Offre de thèse
CD-Dynamiques spatiales et temporelles des flux de méthane émis par les arbres des écosystèmes forestiers.
Date limite de candidature
30-04-2024
Date de début de contrat
01-10-2024
Directeur de thèse
PLAIN Caroline
Encadrement
Co-encadrement international avec Daniel Epron de l'université de Kyoto.
Type de contrat
école doctorale
équipe
FORESTREEcontexte
Le méthane (CH4) est responsable d'environ 20 % du réchauffement climatique (GIEC 2021) dont les sols forestiers constituent le principal puits d'origine biologique de ce gaz. Les arbres sont par contre des sources de méthane dans l'atmosphère (Covey 2012, 2016) et pourraient réduire de 1 à 6 % le puits de méthane annuel des sols, et même atteindre 63% dans les cas les plus extrêmes (Pitz and Megonigal, 2017 ; Wang et al., 2016). L'influence des arbres a été reconnue comme une source d'incertitude du bilan global du méthane (Saunois et al. 2020), il est donc nécessaire de mieux comprendre les déterminants gouvernant le flux de méthane émis par les arbres afin de parvenir à le modéliser.spécialité
Biologie et écologie des forêts et des agrosystèmeslaboratoire
SILVA
Mots clés
CH4, forêts tempérées, production, consommation, d13C
Détail de l'offre
Le méthane (CH4) est responsable d'environ 20 % du réchauffement climatique (GIEC 2021) dont les sols forestiers constituent le principal puits d'origine biologique de ce gaz. Les arbres sont par contre des sources de méthane dans l'atmosphère (Covey 2012, 2016) et pourraient réduire de 1 à 6 % le puits de méthane annuel des sols, et même atteindre 63% dans les cas les plus extrêmes (Pitz and Megonigal, 2017 ; Wang et al., 2016).
La difficulté d'estimer le flux de méthane par les arbres est liée à plusieurs facteurs. Tout d'abord, le méthane émis peut avoir plusieurs origines (sol, bois de cœur, écorce, feuillage,…) dont l'intensité de la production varie suivant les conditions pédoclimatiques (température, intensité des rayonnements UV,…). Le méthane n'est pas émis là où il est produit, son transport radial et/ou vertical dépendra de nombreux facteurs tels que l'anatomie du bois, le type de transport (diffusion, transport via le flux d'eau transpiré) … En outre, une partie du méthane produit pourra être consommé avant d'être émis et le flux émis dépendra alors de l'abondance en méthanotrophes et de la facilité de l'oxygène à diffuser dans l'arbre.
Ces diversités d'origine de la production, de transport et de consommation expliquent la variabilité d'émission interspécifique, intraspécifique et même les fortes disparités spatiales des émissions de méthane au sein du même arbre (Maier et al. 2018 ; Epron et al, 2022 ; Barba et al 2019). Les flux de méthane présentent également une forte variabilité temporelle que ce soit à l'échelle saisonnière journalière ou infrajournalière (Plain et al, 2019 ; Barba et al, 2019), leurs dynamiques étant liées à des paramètres pédoclimatiques.
L'influence des arbres a été reconnue comme une source d'incertitude du bilan global du méthane (Saunois et al. 2020), il est donc nécessaire de mieux comprendre les déterminants gouvernant le flux de méthane émis par les arbres afin de parvenir à le modéliser.
L'objectif de la thèse visera à améliorer la prise en compte de l'influence des arbres dans le bilan de méthane d'un écosystème forestier, en répondant aux questions suivantes :
-Quelles sont les dynamiques d'émission de méthane à différents pas de temps (infrajournalier, journalier et saisonnier) et quels en sont les facteurs explicatifs ?
- Quels facteurs influencent principalement la variabilité de production et d'émission de méthane entre espèces, entre individus d'une même espèce et au sein d'un même arbre ?
-Quelle est l'influence de la partie aérienne des arbres dans le bilan de méthane de l'écosystème forestier?
Keywords
CH4, temperate forest, production , consumption, d13C
Subject details
Methane (CH4) is responsible for around 20% of global warming (IPCC 2021), and forest soils are the main biological sink for this gas. Trees, on the other hand, are sources of methane in the atmosphere (Covey 2012, 2016) and could reduce the annual methane sink in soils by 1 to 6%, and even reach 63% in the most extreme cases (Pitz and Megonigal, 2017; Wang et al., 2016). The difficulty in estimating the methane flux from trees is linked to several factors. First of all, the methane emitted can have several origins (soil, heartwood, bark, foliage, etc.) and the intensity of production varies according to soil and climatic conditions (temperature, intensity of UV radiation, etc.). Methane is not emitted where it is produced, and its radial and/or vertical transport will depend on a number of factors such as the anatomy of the wood, the type of transport (diffusion, transport via the flow of transpired water), etc. In addition, some of the methane produced may be consumed before being emitted, and the flow emitted will then depend on the abundance of methanotrophs and the ease with which oxygen diffuses into the tree. These diverse origins of production, transport and consumption explain the interspecific and intraspecific variability in emissions and even the large spatial disparities in methane emissions within the same tree (Maier et al. 2018; Epron et al, 2022; Barba et al 2019). Methane fluxes also show strong temporal variability, whether on a seasonal, daily or intraday scale (Plain et al., 2019; Barba et al., 2019), their dynamics being linked to soil and climate parameters. The influence of trees has been recognised as a source of uncertainty in the global methane balance (Saunois et al. 2020), and it is therefore necessary to gain a better understanding of the determinants governing the methane flux emitted by trees in order to model it. The aim of this thesis is to improve our understanding of the influence of trees on the methane balance of a forest ecosystem by answering the following questions: -What are the dynamics of methane emissions at different timescales (intraday, daily and seasonal) and what are the explanatory factors? - What factors mainly influence the variability of methane production and emission between species, between individuals of the same species and within the same tree? What influence do the above-ground parts of trees have on the methane balance of the forest ecosystem?
Profil du candidat
Le(la) candidat(e) devra être titulaire d'un master en écologie forestière.
Il devra avoir des compétences en écologie forestière ou en étude des flux de GES.
Il ou elle devra
- être motivé et très organisé.
- faire preuve d'une forte autonomie et être moteur dans ce projet de thèse, avoir un bon relationnel.
- aimer travailler sur le terrain mais également au laboratoire (campagnes régulières sur le terrain en
forêt).
- être à l'aise avec l'utilisation du logiciel R.
- être détenteur du permis B.
- avoir une bonne qualité rédactionnelle (français et anglais)
dossier de candidature :
• le CV du candidat et la lettre de motivation,
• les notes obtenues au diplôme conférant le grade de master et copie du diplôme s'il est disponible,
• 2 lettres de recommandations émanant du Responsable de la filière de formation et du tuteur de stage de fin d'études,
• des éléments tangibles sur l'initiation à la recherche (mémoire de recherche, publication, ...).
Le dossier de candidature doit être envoyé à caroline.plain@univ-lorraine.fr et daniel.epron.3a@kyoto-u.ac.jp
Candidate profile
The candidate should have a MSc degree in forest ecology. He/she should have skills
in forest ecology and/or GES fluxes.
He or she should
- be highly motivated and well organized
- show a strong autonomy and be a driving force in this thesis project, have good team work skills
- appreciate working in the field but also in the laboratory (regular field campaigns in the forest).
- Be comfortable with the use of R software.
- Have a valid driver's license.
- Have good writing skills (French and English)
application file :
- the applicant's CV and covering letter,
- Score record for the diploma conferring the grade of Master and a copy of the diploma if available,
- 2 letters of recommendation from the head of the training programme and the tutor for the end-of-studies placement,
- tangible evidence of initiation into research (research dissertation, publication, etc.).
Référence biblio
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Plain, C., Ndiaye, F.-K., Bonnaud, P., Ranger, J., Epron, D., 2019. Impact of vegetation on the methane budget of a temperate forest. New Phytol. 221, 1447–1456. https://doi.org/10.1111/nph.15452
Saunois, M., Stavert, A.R., Poulter, B., Bousquet, P., Canadell, J.G., Jackson, R.B., Raymond, P.A., Dlugokencky, E.J., Houweling, S., Patra, P.K., Ciais, P., Arora, V.K., Bastviken, D., Bergamaschi, P., Blake, D.R., Brailsford, G., Bruhwiler, L., Carlson, K.M., Carrol, M., Castaldi, S., Chandra, N., Crevoisier, C., Crill, P.M., Covey, K., Curry, C.L., Etiope, G., Frankenberg, C., Gedney, N., Hegglin, M.I., Höglund-Isaksson, L., Hugelius, G., Ishizawa, M., Ito, A., Janssens-Maenhout, G., Jensen, K.M., Joos, F., Kleinen, T., Krummel, P.B., Langenfelds, R.L., Laruelle, G.G., Liu, L., Machida, T., Maksyutov, S., McDonald, K.C., McNorton, J., Miller, P.A., Melton, J.R., Morino, I., Müller, J., Murguia-Flores, F., Naik, V., Niwa, Y., Noce, S., O'Doherty, S., Parker, R.J., Peng, C., Peng, S., Peters, G.P., Prigent, C., Prinn, R., Ramonet, M., Regnier, P., Riley, W.J., Rosentreter, J.A., Segers, A., Simpson, I.J., Shi, H., Smith, S.J., Steele, L.P., Thornton, B.F., Tian, H., Tohjima, Y., Tubiello, F.N., Tsuruta, A., Viovy, N., Voulgarakis, A., Weber, T.S., van Weele, M., van der Werf, G.R., Weiss, R.F., Worthy, D., Wunch, D., Yin, Y., Yoshida, Y., Zhang, W., Zhang, Z., Zhao, Y., Zheng, B., Zhu, Q., Zhu, Q., Zhuang, Q., 2020. The Global Methane Budget 2000–2017. Earth Syst. Sci. Data 12, 1561–1623. https://doi.org/10.5194/essd-12-1561-2020
Wang, Z.-P., Gu, Q., Deng, F.-D., Huang, J.-H., Megonigal, J.P., Yu, Q., Lü, X.-T., Li, L.-H., Chang, S., Zhang, Y.-H., Feng, J.-C., Han, X.-G., 2016. Methane emissions from the trunks of living trees on upland soils. New Phytol. 211, 429–439. https://doi.org/10.1111/nph.13909