MOUNTLAND (2008-2013)

Alexandre Buttler, directeur du Laboratoire des systèmes écologiques (ECOS) de l’EPFL, a lancé le projet Mountland en partie avec le soutien de la Fondation des Bois Chamblard. Cette étude a cherché à comprendre comment s’adapteront les pâturages de montagne au changement climatique. Pionnier dans sa méthode, le chercheur a prélevé 600 monolithes de sols à environ 1400 m d’altitude (Col du Marchairuz), dans trois habitats présentant des conditions d’ensoleillement différentes. Il les a ensuite transplantés vers des sites de plus basses altitudes. Le plus en plaine était celui de Bois-Chamblard, au climat plus doux et plus sec. Ce procédé a permis de simuler artificiellement un réchauffement climatique.

Prof. Alexandre Buttler

Prof. Alexandre Buttler

Laboratory of Ecological Systems, EPFL

Détail

Une analyse minutieuse de la diversité des espèces, de la biomasse végétale, de la respiration des sols et des microorganismes a permis de mesurer la capacité d’adaptation des écosystèmes de montagne à la sécheresse et à l’augmentation des températures annoncées. Une diminution de 30% de la diversité des espèces a été constatée, ainsi qu’une baisse de la biomasse de 45%.

Durant la saison estivale et avec la sécheresse, la croissance des plantes et l’activité biologique du sol étaient globalement réduites. Le potentiel de résistance au stress climatique des pâturages de moyenne montagne s’est révélé plus faible pour les habitats non boisés. Une importante perte de carbone dissout a été observé dans les eaux de drainage. Durant l’hiver, l’absence de couche neigeuse isolante à plus basse altitude, qui peut rendre les sols plus froids, limite l’abondance et l’activité microbienne, ainsi que la respiration du sol.

Outre une thèse, des publications scientifiques et des travaux de master, le projet Mountland a généré de fructueuses collaborations avec la France (Université de Grenoble), l’Institut fédéral de recherches sur la forêt, la neige et le paysage WSL et l’EPFZ.

Publications

Major publications in peer reviewed international journals (cited in ISI Web of Knowledge, JCR Science Edition):

  1. Vollenweider, P., Hildbrand, G., De Masi, D., Gavazov, K., Zufferey, V., Buttler, A., von Arx, G. Above- and belowground responses to experimental climate forcing in two forb species from montane wooded pastures in Switzerland (submitted to Functional Ecology).
  2. Puissant, J., Jassey, V.E.J., Mills, R.T.E., Robroek, B.J.M., Gavazov, K., De Danieli, S., Spiegelberger, T., Griffiths, R., Buttler, A., Brun, J.-J., Cécillon, L. 2018. Seasonality alters drivers of soil enzyme activity in subalpine grassland soil undergoing climate change Soil Biol and Biochemistry https://doi.org/10.1016/j.soilbio.2018.06.023
  3. Peringer, A., Buttler, A., Gillet, F., Pātru-Stupariu, I., Schulze, K.A., Stupariu, M.S., Rosenthal. G. 2017. Disturbance-grazer-vegetation interactions maintain habitat diversity in mountain pasture-woodlands. Ecological Modelling 359 (2017) 301–310. https://doi.org/10.1016/j.ecolmodel.2017.06.012
  4. Peringer, A., Gillet, F., Rosenthal, G., Stoicescu, I., Patru-Stupariu, I., Stupariu, M.S. & Buttler, A. 2017. Landscape-scale simulation experiments test Romanian and Swiss management guidelines for mountain pasture-woodland habitat diversity. Ecological modelling 330 : 41-49. https://doi.org/10.1016/j.ecolmodel.2016.03.013
  5. Puissant, J., Mills, RTE., Robroek, BJE., Gavazov, K., Perrette, Y., De Danieli, S., Spiegelberger, T., Buttler. A., Brun, J-J., Lauric Cécillon, L. 2017. Climate change effects on the stability and chemistry of soil organic carbon pools in a subalpine grassland. Biogeochemistry 132: 123-139. https://doi.org/10.1007/s10533-016-0291-8 .
  6. Peringer, A., Schulze, K.A., Stupariu, I., Stupariu, M.S., Rosenthal, G., Buttler, A. & Gillet, F. 2016. Multi-scale feedbacks between tree regeneration traits and herbivore behavior explain the structure of pasture-woodland mosaics. Landscape Ecology 31(4), 913-927. https://doi.org/10.1007/s10980-015-0308-z.
  7. Puissant, J., Cécillon, L., Mills, R.T.E., Robroek, B.J.M. Gavazov, K., De Danieli, S., Spiegelberger, T., Buttler, A., Brun, J.J. 2015. Seasonal influence of climate manipulation on microbial community structure and function in mountain soils. Soil Biology and Biochemistry 80:296–305. https://doi.org/10.1016/j.soilbio.2014.10.013
  8. Gavazov, K., Mills, R., Spiegelberger, T., Lenglet, J., Buttler, A. 2014. Biotic and abiotic constraints on the decomposition of Fagus sylvatica leaf litter along an altitudinal gradient in contrasting land-use types. Ecosystems 17 : 1326-1337. https://doi.org/10.1007/s10021-014-9798-9
  9. Mills, R., K. Gavazov, T. Spiegelberger, D. Johnson and A. Buttler 2014. Diminished soil functions occur under simulated climate change in a sup-alpine pasture, but heterotrophic temperature sensitivity indicates microbial resilience. Science of the Total Environment, vol. 473–474(0), p. 465-472. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2013.12.071
  10. Gavazov, K., Spiegelberger, T. and Buttler, A. 2014. Transplantation of subalpine wood-pasture turfs along a natural climatic gradient reveals lower resistance of unwooded pastures to climate change compared to wooded ones. Oecologia (174) : 1425-1435. DOI 10.1007/s00442-013-2839-9.
  11. Huber, R., H. Bugmann, A. Buttler and A. Rigling. 2013. Sustainable Land-use Practices in European Mountain Regions under Global Change: an Integrated Research Approach. Ecology and Society 18 (3): 37. [online] URL: http://www.ecologyandsociety.org/vol18/iss3/art37/
  12. Huber, R., A. Rigling, P. Bebi, F. Simon Brand, S. Briner, A. Buttler, C. Elkin, F. Gillet, A. Grêt-Regamey, C. Hirschi, H. Lischke, R. Werner Scholz, R. Seidl, T. Spiegelberger, A. Walz, W. Zimmermann and H. Bugmann. 2013. Sustainable Land Use in Mountain Regions Under Global Change: Synthesis Across Scales and Disciplines. Ecology and Society 18 (3): 36. [online] URL: http://www.ecologyandsociety.org/vol18/iss3/art36/
  13. Peringer A., Siehoff S., Chételat J., Spiegelberger T., Buttler A. & Gillet F. 2013. Past and future landscape dynamics in pasture-woodlands of the Swiss Jura Mountains under climate change. Ecology and Society, 18, 3: 11. [online] URL: http://www.ecologyandsociety.org/vol18/iss3/art11/
  14. Huber R., Briner S., Peringer A., Lauber S., Seidl R., Widmer A., Gillet F., Buttler A., Bao Le Q. & Hirschi C. 2013. Modeling social-ecological feedback effects in the implementation of payments for environmental services in pasture-woodlands. Ecology and Society, 18, 2: 41. DOI:10.5751/ES-05487-180241. [online] URL: http://www.ecologyandsociety.org/vol18/iss2/art41/
  15. Gavazov, K. S., A. Peringer, A. Buttler, F. Gillet and T. Spiegelberger. 2013. Dynamics of Forage Production in Pasture-woodlands of the Swiss Jura Mountains under Projected Climate Change Scenarios. Ecology and Society 18 (1): 38. [online] URL: http://www.ecologyandsociety.org/vol18/iss1/art38/
  16. Chételat, J., M. Kalbermatten, K. S.M. Lannas, T. Spiegelberger, J.-B. Wettstein, F. Gillet, A. Peringer and A. Buttler. 2013. A Contextual Analysis of Land-Use and Vegetation Changes in Two Wooded Pastures in the Swiss Jura Mountains. Ecology and Society 18 (1): 39. [online] URL: http://www.ecologyandsociety.org/vol18/iss1/art39/
  17. Buttler A., Gavazov K., Peringer A., Siehoff S., Mariotte P., Wettstein J.-B., Chételat J., Huber R., Gillet F. & Spiegelberger T., 2012. Conservation des pâturages boisés du Jura: défis climatiques et agro-politiques. Recherche Agronomique Suisse 3 (7-8): 346-353. In German : Buttler A., Gavazov K., Peringer A., Siehoff S., Mariotte P., Wettstein J.-B., Chételat J., Huber R., Gillet F. & Spiegelberger T., 2012. Erhaltung der Wytweiden im Jura: Klimatische und agrarpolitische Herausforderungen. Agrarforschung 3 (7-8): 346-353. https://www.agrarforschungschweiz.ch/artikel/2012_0708_f_1789.pdf
  18. Huber R., Bebi P., Briner S., Bugmann H., Buttler A., Grêt-Regamey A., Hirschi C., Scholz R.W., Zimmermann W. & Rigling A., 2012. MOUNTLAND: Changements climatiques et utilisation durable du sol en montagne. Recherche Agronomique Suisse 3 (7-8): 340-345, 2012. In German : Huber R., Bebi P., Briner S., Bugmann H., Buttler A., Grêt-Regamey A., Hirschi C., Scholz R.W., Zimmermann W. & Rigling A., 2012. MOUNTLAND: Klimawandel und nachhaltige Landnutzung im Berggebiet. Agrarforschung 3 (7-8): 340-345. https://www.agrarforschungschweiz.ch/artikel/2012_0708_f_1788.pdf

Publications in not cited peer reviewed journals :

  1. Buttler, A., Spiegelberger, T,. Chételat, J., Kalbermatten, M., Lannas, K., Peringer, A., Wettstein, J.-B., Gillet, F. 2012. Evolution récente et future des paysages sylvo-pastoraux du Parc Jurassien Vaudois. Schweiz. Z. Forstwes. 163(12): 469-480.
  2. Huber, R., Bebi, P., Briner, S., Bugmann, H., Buttler, A., Grêt-Regamey, A., Hirschi, C., Zimmermann, W., Rigling, A. 2012. Waldausdehnung in zwei Regionen des Schweizer Berggebiets: eine integrative Analyse. Schweiz. Z. Forstwes. 163(12): 502-511.
  3. Peringer A., Gillet F., Spiegelberger T. & Buttler A. 2011. Vegetation dynamics in pasture‐woodland landscapes under climate change. In: Minden V. (ed.), Ecological functions, patterns, processes, Verhandlung der Gesellschaft für Ökologie, Band 41, 5-9 September 2011, Oldenburg, Germany. p. 216.

Chapter in books:

  1. Peringer, A., Schulze, K.A., Stupariu, I., Stupariu, M.-S., Buttler, A., Gillet, F. & G. Rosenthal. 2015. Klimawandel-angepasstes, post-konservatives Management halb-offener Weidelandschaften. In: Feit, U. & H. Korn (Hrsg.): Treffpunkt Biologische Vielfalt, Band XIV, BfN-Skripten, ISBN 978-3-89624-132-0.
  2. Buttler, A. & A. Peringer. 2014. Pattern and processes at various spatio-temporal scales and adaptation to climate change. In: Hartel, T. & T. Plieninger (eds.): European wood pastures in transition: a social-ecological approach. Routledge, Abingdon, UK (2014) ISBN-10: 0415869897 | ISBN-13: 978-0415869898.
  3. Buttler, A. 2014. Grasslands in silvopastoral mountain ecosystems, in: Grasslands biodiversity and conservation in a changing world. Mariotte, P. & Kardol. P. (Eds). Nova Publisher, New York, ISBN 978-1-61761-619-8, p. 187-217.

Proceedings of international conferences:

  1. Peringer A., Gillet F., Siehoff S., Spiegelberger T., Buttler (2012) Climate-driven landscape patterns in pasture-woodland landscapes of the Swiss Jura. Oral presentation at 42nd Annual Meeting of the Ecological Society of Germany, Austria and Switzerland, 10 – 14 September 2012, in Lüneburg, Germany.
  2. Peringer, Alexander, Gillet, Francois, Siehoff, Silvana, Spiegelberger, Thomas and Alexandre Buttler. Climate-driven landscape patterns in pasture-woodland landscapes of the Swiss Jura. Oral presentation and abstract at the 42nd Annual Meeting of the Ecological Society of Germany, Austria and Switzerland, session: Spatial patterns and ecological processes.

Proceedings of national conferences:

  1. Gavazov K., Mills R.T.E, Durand H., Spiegelberger T., Buttler A. (2012) Soil respiration and microbial biomass constrained by warmer winter climate and reduced snow cover in transplanted subalpine pasture turfs. Poster presentation at Swiss Geoscience Meeting, 15-16 November 2012, Bern, Switzerland.
  2. Mills R.T.E., Durand H., Gavazov K., Spiegelberger T., Buttler A. (2012) Snow-cover effects on substrate-induced respiration and SOM density fractions in transplanted pasture soils. Oral presentation at Swiss Geoscience Meeting, 15-16 November 2012, Bern, Switzerland.

Publications for a broader audience:

  1. Buttler, A. et al. Evolution récente et future des paysages sylvo-pastoraux du Jura vaudois. Infoletter Forum Landschaft 1(13) : 7.
  2. Spiegelberger, T., Gavazov, K., Buttler, A. 2010. Réchauffement en montagne. Aus der Forschung. Geosciences actuel 4/2010.
  3. Gavazov, K., Spiegelberger, T., Buttler, A. 2010. Research higlight : Mountland – successful experiment set up in the Jura Mountains. Competence Center Environment and Sustainability-CCES, Newsletter 15, July 1.

    Major press releases:

    1. La montagne à l’épreuve du changement. Le Monde, Planète, 26-27 février 2012 (P. Le Hir).
    2. Swiss soil reveals climate change in mountain ecosystems – Low-tech experiment produces accurate data on threat to plant biodiversity and may also help with carbon capture. The Guardian Weekly, Tuesday 20 March 2012 (P. Le Hir).

    Other press releases:

    1. Pâturages soumis au régime sec. La Côte (Jocelyne Laurent), 2015.
    2. Wytweiden sind ein Gewinn für Menschen und Natur. Tierwelt 36, 3 sept. 2015 (Niklaus Salzmann).
    3. Les paysages jurassiens en mutation. La Côte 14 février 2013 (S. Guggenheim).
    4. Les pâturages boisés souffrent de la hausse des températures. Terre et Nature 30 juin 2011 (Alexander Zelenka).
    5. Les pâturages boisés à l’essai. Agriculture de Montagne, des solutions à l’étude sur le réchauffement climatique. Journal La Côte, 14 octobre 2011 (Bernard Messerli).
    6. Quand les arbres l’emportent sur les sapins. Medias et communication EPFL, Journal Flash, 02 :16-17, 15.02.2011 (S. Perrin).

    Film production:

    1. Movie “Georges et Marguerite” (Vacca helvetica et homo sapin) 2010, scénario by Buttler, A., Vandenberghe, Ch. and Corboz, B., realisation by Jéquier, C. et Weber, V.