This work monitors the response of plants to water deficit and subsequent restoration of water availability with the aim to expand our knowledge about plant behaviour during and after drought stress from the perspective of two plant species with a different type of photosynthesis. A particular attention was paid to the intraspecific differences and their possible changes during stress and post-stress periods. The plant response was monitored as the changes of selected photosynthetic, morphological and developmental characteristics caused by the cessation of watering for six days followed by a six-day period of renewed optimal water supply. The experiments were carried out on plants with different types of photosynthesis - C3 plant Vicia faba L and C4 plant Zea mays L.; for both plant species, three varieties / genotypes were monitored. The response of both plant species to insufficient water supply differed by the extent of changes in relative water content (RWC), chlorophyll fluorescence parameters, the dry mass of individual leaves (developed during the stress period), the ratio between the aboveground dry mass and dry mass of roots. In drought-stressed plants, downward trend in RWC was observed, as well as the increase of the minimum yield of chlorophyll fluorescence in dark-adapted leaves (F ),...

La télédétection des végétaux, technique qui se base sur les signatures spectrales des plantes, s’avère être un outil formidable pour réaliser des inventaires de biodiversité végétale : il est maintenant possible d’identifier les plantes, de cartographier les traits fonctionnels des végétaux ou d'étudier l’impact des activités humaines à grande échelle. Cependant, il faut approfondir les connaissances sur les patrons de variation spectrale causés par les facteurs environnementaux et la phénologie. En effet, la variation spatiale et temporelle des spectres foliaires est source d’incertitude et d’erreurs lors de l’application des modèles utilisés en télédétection des végétaux. Dans le cadre de mon projet de recherche, j’évalue l’effet de l’environnement et de la phénologie sur les propriétés spectrales de neuf espèces d'arbres décidus de l’est de l'Amérique du Nord. J’ai mesuré les signatures spectrales foliaires de ces arbres dans des sites contrastés entre le 6 juin et le 8 octobre 2018 à l’aide d’un spectroradiomètre de terrain et d’une sphère d’intégration. J’ai également mesuré seize traits fonctionnels structuraux et chimiques des plantes échantillonnées. Les résultats de mon projet démontrent que les conditions environnementales n’ont pas toujours d’effet significatif sur la variation spectrale intraspécifique; lorsque c’est le cas, les sites d’échantillonnage expliquent entre 18 et 62 % de la variation intraspécifique. La phénologie quant à elle a toujours un effet significatif sur les spectres foliaires et explique entre 30 et 51 % de la variation spectrale intraspécifique. Toutes les régions spectrales sont affectées par la variation environnementale et phénologique et tous les traits structuraux et chimiques foliaires mesurés sont liés à la variation spectrale. Bien que les conditions environnementales et la phénologie affectent les spectres foliaires, cela n’empêche pas de différencier les espèces, même celles étroitement liées phylogénétiquement, à travers les sites d’étude et le temps (précision d’identification > 92 %). Il n’est pas toujours possible d’inférer les sites ou le moment d’échantillonnage de la plante échantillonnée à l’aide de sa signature spectrale; néanmoins, la variation environnementale et phénologique des spectres foliaires est suffisante pour empêcher la transférabilité de certains modèles de classification d’espèces à des contextes dissemblables de ceux qui ont servi à les construire. En effet, un modèle n’est applicable qu’à des données spectrales de variance moindre ou similaire aux données à partir desquelles le modèle a été construit. Ainsi, mon projet précise les limites d’application des modèles utilisés en télédétection des végétaux pour les milieux tempérés et forestiers peu diversifiés. Mes résultats indiquent que la variation interspécifique est supérieure à la variation intraspécifique et qu’il est donc possible de différencier les espèces malgré l’effet de l’environnement et de la phénologie sur les spectres foliaires d’arbres des forêts tempérées, démontrant le potentiel de la télédétection des végétaux pour la réalisation d’inventaires de biodiversité végétale à grande échelle. / Remote sensing of plants emerges as a formidable tool to realize biodiversity assessments : it is now possible to identify plants, map their functional traits, and monitor human activities' impacts on the vegetation at large scales and almost continuously. However, we must develop knowledge about the spectral variation patterns caused by the environment and phenology to take full advantage of remote sensing products. Indeed, the environmental and phenological variation of foliar spectra leads to uncertainty and error in remote sensing models and applications. In my project, I assess the effects of the environment and phenology on the spectral properties of nine broadleaf tree species from temperate forests of North America. I measured these species' leaf spectra across contrasting sites between the 6th of June to the 8th of October 2018 using a field spectroradiometer and an integrating sphere. I also measured sixteen structural and chemical leaf functional traits on the sampled plants. My results show that the environmental conditions do not always significantly affect the intraspecific spectral variation; when it does, the sampling sites explain between 18 and 58 % of this variation. As for phenology, it always has a significant impact on leaf spectra and explains between 30 and 51 % of the intraspecific spectral variation. Every spectral region is affected by environmental and phenological variation, and all structural and chemical traits measured are linked to the spectral variation. Although the environmental conditions and phenology affect leaf spectra, it does not hinder our ability to differentiate tree species, even those closely related, across sites and time (identification accuracy > 92 %). Besides, it is not always possible to infer a plant's sampling site or date from its spectra. Nevertheless, foliar spectra's environmental and phenological variation is sufficient to limit classification models' transferability. My results show that a model applies only to spectral data of lesser or comparable variance to the data used to train the model. Therefore, my project helps define the application limits of models used in plant remote sensing in temperate and low diversity forest systems. It also demonstrates that interspecific spectral variation is greater than intraspecific spectral variation, and thus we can discriminate species despite the effects of the environment and phenology on the leaf spectra of temperate forest trees, validating the potential of vegetation remote sensing to conduct biodiversity assessments at spatial and temporal scales previously unattainable.

Le changement climatique récent a des conséquences dramatiques pour la biodiversité, à travers des modifications des conditions abiotiques et biotiques. La vulnérabilité d'une espèce au changement climatique peut dépendre de son habitat, de sa position au sein de sa communauté ainsi que de sa physiologie thermique. A cet égard, les espèces ectothermes, dont la température interne dépend directement du milieu extérieur, sont considérées comme particulièrement vulnérables à l'augmentation de température. Nous avons étudié expérimentalement l'impact du réchauffement climatique futur sur une espèce de vertébré ectotherme, le lézard vivipare (Zootoca vivipara). Pour cela nous avons utilisé le Métatron, un système de grands enclos semi-naturels dans lesquels les conditions climatiques peuvent être manipulées. Nous avons étudié l'impact d'un climat futur plus chaud (+2°C) sur la dynamique des populations et leur risque d'extinction, ainsi que sur les capacités d'adaptation des populations par la plasticité phénotypique, la sélection et la dispersion. De plus, nous avons considéré l'impact du changement climatique à l'échelle de la communauté. Nous démontrons que le changement climatique futur a un impact négatif sur les populations de lézard vivipare, avec un risque d'extinction à court terme. Cependant, des moyens d'adaptation existent, à travers des changements de phénologie et de physiologie (mélanisme, préférences thermiques). Enfin, les conséquences du changement climatique ne sont pas limitées à l'impact sur les populations de lézard, mais affectent la communauté toute entière, depuis les communautés de plantes et d'insectes jusqu'aux communautés microbiennes. / Recent global change has dramatic impacts on biodiversity, through modifications in abiotic and biotic factors. Species vulnerability to changing climates depend for instance of its habitat, its position within the community and its thermal physiology. In this respect, ectotherm species are considered particularly vulnerable as their body temperature depend directly on their environment. We experimentally studied the impact of future climate change on an ectotherm vertebrate species, the common lizard (Zootoca vivipara). We used the Metatron, a system of semi-natural enclosures in which climatic conditions can be manipulated. We studied the impact of warmer climatic conditions (+2°C) on common lizard's population dynamics and extinction risk, and on population adaptation capacity through plasticity, selection and dispersal. We further investigated the impact of climate change at the community scale. We demonstrated that future climatic conditions pose a threat to common lizard. However, possibilities of adaptation exist through changes in phenology and physiology (preferred temperature and melanism). Finally, we show that changing climatic conditions have an impact on the entire communities, from plants and insects to microbial communities.

La lentille (Lens culinaris Med.) est une composante importante des régimes alimentaires de nombreuses populations à travers le monde mais sa consommation en Europe est relativement faible. L’Europe produit seulement 26% de sa consommation de lentille et ce déficit est en partie causé par d’importants verrous agronomiques comme la verse, les bruches et la compétition des adventices qui réduisent ses rendements, notamment en agriculture biologique. Les associations de cultures, définies comme la culture simultanée d’au moins deux espèces différentes sur une même surface pendant une durée significative, sont considérées comme une option pour lever ces verrous agronomiques et ainsi développer la production de lentille en agriculture biologique. Les objectifs de cette thèse étaient de (1) évaluer le potentiel des associations de lentille et de blé de printemps pour produire de la lentille en conditions d’agriculture biologique et (2) comprendre les principaux mécanismes sous-jacents à la performance des associations. Des essais agronomiques ont été mis en place en 2015 et 2016 en conditions d’agriculture biologique. Quatre variétés de lentille et de blé de printemps ont été conduites en culture pures et en plusieurs associations de type substitutif et additif. Nos résultats montrent que le rendement moyen des associations avant récolte mécanique était plus élevé que le rendement moyen des cultures pures. Néanmoins, le rendement de lentille en association était inférieur à celui de la lentille en culture pure en raison d’une compétition forte et précoce du blé pour les ressources qui a causé la diminution nombre de ramifications par plante de la lentille. Le prix de la lentille étant environ quatre fois plus élevé que celui du blé, la marge brute des associations avant récolte était inférieure à celle de la lentille en culture pure. Cependant, la verse de la lentille a été fortement réduite en association, entrainant une augmentation de l’efficacité de sa récolte mécanique. En conséquence les rendements de lentille issus de la récolte mécanique se sont avérés similaires en association et en culture pure. Enfin, après tri et nettoyage des graines, la marge brute des associations sur le rendement commercialisable était supérieure à celle des cultures pures. Nos résultats montrent que (1) les associations n’ont pas eu d’effet sur le taux de bruchage des lentilles, (2) l’association la plus performante est constituée de lentille à densité équivalente à la culture pure dans laquelle on ajoute 15-20% de blé, (3) la performance des associations est due à une utilisation complémentaire de l’azote rendue possible par la fixation symbiotique de l’azote par la lentille et (4) l’intensité des compétitions entre espèces dépendent de l’année, de la densité de blé et des génotypes. En conclusion, nos travaux indiquent que les associations de lentille et de blé de printemps peuvent permettre de développer la production de lentille en agriculture biologique mais qu’une meilleure compréhension des interactions de type génotype x environnement x conduite pourrait permettre de mettre au point des couverts encore plus performants. / Lentil (Lens culinaris Med.) is an important component of the human diet in the world, but in the meantime, Europe produces only 26% of the lentils it consumes. This is partly due to strong agronomic weaknesses that reduce yield such as lodging, bruchid beetles and weeds, especially in organic farming. Intercropping, the simultaneous growing of two or more species in the same field is tested here as an option to reduce these drawbacks and develop organic lentil production. The aims of this thesis were to (1) assess the potential of lentil-spring wheat intercrops to produce organic lentil, (2) understand the mechanisms that explain their performances, and (3) evaluate the profitability of such intercrops. A two-year field experiment was carried out in southwestern France in 2015 and 2016 under organic farming rules. Four lentil and two wheat cultivars were grown as sole crops and intercrops in multiple additive and substitutive designs. Our results showed that the total intercrop attainable grain yield was higher than the mean of sole crops. Yet, lentil yield in intercrop was lower than in sole crop as the result of a strong competition for resources from wheat in early lentil growth stages reducing the number of branches per plant of lentil. This led to lower gross margins of intercrops. However, lentil lodging was strongly reduced in intercrops thus its mechanical harvest efficiency increased. This led to similar mechanically harvested yields of lentil in intercrop and sole crop. Consequently, after mechanical harvest and grain cleaning, the marketable gross margin of intercrops was higher than that of sole crops. Our results suggest that (1) intercrop had no effect on bruchids, (2) the most effective intercrop is when lentil is at sole crop density and wheat at 15-20%, (3) intercrop performance is due to complementary use of N pools through legume N2 fixation and (4) the intensity of interspecific interactions depends on year, wheat density and genotypes. Our work indicates that lentil-spring wheat intercrop can develop organic lentil production but a better understanding of Genotype x Environment x Cropping system interactions may be useful to design optimized managements.

Gracilaria. caudata J. Agardh é uma das espécies mais comuns no Oceano Atlântico tropical e subtropical. No nordeste do Brasil a espécie é explotada como uma importante agarófita, onde recentemente foram encontradas variantes de coloração marrom-esverdeada crescendo lado a lado a indivíduos de coloração vermelha (mais comuns) em uma população natural. Este estudo teve por objetivo averiguar a estabilidade e o padrão de herança de cor marrom-esverdeada de indivíduos de G. caudata procedentes de uma população natural, bem como avaliar o desempenho somático e reprodutivo das diferentes fases do histórico de vida, levando-se em consideração indivíduos de coloração marrom-esverdeada e vermelha. A partir de cruzamentos teste foi possível verificar que a coloração marrom-esverdeada é estável e herdável, sendo o padrão de herança dessa coloração do tipo nuclear codominante, em que tetrasporófitos homozigotos são vermelhos (vmvm) ou marrom-esverdeados (meme) e os heterozigotos apresentam o fenótipo marrom (vmme e mevm). Variantes pigmentares, independentemente da fase do histórico, atingiram precocemente a maturidade reprodutiva quando comparadas a espécimes do tipo selvagem. Essa característica pode favorecer a manutenção da variante marrom-esverdeada na natureza. No entanto, apesar da diferenciação tardia de cistocarpos, gametófitos femininos, provenientes de tetrasporófitos vmvm, apresentaram um melhor desempenho reprodutivo em relação a gametófitos femininos provenientes de tetrasporófitos com variação pigmentar (meme, vmme e mevm); essa característica poderia contribuir para a predominância de espécimes selvagens na natureza. Entretanto, tetrasporófitos com variação pigmentar não só atingiram precocemente a maturidade reprodutiva como se tornaram mais férteis em relação ao tipo selvagem. Apenas na descendência de tetrasporófitos selvagens (vmvm) foi observada a proporção sexual esperada, entre gametófitos femininos e masculinos. Na progênie de tetrasporófitos com variação pigmentar foram observadas alterações na proporção sexual, devido à presença de gametófitos bissexuais. Essa condição de bissexualidade, provavelmente, é decorrente da presença de um alelo recessivo denominado bi, o qual possibilitaria a expressão de funções femininas em gametófitos masculinos. No presente estudo, pudemos evidenciar que a bissexualidade em G. caudata é herdável, e que gametófitos femininos que portam a mutação bi foram capazes de transmitir a mutação aos descendentes, porém o alelo não é fenotipicamente detectável. Como não foram observados gametófitos bissexuais na descendência de tetrasporófitos vmvm (provenientes do cruzamento feminino vm x masculino vm) sugere-se que a mutação bi estaria presente apenas em tetrasporófitos marrom-esverdeados oriundos da natureza. No entanto, permanece a possibilidade de ocorrência de espécimes bissexuais de coloração vermelha em populações naturais, já que tais indivíduos foram observados na progênie de tetrasporófitos vmme e mevm, indicando assim, que não há ligação entre a bissexualidade e a coloração do talo. Gametófitos femininos vermelhos apresentam melhor desempenho somático quando comparados a gametófitos femininos marrom-esverdeados. Esse aspecto foi evidenciado por meio de taxas de crescimento, número de ápices diferenciados e percentual de fixação ao frasco de cultura. Essas características devem contribuir para a predominância de espécimes do tipo selvagem na natureza. Gametófitos marrom-esverdeados, em contrapartida, apresentaram melhor desempenho fotossintetizante, o que poderia representar uma vantagem, considerando-se o ambiente heterogêneo de ocorrência da espécie, e desse modo, contribuir para a manutenção dessa variante em população natural. Entretanto, não foram observadas diferenças com relação às taxas crescimento entre tetrasporófitos dos quatro genótipos (vmvm, meme, vmme e mevm), apesar das diferenças quanto à fertilidade, concentração pigmentar, número de ápices diferenciados e desempenho fotossintetizante. Tais tetrasporófitos apresentaram taxas de crescimento semelhantes às observadas para gametófitos femininos marrom-esverdeados, apesar do melhor desempenho fotossintetizante desses últimos. Os dados obtidos nesse trabalho sugerem que a variante marrom-esverdeada apresente vantagens adaptativas para G. caudata / Gracilaria caudata J. Agardh is one of the most common species in the tropical and subtropical Atlantic Ocean. In the northeast of Brazil the species is exploited as an important agar producer, where greenish-brown color variants have recently been found growing side by side with individuals of red color (more common) in a natural population. The aim of this study was to investigate the stability and pattern of green-brown inheritance of G. caudata individuals from a natural population, as well as to evaluate the somatic and reproductive performance of the different stages of life history, considering individuals of greenish-brown and red colors. From test crosses it was possible to verify that the greenish-brown color is stable and inheritable. Codominant nuclear inheritance was found in the greenish-brown strains. Homozygous tetrasporophytes are red (rdrd) or greenish-brown (gbgb) while heterozygous tetrasporophytes present the brown phenotype (rdgb and gbrd). Color variants, regardless of the history phase, reached early reproductive maturity when compared to wild type specimens. This feature may favor the maintenance of the greenish-brown variant in nature. However, in spite of the late differentiation of cystocarps, female gametophytes derived from rdrd tetrasporophytes had a better reproductive performance in relation to female gametophytes from tetrasporophytes with color variation (gbgb, rdgb and gbrd); this feature could contribute to the predominance of wild specimens in nature. However, tetrasporophytes with color variation not only reached reproductive maturity early but also became more fertile in relation to the wild type. The expected sexual ratio between female and male gametophytes was only observed in the offspring of wild tetrasporophytes (rdrd). There were changes in the sexual proportion in the progeny of tetrasporophytes with color variation due to the presence of bisexual gametophytes. This condition of bisexuality is probably due to the presence of a recessive allele called bi, which would allow the expression of female functions in male gametophytes. In the present study, we could show that bisexuality in G. caudata is inheritable, and that female gametophytes, which carry the bi mutation, were able to transmit the mutation to the offspring, but the allele is not phenotypically detectable. As no bisexual gametophytes were found in the offspring of rdrd tetrasporophytes (from the cross female rd x male rd), it is suggested that the bi mutation would only be present in brown-green tetrasporophytes from the natural population. However, it remains the possibility of occurrence of bisexual specimens of red color in natural populations, since such individuals were observed in the progeny of tetrasporophytes rdgb and gbrd, thus indicating that there is no link between bisexuality and the thallus color. Red female gametophytes show better somatic performance when compared to the greenish-brown female gametophytes. This aspect was evidenced by means of growth rates, number of differentiated apices, and percentage of attachment to the culture flask. These characteristics should contribute to the predominance of wild type specimens in natural populations. Otherwise, the greenish-brown gametophytes showed better photosynthetic performance, which could represent an advantage considering the heterogeneous environment of the species occurrence, thus contributing to the maintenance of this variant in the natural population. However, no differences were observed among tetrasporophytes of the four genotypes (rdrd, gbgb, rdgb and gbrd), regarding the growth rates, despite of the differences in fertility, pigment concentration, number of differentiated apices, and photosynthetic performance. These tetrasporophytes presented similar growth rates to those observed for greenish-brown female gametophytes, despite of the better photosynthetic performance of the latter. The data obtained in this work suggest that the greenish-brown variant presents adaptive advantages for G. caudata

- Ziele der Arbeit - Das primäre Ziel der vorliegenden Arbeit bestand in einer möglichst umfassenden Be-schreibung einzelner Entwicklungsstadien im Verjüngungszyklus von Betula pendula Roth. Dabei waren die lokalen Bestandes- und Standortsbedingungen im Untersuchungsgebiet in besonderer Weise zu berücksichtigen. Des Weiteren sollten Optionen zur waldbaulichen Integration der Sand-Birkenverjüngung in bestehende Behandlungskonzepte für in Auflösung befindliche Fichtenaltbestände aufgezeigt werden. - Untersuchungsgebiet - Der Tharandter Wald liegt im Freistaat Sachsen (50° 55’-50° 00’n. Br., 13° 25’-13° 35’ ö. L.) und umfasst eine Fläche von etwa 6.000 ha. Das von der Baumart Fichte dominierte Gebiet kolliner bis submontaner Höhenstufe (350 - 420 m ü. NN) wird der „Unteren Nordostab-dachung des Erzgebirges“ zugeordnet. Als Untersuchungsflächen wurden wechselfeuchte (wechselfrische) Standorte mittlerer Trophie gewählt, die von einschichtigen Fichtenbe-ständen in einem Alter von ≥ 80 Jahren bestockt waren. Einzeln bis truppweise eingemischte Samenbäume der Sand-Birke (B. pendula) bildeten eine Grundvoraussetzung für die Flächen-auswahl. - Methodisches Vorgehen - Das methodische Vorgehen konzentrierte sich auf die verjüngungsökologisch relevanten Entwicklungsstadien (fruktifizierender Samenbaum, Diaspore, Keimling, Sämling und eta-blierte Verjüngungspflanze) der Sand-Birke. Die Wachstumsparameter der vorhandenen Samenbäume wurden durch Untersuchungen zum Fruchtbehang unterlegt. Der mehrstufige Versuchsansatz zur Erfassung einzelner Verjüngungsstadien stützte sich auf Bestandesauf-nahmen, Gefäß- und Laborversuche. Erhebungen auf Bestandesebene erfassten die Diaspo-renausbreitung mithilfe von Samenfallen und dokumentierten die Keimlings- und Ver-jüngungsstadien von B. pendula auf entsprechend etablierten Aufnahmeplots (1 m x 1 m). Darüber hinaus umfassten die Aufnahmen Strahlungs- und Feuchtemessungen und die Charakterisierung der Bodenvegetation. Für die Einschätzung des mikrostandörtlichen Um-feldes wurden exemplarisch Bodendeckungsvarianten (Mineralboden, Nadelstreuauflage, Calamagrostis villosa CHAIX (GMEL.) und Deschampsia flexuosa L. (TRIN.)) ausgewählt, die als besonders repräsentativ für reine Fichtenbestände des Erzgebirges gelten. Für die räumliche Modellierung der Diasporen und Keimlinge auf Bestandesebene stand das Pro-gramm WALDSTAT (NÄTHER & WÄLDER 2003) zur Verfügung. Im Rahmen des Mitscherlich-Gefäßversuchs wurden gleichermaßen quantitative und qualitative Entwicklungen von Sand-Birkenkeimlingen und -sämlingen erhoben. Der Einfluss ausgewählter Bodendeckungs-varianten wurde in diesen Betrachtungen berücksichtigt. Neben zahlreichen Pflanzenpara-metern (Spross-, Blatt- und Wurzelentwicklung, Allokationen, Allometrien) war die kleinstandörtliche räumliche Verteilung dieser Verjüngungspflanzen von vorrangiger Be-deutung. Als Verteilungs- und Konkurrenzmaße auf Ebene des Mikrostandortes dienten Tessellationsmodelle, der Aggregationsindex nach CLARK & EVANS, der Gini-Koeffizient und das “Constant Yield Law“. - Ergebnisse - - Die Erfassung der Samenbaumparameter von B. pendula führte zu flächenspezifischen und signifikanten Unterschieden in der Dimension, Höhe und soziologischen Stellung. Für die Darstellung der Durchmesser-Höhenverteilungen erwiesen sich logarithmische und quadra-tische Funktionen gleichermaßen geeignet. Das Kronenprozent ereichte im Mittel Werte zwi-schen 37 % und 49 %. Die einzelnen Kronenparameter (Kronendurchmesser, Kronenlänge und Kronenmantelfläche) zeigten straffe lineare Zusammenhänge. Innerhalb der Kronen-strukturen (z. B. Blatt- und Zweigtrockenmasse) ließen sich zum Teil allometrische Be-ziehungen nachweisen. Im Rahmen der Vollbaumbeerntung war ein durchmesserabhängiger Fruchtbehang nachweisbar, der für den Einzelbaum eine Anzahl zwischen 2,3 und 4,2 Millionen Diasporen erreichte. - Mit den Erhebungen zur zeitlichen Ausbreitungsdynamik der Diasporen waren durch mehrjährige Untersuchungszeiträume, auch für eine Pionierbaumart wie B. pendula, stärkere Samenjahre nachzuweisen. Die räumliche Modellierung der anemochoren Diasporenaus-breitung belegte erwartungsgemäß bessere Modellanpassungen für den anisotropen (richtungsgebundenen) Modellansatz. Dennoch zeichneten sich sowohl jahres- als auch flächenspezifisch deutliche Unterschiede in der Modellgüte ab. Als maximale Diasporen-dichte pro m² wurde ein Wert von 20.700 Diasporen ermittelt. Die mittleren Ausbreitungs-distanzen (MDD - “Mean Dispersal Distances“) lagen nach Modellschätzung für die ge-samten Beprobungszeiträume und unter Berücksichtigung aller Versuchsflächen zwischen 37 m und 90 m. Die durchschnittliche Diasporenproduktion eines Einzelbaumes lag nach Anga-ben des Modells in einem Bereich von 180.000 bis 7.400.000. Die Qualitätsansprache an den Diasporen ergab einen Anteil von etwa 5 % bis 8 % äußerlich Schadhaften. Der unmittelbare Windeinfluss auf Hauptausbreitungsrichtung und -entfernung konnte ebenfalls nachgewiesen werden. - Untersuchungen zum Keimlingsstadium zeigten deutliche Abhängigkeiten zwischen den ausgewählten Bodendeckungsvarianten, der Keimlingsdichte und dem Keimlingswachstum. Sand-Birkenkeimlinge waren sowohl unter Bestandesbedingungen als auch unter den freif-lächenähnlichen Bedingungen des Mitscherlich-Gefäßversuchs auf der Variante mit Mine-ralboden besonders dicht aufgelaufen, blieben jedoch stark in ihrer weiteren Entwicklung zurück. Als besonders wüchsig erwiesen sich Keimlinge auf den Bodendeckungsvarianten mit Nadelstreuauflage und in D. flexuosa. Sand-Birkenkeimlinge der Bodendeckungsvarianten ohne Konkurrenz durch Bodenvegetation (Mb, Nd) besaßen eine längere Hauptwurzel und eine höhere Wurzelmasse (56 % - 60 % der Gesamtmasse). Die oberirdische Allokation (Blatt- und Sprossmasse) fiel hingegen für Sand-Birkenkeimlinge in den Bodendeckungs-varianten mit C. villosa und D. flexuosa höher aus. Verteilungs- und Konkurrenzerhebungen in den Gefäßversuchen erbrachten signifikante Zusammenhänge zwischen Keimlingsdichte, Standraum und Wachstum der Einzelpflanze. - Das Sämlingsstadium und die älteren Verjüngungspflanzen wiesen einen deutlichen Rückgang in der Mortalität auf. Die Erhebungen im Bestand ergaben ein unterschiedliches Durchschnittsalter für Sand-Birken auf den einzelnen Bodendeckungsvarianten (C. villosa 7,6 Jahre, D. flexuosa 6,2 Jahre und Nadelstreu 4,7 Jahre). Die wachstumsrelevanten Umweltbe-dingungen wie Strahlungsverfügbarkeit, Feuchteregime und Entfernung zum nächsten Alt-baum unterschieden sich außerdem in Abhängigkeit von den als repräsentativ eingestuften Bodendeckungsvarianten unter Bestandesbedingungen. Das bestandesbezogene Wachstum der Sand-Birken in einem Alter von 2 bis 6 Jahren ließ sich durch eine exponentielle Funktion mit hoher Anpassungsgüte (p ≤ 0,000) abbilden. Innerhalb des Mitscherlich-Gefäßversuchs haben sich ebenfalls Unterschiede in der Individuendichte, den Mortalitäts- und Wachstums-raten in Abhängigkeit von den Bodendeckungsvarianten ausgebildet. Höchste Verjüngungs-dichten wurden nach einem 2,5jährigen Entwicklungszeitraum auf der Bodendeckungs-variante Nadelstreuauflage erreicht. Die Allokationen in der Trockenmasse näherten sich hingegen in den unterschiedlichen Varianten stärker an. Ein dichteabhängiges Wachstum konnte in der letzten Aufnahme nicht mehr nachgewiesen werden. Abschließend bleibt festzuhalten, dass die ermittelten Untersuchungsergebnisse in Abhängig-keit vom jeweiligen Verjüngungsstadium die zeitliche und räumliche Präsenz, Konkurrenz- und Entwicklungsfähigkeit der Sand-Birke in Fichtenaltbeständen des Tharandter Waldes charakterisieren. Sie belegen eine kleinstandörtliche Heterogenität in den untersuchten Beständen, die sich nachhaltig auf die Etablierung der hier untersuchten Pionierbaumart auswirkt. Anhand der räumlichen Modellierung lässt sich die zu erwartende Verteilung von Diasporen und Keimlingen in Abhängigkeit von den Positionen der Samenbäume prognostizieren. Insgesamt ergibt sich aus den vorliegenden Ergebnissen ein vergleichsweise hohes Verjüngungspotenzial für B. pendula, das sich durch waldbauliche Maßnahmen effizient nutzen ließe. Ein detailliertes Wissen über die einzelnen Verjüngungsstadien bietet zudem die Möglichkeit einer gezielten waldbaulichen Steuerung der Baumart und zur Risikoabschätzung des Verjüngungserfolgs unter den gegebenen Rahmenbedingungen. Bei einer wachsenden waldbaulichen Unsicherheit im Umgang mit unterschiedlichsten Klima-prognosen, die sich in ihrer Wirkung regionalspezifisch erheblich unterscheiden können, sollte die Sand-Birke als Misch- und Vorwaldbaumart unbedingt berücksichtigt werden. Um dem viel zitierten Anspruch an die Nachhaltigkeit waldbaulichen Handelns gerecht zu werden, muss die Option zur Integration von B. pendula gewährleistet bleiben, auch für künftige Generationen und bei sich wandelnden Ansprüchen an den Wald. / - Objectives - The main goal of this study was to describe comprehensively the particular stages of the regeneration cycle of Betula pendula Roth. Investigations were carried out in local stand and site conditions of a research area in South-East Germany (Tharandter Forest) are considered. In this context options for integrating Silver birch regeneration into silvicultural management concepts of old Spruce stands (Picea abies L.) with lacking vitality are pointed out. - Research area - The Tharandter Forest is located (50°00’N, 13°35’E.) in Saxony (South-East Germany) with an area of around 6.000 ha. It is dominated by Norway spruce stands, and ranges from colline to submontane altitudinal belt (350 to 420 m a.s.l.). These sites are part of the northern declivity of the Ore Mountains. Mono-layered Norway spruce stands with soils of medium trophy and well drained, but featured highly variable soil moisture levels during the growing season were selected for this study. The stand age was ≥ 80 years. Seed trees of Silver birch were mixed as single trees or small groups. - Methodical aspects - The methodical work was concentrated on relevant regeneration aspects like fructification of seed trees, seeds, seedlings, saplings and established regeneration of Silver birch. Growth parameters of seed trees and the amount of fructification were used to quantify allometric relationships. The multi-level research design was based on measurements under stand conditions, pot and laboratory experiments. Seed traps and plots (1m x 1m) were located in spruce stands with regard to different stages of Silver birch development. Therefore micro-environmental growth conditions like soil humidity and photosynthetic active radiation were measured, and plants of ground cover characterized. As examples of ground cover variants with highest presence in homogeneous spruce stands mineral soil, needle litter, Calamagrostis villosa CHAIX (GMEL.) und Deschampsia flexuosa L. (TRIN.) were chosen. Using the program WALDSTAT (NÄTHER & WÄLDER 2003) spatial distribution of dispersed seeds (diaspores) and seedlings could be modelled. Additionally pot experiments were done to compare quantitative and qualitative development of birch seedlings between stand and open site conditions. Regeneration density, number of leaves, shoot and root growth and allocations were measured as important growth parameters to evaluate single plant development under different environmental conditions. Finally, spatial distribution of seedlings in microsites and intraspecific competition were calculated by tessellation models, aggregation indices after CLARK & EVANS, Gini-coefficient and ‘constant yield law’. - Main results - - Measurements on seed trees of B. pendula indicate stand specific differences significantly in dimension, height and biosocial position of trees within the birch population (crown classes). For specific height-dbh curves logarithmic and quadratic equations were adapted. The relative crown length for seed trees was located between 37 % and 49 %. Allometric relationships between crown parameters (e.g. crown diameter, crown length and crown surface) were strongly correlated. In specific cases crown structures (e.g. dry mass of leaves and twigs) were also correlated, certainly with different grades. Direct seed counting of felled seed trees provided the relationships between dbh and number of seeds. Counted seeds for single Silver birch trees ranged between 2.300.000 - 4.200.000. - As one result of seed trapping huge varieties in seed production of Silver birch were detectable between years with different seed potential. Spatial modeling of seed dispersal supported strong influences caused by wind (direction and speed). Hence, best fitted model estimations were found for anisotropic scenarios. The maximum in seed density was recorded with 20.700 seeds per m². As data for ‘Mean Dispersal Distances’ (MDD) the program WALDSTAT calculated between 37 m and 90 m. Furthermore the amount of seeds produced by a single tree was estimated with 180.000 - 7.400.000 depending on dbh. Physical quality evaluations for seeds have shown a mean proportion of damaged and not germinable seeds between 5 % and 8 %. - Direct effects of ground cover variants have been identified for seedling density and growth. Seedling density was highest on mineral soil for both, stand conditions and pot experiment, but these birch seedlings developed slowly compared with individuals in the other ground cover variants. The best growth was realized by birch seedlings in needle litter and D. flexuosa. Regarding to root length and mass, birches in ground cover variants without grass competition (mineral soil and needle litter) have shown a significant better development of underground parts. Root dry mass of these birch seedlings reached proportions between 56 % and 60 % of whole plant dry mass. By contrast the aboveground dry mass (leaves and shoot) was higher for birches competing with grasses. Overall results of birch seedling distribution and competition were significant correlations between densities, space, and growth per single plant. - For saplings and established birch regeneration a notable decrease in mortality rates were found. According to regeneration analyses under stand conditions age distributions in Silver birch regeneration have been controlled by ground cover variants and their environment conditions. The average age of Silver birch seedlings was high in areas with C. villosa (7.6 years) and low in needle litter (4.7 years). Furthermore growth influencing environmental conditions like light, humidity, and distance of old spruce trees have shown differences between variants in ground cover. The growth of regenerated Silver birches at the age of 2 to 6 years under those stand conditions can be described by an exponential function with high degree of adaptation (p ≤ 0,000). There were also differences in sapling densities, mortality and growth rates caused by ground cover variants in the pot experiments. After 2.5 years maximum regeneration densities in pots were registered on ground covers with needle litter. Allocations in regeneration dry mass were less influenced by ground cover variants than in previous stages. Density dependent growth rates could not be proved during last measurements. Finally, the presented results provide the opportunity to characterize temporal and spatial presence of different regeneration stages of Silver birch, its potential of competition and further development in old Norway spruce stands of the Tharandter Forest. They document heterogeneous structures of micro-environmental conditions in these spruce stands, which have sustainable effects on regeneration establishment of this studied pioneer tree species. On the basis of spatial modeling it is possible to estimate spatial distribution of seeds and seedlings depending on seed tree positions. Overall the results involve a high potential of successful regeneration in Silver birch, which opens up promising vistas for silvicultural management. More detailed knowledge in particular regeneration stages induces possibilities for selective control in silviculture with Silver birch. Additionally, estimating the regeneration risks and the success under given surrounding conditions will be more precisely. Considering uncertainty in giving prognoses for climate change Silver birch should be integrated in silvicultural strategies because of its role as admixed tree species and pioneer crop combined with comparably high resilience against warming.

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Made available in DSpace on 2016-06-02T20:20:34Z (GMT). No. of bitstreams: 1 4932.pdf: 1990172 bytes, checksum: 7025c9dd589a8c2a6771bc24539895b5 (MD5) Previous issue date: 2013-03-05 / Universidade Federal de Sao Carlos / The genetic diversity of the cattle egret (Bubulcus ibis) was analyzed to investigate reproductive behavior and characterize Brazilian populations of the species. Genotypes at seven microsatellite loci were used to investigate the occurrence of more than one female laying eggs in the same nest, characterizing the occurrence of multiple maternity. DNA was extracted from swabs collected from the outer surface of eggs and sexed; males were excluded. Forty-eight clutches from two breeding seasons (2010 and 2011) were genetically analyzed. Thirty-nine eggs laid by a second or third female were recorded. In five nests, the first egg of the clutch was from a different female, the laying happening prior to that of the incubating female. Suggesting nest takeover by another pair of egrets that kept the pre-existing eggs together with its own clutch. In the other 43 nests, the hypothesis of brood parasitism was posed to explain why one or two additional females were found laying eggs in a nest. A 463-bp fragment of the mitochondrial DNA control region Domain I was amplified for 148 individuals from seven Brazilian populations to investigate genetic-population and demographic parameters. Genetic diversity indices, the population structure tests Fst and AMOVA, a haplotype network, mismatch distribution and neutrality tests (Tajima s D, Fu s Fs, Fu and Li s D* and F*, Ramos-Onsins and Rozas R2) revealed the following: i) a high level of diversity was recorded for the cattle egret in Brazil in comparison to other closely related species studied in the country; ii) genetic diversity levels determined for the Brazilian regions are similar; iii) genetic structuring was not observed between the seven studied populations; and iv) the different tests performed to determine demographic expansion revealed no significant results. This is the first genetic characterization study for Bubulcus ibis to date and the findings indicate a high degree of plasticity in reproductive behavior and confirm a marked dispersion behavior of the species, leading to the homogenization of Brazilian populations. / A diversidade genética da garça-vaqueira (Bubulcus ibis) foi utilizada para se investigar o comportamento reprodutivo e para se caracterizar populações brasileiras da espécie. Genótipos em locos de microssatélites foram utilizados na detecção da presença de mais de uma fêmea ovipositando em um mesmo ninho, o que pode caracterizar a ocorrência de maternidade múltipla. O DNA extraído dos swabs coletados na superfície externa dos ovos foi sexado e eventuais amostras de machos foram excluídas. Quarenta e oito ninhadas, de duas temporadas reprodutivas (2010 e 2011) foram analisadas geneticamente. Foram registrados 39 ovos ovipositados por uma segunda ou terceira fêmea. Em 33 ninhos foram encontrados genótipos distintos de duas fêmeas e em seis ninhos genótipos de três fêmeas. Em cinco ninhos o primeiro ovo na sequência de oviposição mostrou-se ser de uma fêmea diferente, tendo a oviposição acontecido previamente àquela da fêmea incubante. Esse achado foi explicado supondo a tomada de ninho por um segundo casal de garças, com a manutenção do ovo pré-existente juntamente com os da própria ninhada. Nos outros 43 ninhos, a presença das fêmeas extras foi explicada hipotetizando a ocorrência de parasitismo de ninho intraespecífico. Um fragmento de 463 pb do Domínio I da região controladora do DNA mitocondrial foi amplificado para 148 indivíduos para a investigação de parâmetros genéticopopulacionais e processos demográficos nas sete populações estudadas. A estimativa de índices de diversidade genética, testes de estruturação populacional Fst e AMOVA, a construção de uma rede de relação entre haplótipos, a análise de mudanças no tamanho populacional pela mismatch distribution e a realização de testes de neutralidade (D de Tajima, Fs de Fu, D* e F* de Fu e Li, R2 de Ramos-Onsins e Rozas) permitiram identificar: i) um nível alto de diversidade genética para B. ibis no Brasil, quando comparado a espécies proximamente relacionadas estudadas no país; ii) níveis semelhantes de diversidade genética determinados para as regiões brasileiras; iii) ausência de estruturação genética entre as sete populações estudadas; e iv) ausência de sinais de expansão demográfica pelos testes realizados. Os resultados aqui apresentados são os primeiros resultados genéticos na espécie até o momento e apontam para uma alta plasticidade no comportamento reprodutivo e confirmam a dispersão bastante acentuada da espécie, levando a homogeneização das populações brasileiras.

Les associations d'espèces sont définies comme la culture simultanée d'au moins deux espèces sur la même parcelle pendant une période significative de leur croissance. Ce système permettrait d'améliorer l'utilisation des ressources du milieu (eau, azote, lumière…) et ainsi d'augmenter le rendement et la qualité des grains par rapport aux cultures monospécifiques. L'objectif de notre travail était d'analyser le fonctionnement et d'évaluer la performance des associations blé dur - pois d'hiver et blé dur - féverole d'hiver pour aider à la conception d'itinéraires techniques adaptés à différents objectifs de production. Pour cela nous avons testé, au cours de trois années d'expérimentations, différentes combinaisons de variétés de blé dur, disponibilités en azote, structures de couverts et densités de plantes. Nos résultats ont confirmé l'intérêt de ces systèmes pour améliorer le rendement et la teneur en protéines du blé dur comparativement aux cultures monospécifiques mais également pour la réduction des ravageurs, maladies et de l'enherbement dans certaines conditions. Ces systèmes sont ainsi particulièrement bien adaptés aux situations à faible disponibilité en azote en raison de la complémentarité entre céréale et légumineuse pour l'utilisation de l'azote (minéral du sol et fixation symbiotique) mais aussi pour la captation de l'énergie lumineuse. In fine, ce travail a permis de proposer des prototypes d'itinéraires techniques d'associations adaptés à différents objectifs de production, grâce notamment à l'analyse dynamique des compétitions et complémentarités entre espèces au sein du couvert et en particulier de l'élaboration du rendement du blé dur en association. / Intercropping is the simultaneous growing of two or more species in the same field for a significant period. Such systems are known to use available resources (water, light, nitrogen…) more efficiently than their corresponding sole crops and consequently to increase yield and grain protein concentration particularly in low N input systems. The aim of our work was to analyse the functioning of durum wheat - winter pea and durum wheat - winter faba bean intercrops. A 3-year field experiment was carried out with different fertilizer-N levels, wheat cultivars and plant densities. The intercrop efficiency was studied in order to further design low inputs cropping systems for specific objectives. Our results confirm that intercropping is more suited to low-N-input systems because it takes advantage of complementary N sources (soil mineral N and N2 fixation) and light use between species of the intercrop. Thus, intercrops were more efficient than sole crops for yield, they increased durum wheat grain protein concentration and in certain cases reduced weeds, pests and diseases. Finally, our work indicates that intercrops can be optimized for specific objectives by the choice of crop species, cultivars, N fertilization and plant densities in order to maximize resource capture and minimize competition. Indeed, intercrop efficiency is determined by the complementary resource use between the two species as well as the relative strength of the intra- and interspecific dynamic competitive interactions.

Les modèles d'occupation de niche au sein des communautés locales, la variabilité spatiale de la biodiversité le long des gradients environnementaux du stress et des perturbations, et les processus de succession végétale sont plusieurs sujets fondamentaux en écologie. Récemment, l'approche basée sur les traits est apparue comme un moyen prometteur de comprendre les processus structurant les communautés végétales et cette approche a même été proposée comme méthode pour reconstruire l'écologie communautaire en fonction des traits fonctionnels. Par conséquent, lier ces thèmes fondamentaux en utilisant une lentille fonctionnelle devrait nous donner un aperçu de certaines questions fondamentales en écologie et sera l'objectif principal de ma thèse. En général, mon projet de doctorat vise à étudier les structures de l'occupation de l'espace fonctionnel dans les gradients spatio-temporels. Plus précisément, l'objectif du chapitre 2 est (i) d'étudier les modèles d'occupation de la niche fonctionnelle en calculant trois métriques clés de niche (le volume total de niche fonctionnelle , le chevauchement des niches fonctionnelles et le volume de niche fonctionnel moyen) des communautés pauvres en espèces aux communautés riches en espèces et (ii) de déterminer le principal facteur de la structure observée de l'occupation de la niche fonctionnelle dans les communautés végétales du monde entier. Dans le chapitre 3, je vise à prédire et à expliquer la variation de la richesse en espèces selon les gradients de stress et de perturbation, en reliant le modèle d'équilibre dynamique et l'occupation de la niche fonctionnelle en fonction du cadre développé au chapitre 2. L'objectif du chapitre 4 est de tester expérimentalement l’application d'une méthode d'ordination CSR évaluée globalement en fonction de trois traits de feuilles (surface foliaire, teneur en matière sèche des feuilles et surface foliaire spécifique) dans les études locales. Enfin, l'objectif du chapitre 5 est de tester expérimentalement les hypothèses qui concilient les points de vue déterministes et historiquement contingents de la succession végétale, en étudiant la variation des divergences taxonomiques et fonctionnelles entre les communautés selon des gradients de stress et de perturbation. L'étude globale (chapitre 2) est basée sur une collection de 21 jeux de données, couvrant les biomes tropicaux et tempérés, et se compose de 313 communautés végétales représentant différentes formes de croissance. Les études locales (chapitre 3, 4 et 5) sont basées sur le même système expérimental constitué de 24 mésocosmes présentant différents niveaux de stress et de perturbation. L'expérience a commencé en 2009 avec le même mélange de graines de 30 espèces herbacées semées sur les 24 mésocosmes et s'est terminée en 2016. Nous avons permis la colonisation naturelle de graines de la banque commune de graines de sol et de l'environnement pendant la succession de sept ans. Dix traits ont été mesurés sur cinq individus (échantillonnés directement à partir des mésocosmes) par espèce par mésocosme en 2014 (chapitre 3 et 4). Un autre ensemble de traits (16 traits, y compris certains traits qui ne pouvaient pas être mesurés directement dans les mésocosmes), ont été mesurés au niveau de l'espèce (valeurs moyennes des traits) pour les 34 espèces les plus abondantes (certaines espèces disparues dans les mésocosmes) au cours des sept Ans, en les regroupant séparément pour une saison de croissance. Au chapitre 2, nous avons constaté que les communautés étaient plus diverses en termes fonctionnels (une augmentation du volume fonctionnel total) dans les communautés riches en espèces et que les espèces se chevauchaient davantage au sein de la communauté (augmentation du chevauchement fonctionnel), mais ne divisaient pas plus finement l'espace fonctionnel (aucune réduction du volume fonctionnel moyen). En outre, le filtrage de l'habitat est un processus répandu qui conduit à la caractérisation de l'occupation de niche fonctionnelle dans les communautés végétales. Dans le chapitre 3, nous avons trouvé un modèle similaire d'occupation de niche fonctionnelle sur un système expérimental avec une taille spatiale communautaire constante et un effort d'échantillonnage des traits, qui, avec le chapitre 2, nous a fourni une image plus complète et plus solide de l'occupation de niche fonctionnelle dans les communautés végétales. De plus, nous avons réussi à relier le modèle de l'occupation de la niche fonctionnelle et le modèle d'équilibre dynamique et avons constaté que le filtrage concurrentiel était le processus dominant qui détermine le mode d'occupation de la niche fonctionnelle et la richesse des espèces le long du stress et de la perturbation des gradients. Au chapitre 4, nous fournissons un soutien empirique à une méthode d'ordination CSR calibrée globalement en montrant une relation entre l'abondance relative d'espèces en croissance dans les mésocosmes ayant différents niveaux de fertilité du sol et mortalité indépendante de la densité et leur classification CSR. Au chapitre 5, nous avons montré que la succession d'installations au cours de sept ans dans ces mésocosmes était plus déterministe d'un point de vue fonctionnel, mais plus historiquement contingent d'un point de vue taxonomique et que l'importance relative de la contingence historique a diminué à mesure que l'environnement devenait plus stressé ou perturbé. En conclusion, les structures de l'occupation de l'espace fonctionnel dans (le volume fonctionnel total, le chevauchement fonctionnel et le volume fonctionnel moyen, les Chapitre 2 et 3) ou entre les communautés locales (dissimilarité fonctionnelle, chapitre 5) sont déterministes plutôt que neutres (ou contingence historique ). Les espèces tolératrices de stress sont plus avantagées dans les mésocosmes moins fertiles tandis que les espèces rudérales sont plus avantagées dans les mésocosmes avec plus de mortalité indépendante de la densité. / Abstract : The patterns of niche occupancy within local communities, the spatial variability of biodiversity along environmental gradients of stress and disturbance, and the processes of plant succession are several fundamental topics in ecology. Recently, the trait-based approach has emerged as a promising way to understand the processes structuring plant communities and has even been proposed as a method to rebuild community ecology based on functional traits. Therefore, linking these fundamental themes through a functional lens should give us more insight into some basic questions in ecology and will be the main objective of my thesis. Generally, my PhD project is to investigate the structures of functional space occupancy along both spatial and temporal gradients. Specifically, the objective of Chapter 2 is to investigate the patterns of functional niche occupancy by calculating three key niche metrics (the total functional niche volume, the functional niche overlap and the average functional niche volume) from speciespoor communities to species-rich communities and to determine the main driver of the observed pattern of functional niche occupancy across plant communities worldwide. In Chapter 3, I aim to predict and explain the variation of species richness along gradients of stress and disturbance, by linking the dynamic equilibrium model and functional niche occupancy based on the framework developed in Chapter 2. The objective of Chapter 4 is to experimentally test the application of a globally calibrated CSR ordination method based on three leaf traits (leaf area, leaf dry matter content and specific leaf area) in local studies. Finally, the aim of Chapter 5 is to experimentally test the hypotheses reconciling the deterministic and historically contingent views of plant succession, by investigating the variation of taxonomic and functional dissimilarities between communities along gradients of stress and disturbance. The global study (Chapter 2) is based on a collection 21 trait datasets, spanning tropical to temperate biomes, and consisting of 313 plant communities representing different growth forms. The local studies (Chapter 3, 4 and 5) are based on the same experimental system consisting of 24 mesocosms experiencing different levels of stress and disturbance. The experiment started in 2009 with the same seed mixture of 30 herbaceous species broadcast over the 24 mesocosms and ended in 2016. We allowed natural colonization of seeds from the common soil seed bank and from the surroundings during the seven-year succession. Ten traits were measured on five individuals (sampled directly from the mesocosms) per species per mesocosms in 2014 (Chapter 3 and 4). Another set of traits (16 traits including some traits that were not able to measured directly in the mesocosms) were measured at the species level (species mean traits values) for the 34 most abundant species (some species disappeared in the mesocosms) over the seven years, by regrowing them separately for one growing season. In Chapter 2, we found communities were more functionally diverse (an increase in total functional volume) in species-rich communities, and species overlapped more within the community (an increase in functional overlap) but did not more finely divide the functional space (no decline in average functional volume). Moreover, habitat filtering is a widespread process driving the pattern of functional niche occupancy across plant communities. In Chapter 3, we found a similar pattern of functional niche occupancy on an experimental system with a constant community spatial size and trait-sampling effort, which together with Chapter 2 provided us a more comprehensive and robust picture of functional niche occupancy across plant communities. In addition, we succeeded in linking the pattern of functional niche occupancy and the dynamic equilibrium model and found that habitat filtering was the dominant process determining the pattern of functional niche occupancy and species richness along the gradients stress and disturbance. In Chapter 4, we provide empirical support for a globally calibrated CSR ordination method by showing a relationship between the relative abundance of species growing in mesocosms having different levels of soil fertility and density-independent mortality and their CSR classification. In Chapter 5, we showed that plant succession over seven years in these mesocosms was more deterministic from a functional perspective but more historically contingent from a taxonomic perspective, and that the relative importance of historical contingency decreased as the environment became more stressed or disturbed. In conclusion, the structures of functional space occupancy within (the total functional volume, the functional overlap and the average functional volume; Chapter 2 and 3) or between local communities (functional dissimilarity, Chapter 5) are deterministic rather than neutral (or historical contingency). Stress-tolerators were more favored in high stress communities, while ruderals are more favored in high disturbed mesocosms (Chapter 4).