O3HP (Oak Observatory at OHP) : site in natura de simulation du changement climatique en méditerranée

Responsable scientifique : Elena Ormeno (Chargée de recherche CNRS)
Responsable opérationnel : Ilja Reiter (Ingénieur de recherche CNRS)

Le site O3HP (Oak Observatory at the OHP) est un site expérimental développé au sein d’une forêt de chênes pubescents (Quercus pubescens Willd.) sur le site de l’OHP (Observatoire de Haute-Provence, Alpes de Haute-Provence, France).

Le principal objectif du dispositif est d’évaluer la réponse des forêts méditerranéennes - en termes de dynamique, de fonctionnement et de biodiversité - au changement climatique. Un dispositif expérimental d’exclusion des pluies permet, depuis 2012, de réduire les précipitations sur une parcelle sous "stress hydrique aggravé" comprenant plusieurs dizaines d’arbres. Pour cela, la sécheresse estivale est accentuée (passant en moyenne de 800 mm à 500 mm) et prolongée (passant de 2 à 3-5 mois) sur une parcelle de 300 m2. Les arbres et les sols de cette parcelle soumise à ce changement climatique sont ainsi comparés à une parcelle "sous stress hydrique naturel" et à une parcelle témoin irriguée. Cette dernière permet de s’affranchir du stress hydrique et sera opérationnelle dès fin 2024. Enfin, un dispositif de réchauffement du sol couplé ou pas à la restriction des précipitations est en cours de déploiement et sera opérationnel dès l’automne 2024 afin de simuler les effets conjoints de la hausse des températures et des précipitations limitées attendues par les modèles climatiques dans la région méditerranéenne pour la fin du siècle.

Le dispositif de l’O3HP est ainsi organisé autour de 6 éléments :
1. Un système de passerelles instrumentées organisées sous forme d’une croix dont chaque branche est longue de 10m et installée à 2 niveaux de hauteurs : 0,80 m et 3,50 m, permettant ainsi un accès facile à la canopée et aux strates inférieures sans perturber le sol ;
2. Un système d’exclusion des pluies installé au printemps 2012 couvrant environ la moitié de la parcelle (300 m2) et conçu à partir d’un système de bâches déroulantes interceptant les précipitations ;
3. Un système d’irrigation, en cours d’installation, sur une parcelle de 300 m2 permettant de s’affranchir du stress hydrique ;
4. Un système de réchauffement du sol couplé ou pas à la restriction des précipitations couvrant une surface totale de 300 m2 (3 réplicas contrôles sous climat naturel, 3 replicats soumis à l’exclusion partielle des précipitations, 3 réplicas soumis au réchauffement du sol et 3 réplicas simulant à la fois le réchauffement du climat et la limitation des précipitations) ;
5. Un réseau de capteurs (température de l’air et du sol, humidité à différents niveaux du sol et de la canopée, flux de sève, etc.), fournissant une information en temps réel sur les conditions méso et microclimatiques.
6. Des laboratoires pour le traitement, le stockage et le conditionnement des échantillons (broyage, lyophilisation, pesage, tamisage).

Sont étudiés ou suivis notamment différents aspects fonctionnels :
– la phénologie,
– la croissance des arbres (croissance primaire et secondaire et production de litière),
– les échanges gazeux (CO2, H2O),
– le potentiel hydrique des arbres,
– les métabolites spécialisés (composés phénoliques).

En moindre mesure, sont suivis :
– la décomposition des litières,
– les flux de Composés Organiques Volatils Biogéniques (COVB) de la canopée et des sols,
– la biodiversité édaphique,
– les nutriments du feuillage.

L’O3HP - rattaché à l’Institut d’Ecologie & Environnement du CNRS - est géré par l’UMR IMBE (Institut Méditerranéen de Biodiversité et d’Ecologie marine et continentale) et la fédération de recherche ECCOREV (Ecosystèmes Continentaux et Risques Environnementaux) et s’insère également dans l’OSU Institut Pythéas.

La plateforme s’appuie sur une directrice scientifique (Elena Ormeno, chercheuse CNRS-IMBE) qui veille à l’implication du site dans des projets de recherche (de l’échelle locale à l’échelle internationale), à l’ obtention de moyens humains et matériels de celle-ci, sur un Ingénieur de Recherche (Ilja Reiter, CNRS ECCOREV) responsable des opérations, et du développement, un Assistant Ingénieur (Jean Philippe Orts, CNRS-IMBE) responsable entre autres de l’accueil sur site et des suivis à long-terme, un Ingénieur d’études en informatique (Armand Rotereau) et un agent administratif (Joelle Massei, CNRS-IMBE). Des plus, plusieurs techniciens et/ou ingénieurs de l’OHP, à la fois site d’accueil de l’O3HP et faisant partie de l’UAR Pythéas participent concrètement à la conception et à la mise au point des installations.

1. Implication dans les programmes de recherche :
Depuis sa mise en place, l’O3HP a permis de mettre en œuvre des dizaines de projets d’envergure :
• Nationaux (ex. PEPR Droughtfor C, 2024-2028, l’ANR HUMMI17 2018-2022, l’ANR SecPrime2 2013-2017, l’ANR CANOPEE 2010-2012, LITTERVOC 2019-2024) et européens (PHENET, IRISCC).
• Locaux AMIDEX-LITOSMED (2023-2025), MITI DGDS CNRS - METAPHORES (2019-2023).

2. Site d’accueil
Le site accueille chaque année 200 personnes du secteur académique (chercheurs, enseignants-chercheurs, stagiaires de moyenne ou longue durée, des agents forestier, collégiens, lycéens) et socio-économique (agents forestiers, journalistes, associations).

2. L’O3HP est un nœud d’un dispositif plus large du site de l’OHP :
• La Station Géophysique Gérard Mégie (aéronomie)
• La station ICOS : mesures de concentrations (10 m, 50 m, 100 m) des gaz à effet de serre (CO2, CH4, CO, H2O)
• La station de surveillance de la pollution AtmoSud

La base de données COOPERATE mise en place à l’O3HP permet une interopérabilité effective des données et constitue un atout majeur pour cette complémentarité.

3. Ouverture et Insertion du Système d’observation dans le dispositif régional, national et international
• Au niveau régional : l’O3HP s’insère dans le dispositif régional de recherche sur l’environnement de la région PACA. C’est un des sites d’observation de l’OSU PYTHEAS au sein d’Aix Marseille Université ainsi qu’une plateforme de recherche de l’IMBE. Au niveau de la formation, l’O3HP est un site d’enseignement (nombreuses journées, stages et écoles de terrain) de la Licence au Mater et le Doctorat et pour la formation des professeurs du secondaire dans le cadre du Plan Académique de Formation.
• Au niveau national : l’O3HP fait partie du réseau de plateformes ANAEE-France (Analysis and Experimentation on Ecosystems), du réseau SEE-life (Suivis en Ecologie et Evolution àà long-terme du vivant) de l’Institut Ecologie et Evolution du CNRS est du réseau national de mesures phénologiques (e.g. SOERE TEMPO). Il accueille/ a accueillu des équipes de recherches du Laboratoire en Chimie et Environnement (LCE) de Marseille, du Laboratoire des Sciences du Climat et de l’Environnement (LSCE) à Paris, du Laboratoire d’aérologie (LA) de Toulouse (OSU OMP), du programme CHARMEX du chantier MISTRALS, du programme BIODIVMEX du chantier MISTRALS. Grâce à sa base de données COOPERATE, l’O3HP joue un rôle clé dans le réseau construit entre différentes plateformes expérimentales en environnement du Sud de la France.
• Au niveau européen et international : l’O3HP est intégré dans le réseau des plateformes in natura ANAEE-ERIC et a accueilli des écoles d’été comme l’école internationale du réseau « Educational Network on Soil and Plant Ecology and Management » (Estonie (Tartu) - République Tchèque (Budweis) - Allemagne (Ulm University) – France (Aix-Marseille Université) ou le programme ERASMUS Greencycles II. Enfin, la plateforme propose actuellement du Transnational Access (TNA) aux partenaires du projet IRISCC-INFRA-SERV (Integrated Research Infrastructure Services for Climate Change risks) piloté par la Finlande, et est impliqué dans le projet PHENET-INFRA-TECH (Tools and methods for extended plant PHENotyping and EnviroTyping services of European Research Infrastructures).

Une charte d’accès au service ANAEE est disponible.

4. Production scientifique

Publications.

• van der Tol C, Julitta T, Yang P, Sabater N, Reiter I, Tudoro M, Schuettemeyer D, Drusch M (2023) Retrieval of chlorophyll fluorescence from a large distance using oxygen absorption bands. Remote Sensing of Environment 284. https://doi.org/10.1016/j.rse.2022.11330.

• Laoué J, Havaux M, Ksas B, Tuccio B, Lecareux C, Fernandez C, Ormeño E (2023). Long‐term rain exclusion in a Mediterranean forest : response of physiological and physico‐chemical traits of Quercus pubescens across seasons. The Plant Journal tpj.16424. https://doi.org/10.1111/tpj.16424.

• Voigt C, Alexandre A, Reiter IM, Orts J-P, Vallet-Coulomb C, Piel C, Mazur J-C, Aleman JC, Sonzogni C, Miche H, Ogée J (2023). Examination of the parameters controlling the triple oxygen isotope composition of grass leaf water and phytoliths at a Mediterranean site : a model–data approach ; Biogeosciences 20 : 2161–2187. https://doi.org/10.5194/bg-20-2161-2023.

• Saunier A, Greff S, Blande JD, Lecareux C, Baldy V, Fernandez C, Ormeño E (2022). Amplified Drought and Seasonal Cycle Modulate Quercus pubescens Leaf Metabolome. Metabolites 12(4):307. https://doi.org/10.3390/metabo12040307.

• Mathieu S,Pereira S, Gauquelin T, Quer E, Simioni G, Limousin JM, Ourcival JM, Reiter IM, Fernandez C, Baldy V (2022). Experimental Precipitation Reduction Slows Down Litter Decomposition but Exhibits Weak to No Effect on Soil Organic Carbon and Nitrogen Stocks in Three Mediterranean Forests of Southern France. Forests 13(9), 1485. https://doi.org/10.3390/f13091485.

• Lair X, Ropars L, Skevington JH, Kelso S, Geslin G, Minssieux E, Nève G 2022 Revision of Pelecocera Meigen, 1822 (Diptera : Syrphidae) from France : Taxonomy, Ecology and Distribution (Diptera : Syrphidae). Zootaxa 5141 (1) : 001–024. https://doi.org/10.11646/zootaxa.5141.1.1.

• Suzon Garnier, Emma Giordanengo, Arne Saatkamp, Mathieu Santonja, Ilja M. Reiter, Jean-Philippe Orts, Thierry Gauquelin, Eric Meineri (2021) Amplified drought induced by climate change reduces seedling emergence and increases seedling mortality for two Mediterranean perennial herbs. Ecology and Evolution 11 (22) : 16143-16152.https://doi.org/10.1002/ece3.8295.

• Adriane Aupic-Samain, Virginie Baldy, Ninon Delcourt, Paul Henning Krogh, Thierry Gauquelin, Catherine Fernandez, Mathieu Santonja (2021) Water availability rather than temperature control soil fauna community structure and prey–predator interactions. Functional Ecology 35 (7) : 1550-1559. https://doi.org/10.1111/1365-2435.13745.

• Adriane Aupic-Samain, Mathieu Santonja, Mathilde Chomel, Susana Pereira, Elodie Quer, Caroline Lecareux, Jean-Marc Limousin, Jean-Marc Ourcival, Guillaume Simioni, Thierry Gauquelin, Catherine Fernandez, Virginie Baldy (2021) Soil biota response to experimental rainfall reduction depends on the dominant tree species in mature northern Mediterranean forests. Soil Biology and Biochemistry 154 : 108122. https://doi.org/10.1016/j.soilbio.2020.108122.

• Hashoum, H., Gavinet, J., Gauquelin, T. et al. Chemical interaction between Quercus pubescens and its companion species is not emphasized under drought stress. Eur J Forest Res 140, 333–343 (2021). https://doi.org/10.1007/s10342-020-01337-w

• Belviso S, Gros V, Lathière J, Reiter IM, Loubet B, Montagne D, Delmotte M, Ramonet M, Kalogridis C, Lebegue B, Bonnaire N, Kazan V, Gauquelin T, Fernandez C (2016) A top-down approach of surface carbonyl sulfide exchange in a Mediterranean forest ecosystem of Southern France. Atmospheric Chemistry and Physics react-text : 71 74 DOI : 10.5194/acp-2016-525

• Genard A-C, Boissard C., Fernandez C., Kalokridis C., Gros V., Lathière J., Bonnaire N., Ormeño E. (2015) Atmos. Chem. Phys,. 15 : 431-446.

• Santonja M., Fernandez C., Gers C., Proffit M., Gauquelin T., Reiter I., Cramer W., Baldy V. (2017). Plant litter mixture partly mitigates the negative effects of extended drought on soil biota and litter decomposition in a Mediterranean oak forest. Journal of Ecology 105:801-815. DOI : 10.1111/1365-2745.12711

• Genard-Zielinski AC, Christophe Boissard C, Ormeño E, Juliette Lathière J., Guenet B., Gauquelin G., and Fernandez C. (2015). Geophysical Research AbstractsVol. 17, EGU2015-1699, 2015 EGU General Assembly 2015.

• Santonja M., Baldy V. Fernandez C., Ballesdent J., Gauquelin T., (2015). Ecosystems, 18 : 1253-1268

• Santonja M., Fernandez C., Gauquelin T., Baldy V. (2015) Plant and Soil, 393 (1-2) : 69-82. DOI 10.1007/s11104-015-2471-z.

• Kalogridis, C., Gros, V., Sarda-Esteve, R., Langford, B., Loubet, B., Bonsang, B., Bonnaire, N., Nemitz, E., Genard, A.-C., Boissard, C., Fernandez, C., Ormeño, E., Baisnée, D., Reiter, I., and Lathière, J. (2014 Atmos. Chem. Phys., 14, 871-917.

• Genard A-C, Ormeño E., Boissard C., Fernandez C. (2014 ? PLos One, 9 (11) : e112418.

• Baghi, R., Durand, P., Jambert, C. et al. (2012). Atmospheric Measurement Techniques 5 (12) : 3119-3132 .

• Hilaire C., Orts J.P., Boer M. et Gauquelin T.(2012).. Courrier Scientifique du PNR Luberon. Courrier scientifique du Parc naturel régional du Luberon et de la Réserve de biosphère Luberon-Lure, n° 11-2012, p. 8 à 21

• Gauquelin T., Boer M., Baldy V., Fernandez C., Montes N., Santonja M., Orts J-P, Reiter I. (2012). Forêt Méditerranéenne, XXXII (2) : 127-132.