apparues chez les embryophytes terrestres, permettant la régulation des échanges gazeux et des pertes en eau. Outre les stomates, la structure anatomique de la feuille influence également les fonctions hydrauliques et photosynthétiques, déterminant ainsi la résistance de la plante face aux stress thermiques et hydriques.
Les chênes (Quercus spp.) regroupent environ 500 espèces d’arbres et d’arbustes largement répandues dans l’hémisphère Nord. Espèces clés de voûte emblématiques de nombreuses forêts, les chênes sont parmi les espèces structurantes des forêts méditerranéennes et alpines d’Europe. C’est toutefois dans la région néotropicale, et plus particulièrement au Mexique, que l’on trouve la plus grande biodiversité de chênes, avec environ 160 espèces de Quercus, dont 109 sont endémiques au pays et 32 sont menacées d’extinction. La plus grande diversité d’espèces de chênes au Mexique est particulièrement concentrée dans les forêts tropicales de montagne (FTM). Malheureusement, les FTM sont particulièrement vulnérables aux changements climatiques et subissent actuellement des modifications de la répartition des espèces en raison de la diminution de la fréquence de la couverture nuageuse et de la hausse des températures. Malgré son extraordinaire diversité, la structure anatomique et la tolérance physiologique au stress des espèces de chênes des FTM restent encore mal connues.
Objectifs et déroulé du stage
Ce projet de stage M1 vise à (1) fournir une description anatomique des feuilles de Quercus spp, (2) mesurer des caractéristiques stomatiques qui seront utilisées pour estimer les capacités de transpiration maximale de chaque espèce et (3) rechercher des liens entre les
traits anatomiques et la fonction de la plante, en explorant des relations avec des mesures physiologiques de perte d’eau et de tolérance à la chaleur.
Le travail sera réalisé sur des échantillons de 11 espèces de Quercus natives des FTM de la région de Veracruz, Mexique. Les échantillons ont été récoltés lors d’une mission qui a permis l’acquisition des données de conductance résiduelle des feuilles (gmin), indiquant les taux de perte d’eau après la fermeture stomatique, ainsi que des seuils de tolérance thermique de l’appareil photosynthétique (T50, Tcrit). Les espèces du projet appartiennent à deux clades majeurs (sections Lobatae et Quercus) et présentent des importantes différences morphologiques. En faisant des mesures sur des images anatomiques et des empreintes stomatiques, le stage permettra de comparer l’anatomie foliaire des espèces dans un cadre phylogénétique. Les mesures stomatiques (densité et taille des stomates) permettront de faire des calculs théoriques du rendement hydraulique pour estimer les taux opérationnels (gth_op) et maximaux (gth_max) de transpiration foliaire à travers les stomates. Finalement, le stage cherchera à trouver des traits anatomiques qui pourraient expliquer une tolérance accrue au dessèchement et/ou à la chaleur chez certaines espèces.
Missions
Durant le stage, l’étudiant.e sera chargé.e :
• de produire un court état de l’art sur la problématique du stage
• de réaliser des coupes anatomiques, des montages de lames et des images microscopiques dans la plateforme de microscopie du laboratoire (AMAP, Montpellier)
• d’assurer la mesure avec ImageJ des traits anatomiques sur des sections transversales des feuilles ainsi que sur des empreintes des stomates
• de faire l’analyse statistique des données acquises, avec la perspective de les relier à des données physiologiques obtenues sur le terrain.
• de rédiger un rapport de stage présentant les résultats obtenus
Encadrement
Santiago Trueba, IRD UMR AMAP (santiago.trueba@ird.fr)
Profil souhaité et compétences attendues
– Intérêt et connaissances en anatomie végétale et en écophysiologie
– Goût prononcé pour la recherche (opportunité de poursuivre en M2)
– Appétence pour le travail expérimental et au laboratoire, pour l’utilisation d’appareils de précision, de la microscopie
– L’acquisition de données de qualité suppose un travail précis, nécessitant une bonne organisation, rigueur, patience, autonomie
– Maîtrise des bases statistiques pour l’analyse des données sous R
Conditions matérielles
Gratification mensuelle conformément à la législation en vigueur.
Contact: santiago.trueba@ird.fr; envoyer un CV et une lettre de motivation par mail. Un court entretien sera ensuite programmé.
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