MORIN Xavier
- Published: 01 August 2011
Directeur de Recherche (DR2)
CNRS Researcher
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HDR : Impact des changements globaux sur la biodiversité et le fonctionnement des écosystèmes forestiers - soutenue le 11/2/2021
Lien : HDR Xavier Morin
Thèmes de recherche
(English follows)
Mes travaux cherchent à parvenir à une meilleure compréhension du déterminisme de la diversité végétale aux différentes échelles spatiales et temporelles, sa réponse aux changements futurs, et son rôle dans le fonctionnement des écosystèmes forestiers. En particulier, je cherche donc à comprendre et prédire comment la biodiversité des écosystèmes forestiers s’organise selon différentes échelles spatiales, comment elle sera modifiée par les changements globaux, et quelles en seront les conséquences sur le fonctionnement de ces écosystèmes. Pour ce faire j’essaie de développer une approche intégratrice basée sur les processus. Mes travaux se focalisent principalement sur les espèces d'arbres et arbustes. Pour mener à bien ces objectifs, j’utilise aussi bien des résultats issus d’expérimentation, d’observations le long de gradients écologiques in situ, et de modélisation.
Plus précisément, mes travaux se déclinent selon deux axes majeurs :
1-·Expliquer la répartition des espèces d’arbres et leurs patrons de diversité de l’échelle continentale à l’échelle locale.
Ces travaux cherchent à identifier et comprendre quels sont les processus écologiques impliqués dans la limitation géographique actuelle des espèces d’arbres et quelle sera leur réponse au changement climatique, pour ainsi mieux modéliser la répartition des espèces en fonction des conditions environnementales via une approche mécaniste. De plus, j’ai étudié le lien entre la stratégie écologique des espèces ligneuses de la zone tempérée et leurs caractéristiques de répartition, dans un contexte évolutif. Enfin, au cours des dernières années, je m’intéresse aux mécanismes et facteurs qui régissent la coexistence des espèces à l’échelle locale.
2- Expliquer la relation entre diversité spécifique et fonctionnelle des ligneux et productivité forestière, et prédire comment cette relation sera affectée par les changements environnementaux à venir.
Ces travaux se focalisent sur l’étude du lien entre diversité (taxonomique, fonctionnelle, phylogénétique, en inter-spécifique mais aussi en intra-spécifique) et fonctionnement des écosystèmes forestiers, notamment leur productivité, en fonction de gradients climatiques. En particulier, la recherche des processus écologiques sous-tendant les phénomènes, qui constitue le fil conducteur de mes travaux, apparaît de plus en plus comme une façon plus appropriée et plus fiable pour rendre compte des dynamiques résultant de l’effet des changements globaux sur les espèces, les communautés et les écosystèmes.
Mes travaux reposent essentiellement sur deux types d’outils.
- Suivi à long terme du fonctionnement de l’écosystème forestier : Gradient Méditerrano-Alpin de Placettes forestières (GMAP)
Le dispositif GMAP est un réseau de placettes forestières distribuées le long de gradients climatiques (gradients latitudinaux nord-sud, gradients altitudinaux, en Provence et dans les Alpes) et différentes conditions de mélanges (en termes de composition de l’étage dominant de la canopée). Les forêts méditerranéennes et de montagne ont été choisies comme écosystèmes-modèles car celles-ci ont été identifiées comme particulièrement sensibles au changement climatique. Les placettes forestières (1000 m²) sont organisées par triplets, avec des peuplements purs et mélangés, situées le long de gradients environnementaux (régionaux et altitudinaux), pour explorer comment la productivité en bois, la régénération, et la décomposition des litières sont affectées par la diversité et la structure fonctionnelle des peuplements et les conditions environnementales. Les placettes sont distribuées le long d’un gradient latitudinal de 6 sites (pour le moment) entre Provence et Alpes du Nord, avec du Sud vers le Nord : la Sainte-Baume, le Lubéron, le Ventoux, le Vercors (Lente), et les Bauges. Chaque site comprend un gradient altitudinal de triplets de placettes (un peuplement mélangé avec le hêtre et une autre essence et les deux peuplements monospécifiques associés, celui de hêtre et de l’autre essence). Ce dispositif a été initié depuis 2012 grâce à divers projets (projets ANR BioProFor et DIPTICC, projet BGF DISTIMACC - GIP ECOFOR, projet ERA-NET REFORM - SumForest), et a intégré l’OSU-OREME comme tâche d’observation long terme en 2018.
- Modélisation
Dans un contexte forestier où l’expérimentation s’avère délicate, le recours à la modélisation est un outil pertinent et prometteur pour explorer la relation diversité-productivité, dans la limite de nos connaissances actuelles des mécanismes régissant la dynamique forestière. Depuis plusieurs années je développe ainsi un modèle inter-échelles basé sur des processus pour répondre à des questions d’écologie des communautés et d’écologie fonctionnelle. Le but est d’abord de parvenir à un modèle permettant de faire des tests théoriques en forêts méditerranéennes et tempérées, mais de pouvoir ensuite obtenir un outil avec des portées opérationnelles.
Si vous êtes intéressés par ces travaux, n'hésitez pas à me contacter.
English:
My research activities aim at achieving a better understanding of the processes driving plant diversity at different spatial and temporal scales, diversity response to on-going and future changes, and the role of diversity in the functioning of forest ecosystems. In particular, I therefore seek to understand and predict how the biodiversity of forest ecosystems is organized at different spatial scales, how it will be modified by global change, and what the consequences will be for the functioning of these ecosystems. To do this, I try to develop an integrative approach based on processes. My work focuses mainly on tree and shrub species. To achieve these objectives, I rely on experimental results and observations along ecological gradients in situ, as well as modelling.
More precisely, my activities can be divided into two major areas:
1--Explaining the distribution of tree species and their diversity patterns from continental to local scale.
This work seeks to identify and understand the ecological processes involved in the geographical limitation of tree species and their response to climate change, in order to better model species distribution according to environmental conditions, through a mechanistic approach. In addition, I have studied the link between the ecological strategy of temperate zone woody species and their distribution characteristics, in an evolving context. Finally, I am interested in the mechanisms and factors that govern the coexistence of species at the local level.
2- Explaining the relationship between specific and functional diversity of woody species and forest productivity, and predicting how this relationship will be affected by future environmental changes.
This work focuses on studying the link between diversity (taxonomic, functional, phylogenetic, interspecific but also intra-specific) and the functioning of forest ecosystems, particularly their productivity, as a function of climate gradients. In particular, the search for the ecological processes underlying the patterns, which is the guiding principle of my work, is increasingly emerging as a more appropriate and reliable way to account for the dynamics resulting from the effect of global changes on species, communities and ecosystems.
My work is essentially based on two types of tools.
- Long-term monitoring of forest ecosystem functioning: Mediterranean-Alpine Forest Plot Gradient (GMAP)
The GMAP design is a network of forest plots distributed along climatic gradients (north-south latitudinal gradients, altitudinal gradients, in Provence and in the Alps) and different mixing conditions (in terms of composition of the dominant canopy stage). Mediterranean and mountain forests have been chosen as model ecosystems because they have been identified as particularly sensitive to climate change. Small forest plots (1000 m²) are organized in triplets, with pure and mixed stands, located along environmental gradients (regional and altitudinal), to explore how wood productivity, regeneration, and litter decomposition are affected by stand diversity and functional structure and environmental conditions. The plots are distributed along a latitudinal gradient of 6 sites (for the moment) between Provence and the Northern Alps, with from South to North: Sainte-Baume, Lubéron, Ventoux, Vercors (Slow), and Les Bauges. Each site includes an altitudinal gradient of triplet plots (one stand mixed with beech and another species and the associated two monospecific stands, beech and the other species). This system has been initiated since 2012 through various projects (ANR BioProFor and DIPTICC projects, BGF DISTIMACC - GIP ECOFOR project, ERA-NET REFORM project - SumForest), and integrated OSU-OREME as a long-term observation task in 2018.
- Modelling
In a forest context where experimentation is difficult, modelling appears as a relevant and promising tool to explore the diversity-productivity relationship, within the limits of our current knowledge of the mechanisms governing forest dynamics. For several years I have been developing a cross-scaling model based on ecological processes to test hypotheses in community ecology and functional ecology. The aim is first to build a model that allows theoretical tests to be carried out in Mediterranean and temperate woodlands, but then to obtain a tool with operational scope.
If you are interested by one of the aspects of these topics, please contact me.
Selected Publications
Delalandre L., Gaüzère P., Thuiller W., Cadotte M., Mouquet N., Mouillot D., Munoz F., Denelle P., Loiseau N., Morin X.*, Violle C.* 2022. Functionally distinct tree species support long term productivity in extreme environments. Proc. R. Soc. B 289: 20211694
Morin X., de Coligny F., Bugmann H., Limousin J.-M., Ourcival J.-M., Martin-StPaul N., Simioni G., Cailleret M., Prevosto B., Toïgo M., Vennetier M., Cateau E., Guillemot J. 2021. Beyond forest succession: a gap model to study ecosystem functioning and tree community composition under climate change. Functional Ecology 35, 955-975.
Toïgo M., Castagneyrol B., Jactel H., Morin X., Meredieu C. 2021. Effects of tree mixture on forest productivity: tree species addition versus substitution. European Journal of Forest Research 141, 165–175.
García-Valdés R., Estrada A., Early R., Lehsten V., Morin X. 2020. Climate change impacts on long‐term forest productivity might be driven by species turnover rather than by changes in tree growth. Global Ecology and Biogeography. 29, 1360-1372.
Gaüzere P., Morin X., Violle C., Caspeta I., Ray C., Blonder B. 2020. Community assembly generates vacant but invasible niches in functional trait space. Functional Ecology. 34, 1945-1955.
Jourdan M., Kunstler G., Morin X. 2020. How neighborhood interactions control the temporal stability and resilience to drought of trees in mountain forests. Journal of Ecology. 108, 666-677.
Journé V., Barnagaud J.-Y., Bernard C., Crochet P.-A., Morin X. 2020. Correlative climatic niche models predict real and virtual species distributions equally well. Ecology. 101, e02912.
Morin X., Fahse L., Jactel H., Scherer-Lorenzen M., Garcia-Valdés R. & Bugmann H. 2018. Long-term response of forest productivity to climate change is mostly driven by change in tree species composition. Nature Scientific Reports. 8, 5627.
Garcia-Valdés R., Bugmann H. & Morin X. 2018. Diversity loss effects on forest functioning: comparing the effect of random vs. climate change-driven species extinctions. Diversity & Distributions, 24, 906–918. https://doi.org/10.1111/ddi.12744
Chauvet M., Kunstler G., Roy J. & Morin X. 2017. Using a forest dynamics model to link community assembly and traits structure. Functional Ecology. 31, 1452–1461
Morin X., Fahse L., De Mazancourt C., Scherer-Lorenzen M. & Bugmann H. 2014. Diversity enhances the temporal stability of forest productivity in time because of stronger asynchrony in species dynamics. Ecology Letters, 17, 1526-1535
Dormann C. F., Schymanski S. J., Cabral J., Chuine I., Graham C., Hartig F., Kearney M., Morin X., Römermann C., Schröder B. & Singer A. 2012. Correlation and process in species distribution models: bridging a dichotomy. Journal of Biogeography, 39, 2119-2131.
Morin X., Fahse L., Scherer-Lorenzen M. & Bugmann H. 2011. Tree species richness promotes productivity in European temperate forests through a strong complementarity effect. Ecology Letters, 14, 1211–1219.
Morin X., Roy J., Sonié L. & Chuine I. 2010. Climate change impact on the phenology of three European oak species: results from a field experiment. New Phytologist, 186, 900-910.
Chuine I., Morin X. & Bugmann H. 2010. Warming, photoperiods, and tree phenology. Science, 329, 277-278.
Morin X., Lechowicz M. J., Augspurger C., O’Keefe J., Viner D. & Chuine I. 2009. Leaf phenology changes in 22 North American tree species during the 21st century. Global Change Biology, 15, 961–975.
Morin X. & Chuine I. 2006. Niche breadth, competitive strength and range size of tree species. Ecology Letters, 9, 185-195.
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