• Energy Research

La richesse en espèces est la mesure de la biodiversité la plus couramment utilisée mais controversée dans les études sur les aspects de la stabilité des communautés tels que la composition structurelle ou la productivité. L'ambiguïté apparente des résultats théoriques et expérimentaux peut en partie être due à des lacunes expérimentales et/ou à l'hétérogénéité des échelles et des méthodes dans des études antérieures. Cela a conduit à un appel urgent à des expériences améliorées et plus réalistes. Dans une série d'expériences reproduites à l'échelle mondiale, nous avons déplacé plusieurs centaines de communautés marines de fond dur vers de nouveaux environnements simulant un changement environnemental rapide mais modéré. Par la suite, nous avons mesuré leur taux de changement de composition (restructuration) qui, dans la grande majorité des cas, représentait une convergence compositionnelle vers les communautés locales. La restructuration est motivée par la mortalité des composantes communautaires (espèces originales) et l'établissement de nouvelles espèces dans le contexte environnemental modifié. Le taux de cette restructuration a ensuite été lié à diverses propriétés du système. Nous montrons que la disponibilité du substrat libre est liée négativement tandis que la richesse en taxons est liée positivement à la persistance structurelle (c.-à-d., aucune restructuration ou restructuration lente). Ainsi, face aux changements environnementaux, les communautés riches en taxons conservent leur composition originale plus longtemps que les communautés pauvres en taxons. L'effet de la richesse taxonomique, cependant, interagit avec un autre aspect de la diversité, la richesse fonctionnelle. En effet, la richesse des taxons est positivement liée à la persistance dans les communautés fonctionnellement dépaupérées, mais pas dans les communautés fonctionnellement diverses. L'interaction entre la diversité taxonomique et fonctionnelle en ce qui concerne le comportement des communautés exposées au stress environnemental peut aider à comprendre certaines des conclusions apparemment contrastées de recherches antérieures. La riqueza de especies es la métrica de biodiversidad más utilizada pero controvertida en estudios sobre aspectos de la estabilidad de la comunidad, como la composición estructural o la productividad. La aparente ambigüedad de los hallazgos teóricos y experimentales puede deberse en parte a deficiencias experimentales y/o heterogeneidad de escalas y métodos en estudios anteriores. Esto ha llevado a un llamado urgente para experimentos mejorados y más realistas. En una serie de experimentos replicados a escala global, trasladamos varios cientos de comunidades marinas de fondo duro a nuevos entornos que simulan un cambio ambiental rápido pero moderado. Posteriormente, medimos su tasa de cambio compositivo (reestructuración) que en la gran mayoría de los casos representaba una convergencia compositiva hacia las comunidades locales. La reestructuración está impulsada por la mortalidad de los componentes de la comunidad (especies originales) y el establecimiento de nuevas especies en el contexto ambiental cambiado. La tasa de esta reestructuración se relacionó con varias propiedades del sistema. Mostramos que la disponibilidad de sustrato libre se relaciona negativamente, mientras que la riqueza de taxones se relaciona positivamente con la persistencia estructural (es decir, ninguna o lenta reestructuración). Por lo tanto, cuando se enfrentan al cambio ambiental, las comunidades ricas en taxones conservan su composición original durante más tiempo que las comunidades pobres en taxones. El efecto de la riqueza de taxones, sin embargo, interactúa con otro aspecto de la diversidad, la riqueza funcional. De hecho, la riqueza de taxones se relaciona positivamente con la persistencia en comunidades funcionalmente depauperadas, pero no en comunidades funcionalmente diversas. La interacción entre la diversidad taxonómica y funcional con respecto al comportamiento de las comunidades expuestas al estrés ambiental puede ayudar a comprender algunos de los hallazgos aparentemente contrastantes de investigaciones pasadas. Species richness is the most commonly used but controversial biodiversity metric in studies on aspects of community stability such as structural composition or productivity. The apparent ambiguity of theoretical and experimental findings may in part be due to experimental shortcomings and/or heterogeneity of scales and methods in earlier studies. This has led to an urgent call for improved and more realistic experiments. In a series of experiments replicated at a global scale we translocated several hundred marine hard bottom communities to new environments simulating a rapid but moderate environmental change. Subsequently, we measured their rate of compositional change (re-structuring) which in the great majority of cases represented a compositional convergence towards local communities. Re-structuring is driven by mortality of community components (original species) and establishment of new species in the changed environmental context. The rate of this re-structuring was then related to various system properties. We show that availability of free substratum relates negatively while taxon richness relates positively to structural persistence (i.e., no or slow re-structuring). Thus, when faced with environmental change, taxon-rich communities retain their original composition longer than taxon-poor communities. The effect of taxon richness, however, interacts with another aspect of diversity, functional richness. Indeed, taxon richness relates positively to persistence in functionally depauperate communities, but not in functionally diverse communities. The interaction between taxonomic and functional diversity with regard to the behaviour of communities exposed to environmental stress may help understand some of the seemingly contrasting findings of past research. ثراء الأنواع هو مقياس التنوع البيولوجي الأكثر استخدامًا ولكنه مثير للجدل في الدراسات المتعلقة بجوانب الاستقرار المجتمعي مثل التكوين الهيكلي أو الإنتاجية. قد يرجع الغموض الواضح في النتائج النظرية والتجريبية جزئيًا إلى أوجه القصور التجريبية و/أو عدم تجانس المقاييس والأساليب في الدراسات السابقة. وقد أدى ذلك إلى دعوة عاجلة لإجراء تجارب محسنة وأكثر واقعية. في سلسلة من التجارب المكررة على نطاق عالمي، نقلنا عدة مئات من مجتمعات القاع الصلب البحرية إلى بيئات جديدة تحاكي تغيرًا بيئيًا سريعًا ولكن معتدلًا. بعد ذلك، قمنا بقياس معدل التغيير التركيبي (إعادة الهيكلة) الذي يمثل في الغالبية العظمى من الحالات تقاربًا تركيبيًا تجاه المجتمعات المحلية. تكون إعادة الهيكلة مدفوعة بموت مكونات المجتمع (الأنواع الأصلية) وإنشاء أنواع جديدة في السياق البيئي المتغير. ثم تم ربط معدل إعادة الهيكلة هذه بخصائص النظام المختلفة. نظهر أن توافر الطبقة التحتية الحرة يرتبط سلبًا بينما يرتبط ثراء الأصناف بشكل إيجابي بالثبات الهيكلي (أي عدم وجود إعادة هيكلة أو بطئها). وبالتالي، عندما تواجه المجتمعات الغنية بالضرائب تغيرًا بيئيًا، فإنها تحتفظ بتكوينها الأصلي لفترة أطول من المجتمعات الفقيرة بالضرائب. ومع ذلك، يتفاعل تأثير ثراء الأصناف مع جانب آخر من جوانب التنوع، وهو الثراء الوظيفي. في الواقع، يرتبط ثراء الأصناف بشكل إيجابي بالاستمرار في المجتمعات المحرومة وظيفيًا، ولكن ليس في المجتمعات المتنوعة وظيفيًا. قد يساعد التفاعل بين التنوع التصنيفي والوظيفي فيما يتعلق بسلوك المجتمعات المعرضة للإجهاد البيئي في فهم بعض النتائج المتناقضة على ما يبدو للبحوث السابقة.

L'évaluation des effets du changement climatique sur les systèmes agricoles et du potentiel d'intensification écologique pour accroître la sécurité alimentaire dans les pays en développement est essentielle pour guider la gestion, l'élaboration des politiques et les recherches futures.La technologie « Push-pull » (PPT) est une conception de poly-culture développée en Afrique de l'Est qui utilise des produits chimiques végétaux pour médier les interactions plantes-insectes.L' application du PPT produit des augmentations significatives de la productivité des cultures, en réduisant la charge parasitaire et les dommages causés par les arthropodes et les mauvaises herbes parasites, tout en renforçant la fertilité du sol.Les effets du changement climatique pouvant être spécifiques aux espèces et/ou au contexte, il est nécessaire d'élucider comment, en interaction avec les facteurs biotiques, les conditions climatiques prévues sont susceptibles d'influencer le fonctionnement futur du PPT.Voici, nous avons d'abord examiné comment les changements de température, de précipitations et d'atmosphère La concentration de CO 2 peut influencer les composants du PPT (c.-à-d. l'utilisation des terres, les sols, les cultures, les mauvaises herbes, les maladies, les ravageurs et leurs ennemis naturels) en Afrique subsaharienne (Ass). Nous avons ensuite imposé ces réponses anticipées à un modèle mathématique qualitatif à l'échelle du paysage de la production de maïs dans le cadre du PPT en Afrique de l'Est, afin de prédire les impacts cumulatifs, liés à la structure, du changement climatique sur le rendement du maïs. Notre examen suggère des impacts variables du changement climatique sur les composants du PPT en Ass d'ici la fin du 21e siècle, notamment une fertilité réduite des sols, une pression accrue des mauvaises herbes et des arthropodes et une prévalence accrue des cultures maladies, mais aussi un contrôle biologique accru par les ennemis naturels des ravageurs. Extraire les preuves empiriques des effets climatiques pour prédire les réponses aux conditions climatiques projetées est principalement limité par un manque de compréhension mécaniste concernant les effets uniques et interactifs des variables climatiques sur les composants PPT. Les prévisions des modèles de réponses du rendement du maïs aux impacts anticipés du changement climatique en Afrique de l'Est suggèrent des tendances futures principalement négatives. Cependant, les rendements du maïs peuvent être maintenus ou augmentés par des changements favorables dans les composants du système avec un comportement futur moins certain, y compris une adoption plus élevée du PPT, la préservation de la densité des bords des champs et la diversification agricole au-delà des cultures céréalières. La evaluación de los efectos del cambio climático en los sistemas agrícolas y el potencial de intensificación ecológica para aumentar la seguridad alimentaria en los países en desarrollo es esencial para guiar la gestión, la formulación de políticas y la investigación futura.La tecnología 'push-pull' (PPT) es un diseño de policultivos desarrollado en África oriental que utiliza productos químicos vegetales para mediar en las interacciones planta-insecto. La aplicación de PPT produce aumentos significativos en la productividad de los cultivos, al reducir la carga de plagas y los daños causados por artrópodos y malezas parásitas, al tiempo que refuerza la fertilidad del suelo. Como los efectos del cambio climático pueden ser específicos de cada especie y/o contexto, es necesario dilucidar cómo, en interacción con los factores bióticos, es probable que las condiciones climáticas proyectadas influyan en el funcionamiento futuro de PPT. Aquí, primero revisamos cómo los cambios en la temperatura, la precipitación y la atmósfera La concentración de CO 2 puede influir en los componentes del PPT (es decir, el uso de la tierra, los suelos, los cultivos, las malezas, las enfermedades, las plagas y sus enemigos naturales) en todo el África subsahariana (SSA). Luego, impusimos estas respuestas anticipadas en un modelo matemático cualitativo a escala de paisaje de la producción de maíz bajo PPT en África oriental, para predecir los impactos acumulativos mediados por la estructura del cambio climático en el rendimiento del maíz. Nuestra revisión sugiere impactos variables del cambio climático en los componentes del PPT en SSA para fines del siglo XXI, incluida la reducción de la fertilidad del suelo, el aumento de la presión de plagas de malezas y artrópodos y el aumento de la prevalencia de cultivos enfermedades, pero también un mayor control biológico por parte de los enemigos naturales de las plagas. La extrapolación de la evidencia empírica de los efectos climáticos para predecir las respuestas a las condiciones climáticas proyectadas se ve limitada principalmente por la falta de comprensión mecanicista con respecto a los efectos únicos e interactivos de las variables climáticas en los componentes del PPT. Las predicciones del modelo de las respuestas del rendimiento del maíz a los impactos anticipados del cambio climático en África oriental sugieren tendencias futuras predominantemente negativas. Sin embargo, los rendimientos del maíz pueden sostenerse o aumentarse mediante cambios favorables en los componentes del sistema con un comportamiento futuro menos seguro, incluida una mayor adopción del PPT, la preservación de la densidad de los bordes del campo y la diversificación agrícola más allá de los cultivos de cereales. Assessing effects of climate change on agricultural systems and the potential for ecological intensification to increase food security in developing countries is essential to guide management, policy-making and future research.'Push-pull' technology (PPT) is a poly-cropping design developed in eastern Africa that utilizes plant chemicals to mediate plant-insect interactions.PPT application yields significant increases in crop productivity, by reducing pest load and damage caused by arthropods and parasitic weeds, while also bolstering soil fertility.As climate change effects may be species-and/or context-specific, there is need to elucidate how, in interaction with biotic factors, projected climate conditions are likely to influence future functioning of PPT.Here, we first reviewed how changes in temperature, precipitation and atmospheric CO 2 concentration can influence PPT components (i.e., land use, soils, crops, weeds, diseases, pests and their natural enemies) across sub-Saharan Africa (SSA).We then imposed these anticipated responses on a landscape-scale qualitative mathematical model of maize production under PPT in eastern Africa, to predict cumulative, structure-mediated impacts of climate change on maize yield.Our review suggests variable impacts of climate change on PPT components in SSA by the end of the 21st century, including reduced soil fertility, increased weed and arthropod pest pressure and increased prevalence of crop diseases, but also increased biological control by pests' natural enemies.Extrapolating empirical evidence of climate effects to predict responses to projected climate conditions is mainly limited by a lack of mechanistic understanding regarding single and interactive effects of climate variables on PPT components.Model predictions of maize yield responses to anticipated impacts of climate change in eastern Africa suggest predominantly negative future trends.Nevertheless, maize yields can be sustained or increased by favourable changes in system components with less certain future behaviour, including higher PPT adoption, preservation of field edge density and agricultural diversification beyond cereal crops. يعد تقييم آثار تغير المناخ على النظم الزراعية وإمكانية التكثيف الإيكولوجي لزيادة الأمن الغذائي في البلدان النامية أمرًا ضروريًا لتوجيه الإدارة وصنع السياسات والبحوث المستقبلية.تقنية "الدفع والجذب" (PPT) هي تصميم متعدد المحاصيل تم تطويره في شرق إفريقيا يستخدم المواد الكيميائية النباتية للتوسط في تفاعلات الحشرات النباتية. ينتج عن تطبيق PPT زيادات كبيرة في إنتاجية المحاصيل، عن طريق تقليل حمل الآفات والأضرار الناجمة عن المفصليات والأعشاب الطفيلية، مع تعزيز خصوبة التربة أيضًا. نظرًا لأن تأثيرات تغير المناخ قد تكون خاصة بالأنواع و/أو السياق، فهناك حاجة إلى توضيح كيف، في التفاعل مع العوامل الحيوية، من المحتمل أن تؤثر الظروف المناخية المتوقعة على الأداء المستقبلي لـ PPT. هنا، استعرضنا أولاً كيف تؤثر التغيرات في درجة الحرارة وهطول الأمطار والغلاف الجوي يمكن أن يؤثر تركيز ثاني أكسيد الكربون على مكونات باور بوينت (أي استخدام الأراضي والتربة والمحاصيل والأعشاب الضارة والأمراض والآفات وأعدائها الطبيعيين) في جميع أنحاء أفريقيا جنوب الصحراء الكبرى. ثم فرضنا هذه الاستجابات المتوقعة على نموذج رياضي نوعي على نطاق المناظر الطبيعية لإنتاج الذرة في إطار باور بوينت في شرق أفريقيا، للتنبؤ بالآثار التراكمية لتغير المناخ بوساطة الهيكل على غلة الذرة. تشير مراجعتنا إلى الآثار المتغيرة لتغير المناخ على مكونات باور بوينت في أفريقيا جنوب الصحراء الكبرى بحلول نهاية القرن الحادي والعشرين، بما في ذلك انخفاض خصوبة التربة وزيادة الأعشاب الضارة وضغط آفات المفصليات الأرجل وزيادة انتشار المحاصيل الأمراض، ولكن أيضًا زيادة المكافحة البيولوجية من قبل الأعداء الطبيعيين للآفات. إن استقراء الأدلة التجريبية للتأثيرات المناخية للتنبؤ بالاستجابات للظروف المناخية المتوقعة محدود بشكل أساسي بسبب الافتقار إلى الفهم الميكانيكي فيما يتعلق بالتأثيرات الفردية والتفاعلية للمتغيرات المناخية على مكونات باور بوينت. تشير التنبؤات النموذجية لاستجابات غلة الذرة للتأثيرات المتوقعة لتغير المناخ في شرق إفريقيا إلى اتجاهات مستقبلية سلبية في الغالب. ومع ذلك، يمكن الحفاظ على غلة الذرة أو زيادتها من خلال التغييرات المواتية في مكونات النظام مع سلوك مستقبلي أقل تأكيدًا، بما في ذلك اعتماد باور بوينت العالي، والحفاظ على كثافة الحافة الحقلية والتنويع الزراعي خارج محاصيل الحبوب.