Master of Science / Department of Biology / John M. Blair / Climate change predictions for the Great Plains region of North America include increased temperatures, changes to annual precipitation, and reduced growing season precipitation, which will likely alter grassland soil systems. To date, few studies have examined belowground community responses to predicted climate change scenarios, with fewer assessing long-term changes. My research focused on the impacts of long-term changes in precipitation and associated soil water content on belowground grassland systems (belowground plant biomass, soil carbon (C) and nitrogen (N) pools, microbial biomass C and N, and invertebrate communities) using recently collected samples from a long-term (16-yr) reciprocal core transplant between Konza Prairie Biological Station (MAP = 850 mm) and Kansas State Agricultural Research Center at Hays (MAP = 580 mm), with the Hays site having a long-term average annual precipitation amount that is ~30% less than the Konza site. Results from the experiment indicate that either increases or decreases in annual precipitation can have profound effects on belowground grassland systems. Belowground plant biomass, microbial biomass, and potential C mineralization rates were greater at the wetter Konza site regardless of soil origin. Total C stored in soils incubated at Konza was significantly greater as well, likely due to greater root inputs. The effects of precipitation were most apparent in the surface soil layers (0-20 cm), while soil origin impacted soil properties to a greater extent with increasing depth. This contrasted with results for the soil mesofauna, where total microarthropods responded negatively and nematodes responded positively to increased annual precipitation. Results of this study indicate important changes in soil C and N pools, belowground plant biomass, and soil mesofauna within grassland systems subject to changing precipitation regimes, and suggest more mesic prairie systems are more sensitive to changes in soil water availability than those in more arid grassland systems.

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L’urbanisation aboutit à une grande diversité environnementale, paysagère, historique des espaces verts en ville, avec également des pratiques de gestion très variées, qui, peuvent affecter la biodiversité qu’ils abritent. Or, la composante du sol reste très peu étudiée et les communautés de Collemboles présentes dans les parcs urbains constitue une thématique de recherche jusqu’à présent relativement ignorée. Si ces Arthropodes sont de petite taille (de l’ordre du millimètre), ils sont en effet très nombreux dans les sols et aujourd’hui reconnus comme de bons indicateurs pour le monitoring des sols.Les effets de différents filtres abiotiques ont été testés en appliquant à la fois une approche taxonomique et fonctionnelle des communautés de Collemboles dans les parcs urbains de Naples et de Montpellier. La thèse se développe alors en trois axes correspondant à l’étude des effets:- de la composition et fragmentation de la mosaïque urbaine proche- des dynamiques temporelles propres aux parcs- des pratiques de gestion courantesL’analyse conduite à Montpellier a permis de mettre en évidence l’existence de plusieurs groupes homogènes de paysages auxquels étaient associées des structures de communautés différentes. En effet, les paysages urbains les plus hétérogènes favorisent le développement et le maintien de communautés mieux structurées et plus riches en espèces.Par ailleurs, l’étude menée à Naples a montré que le maintien d’un couvert végétal spécifique et principalement boisé, conjointement à la présence de litière au sol, apparaissent comme les facteurs les plus importants pour permettre l’établissement de communautés mieux structurées et plus riches en espèces. Dans une moindre mesure, l’âge des parcs et le précédant usage du sol étaient également déterminants.Enfin, une analyse fonctionnelle (étude de traits morphologiques et préférences de microhabitats) a été envisagée pour évaluer l’intensification de la gestion du sous-bois au sein des habitats boisés des parcs des deux villes. Un gradient abiotique clair a été observé. En revanche, contrairement aux hypothèses énoncées et à la littérature récente sur le sujet, les communautés de Collemboles étaient mieux discriminées du point de vue taxonomique que du point de vue fonctionnel. Il semblerait donc que l’intensification de la gestion du sous-bois ne soit pas un filtre environnemental imposant des changements dans les patterns de traits des espèces présentes.Si d’un côté les études développées dans cette thèse apportent des connaissances fondamentales sur l’écologie des Collemboles présents dans les parcs urbains, de l’autre elle vise à intégrer ces résultats pour un développement plus durable en termes d’aménagement et de gestion des espaces verts urbains. / Urbanization causes a huge diversity in landscapes, environmental conditions and green spaces history. This phenomena also induces different vegetation management practices, which may affect urban fauna. However, scarce attention has been paid to belowground communities in cities and Collembola hosted by soils of urban parks represent a neglected research topic. These taxa are very common in most soils and have been recognized as proper indicators for soil monitoring programs.The effects of diverse abiotic filters on Collembola in Naples and Montpellier public parks has been studied from both taxonomic and functional points of view. In particular, the PhD work was developed based on three principal axes, aiming to test the effects of:- the neighboring landscape context,- the park historical dynamics,- the current park management.The analyses carried out in Montpellier showed different neighboring landscape patterns to which belonged diverse species communities. Indeed, more heterogeneous landscape patterns guarantee the richest and most structured species communities.The study conducted in Naples highlighted that maintaining a specific land cover, especially a canopy cover, jointly to a litter layer on soils are the main factors assuring more structured species communities. To a less extent, park age and the previous land use of the area were also important drivers in modelling species assemblages.Finally, a functional analysis (i.e. morphological traits and microhabitat preferences) was applied to evaluate the brushwood management intensification in woody areas of both cities parks. A clear abiotic gradient was observed. By contrast, functional responses of Collembola communities to brushwood management intensification contradicted our research hypothesis based on the recent literature. Thus, it seems that brushwood removal does not cause shifts in species trait patterns in urban parks.This PhD work increased fundamental knowledge on urban park Collembola ecology, and it strives to integrate these findings in a more suitable landscaping and management of urban green spaces.