Ecologie des plantes et des pollinisateurs dans les prairies calcaires le long d'un gradient latitudinal en France : diversité des espèces et structure des réseaux d'interaction plantes-pollinisateurs
(Ecology of plants and pollinators in calcareous grasslands along a latitudinal gradient in France: species diversity and the structure of plant-pollinator interaction networks)

URL d'accès : http://ori-nuxeo.univ-lille1.fr/nuxeo/site/esupver...

Auteur(s):  Manincor, Natasha de
Date de soutenance : 25/06/2019
Éditeur(s) : Université Lille1 - Sciences et Technologies 

Langue : Anglais
Directeur(s) de thèse :  Massol, François ; Dufaÿ, Mathilde
Laboratoire : Evolution, Ecologie, Paléontologie (EVO-ECO-PALEO)
Ecole doctorale : École doctorale Sciences de la matière, du rayonnement et de l'environnement (Villeneuve d'Ascq)

Classification : Sciences de la vie, biologie, biochimie
Discipline : Biologie de l'environnement, des populations, écologie
Mots-clés : Gradient latitudinal
Écologie -- Réseaux d'interactions -- Base de données
Pollinisation -- Variations saisonnières
Insectes pollinisateurs
Biodiversité -- Variations saisonnières
Fleurs -- Odeurs
Pollen -- Identification
Écologie des prairies
Traits fonctionnels
Mutualisme (biologie)

Résumé : Dans le contexte actuel de crise de la biodiversité et des risques associés de dégradation des services écosystémiques, les réseaux plantes-pollinisateurs sont parmi les réseaux mutualistes les plus étudiés. Sans pollinisateurs, de nombreuses plantes sauvages et cultivées ne pourraient pas se reproduire. Il est important de comprendre les réseaux plantes-pollinisateurs si nous souhaitons empêcher la destruction des interactions de pollinisation et des services écosystémiques connexes. Dans ces réseaux, les espèces doivent être présentes au même endroit et au même moment pour interagir. En France, l'abondance, la richesse des plantes et des pollinisateurs diffèrent le long du gradient latitudinal, qui correspond aux variations naturelles de la biodiversité. Ces variations pourraient potentiellement affecter la structure du réseau. En outre, les réseaux d'interactions sont souvent décrits sur la base de données agrégées dans le temps, mais en réalité les interactions varient dans le temps. Les grands ensembles de données sur les interactions plantes-pollinisateurs, couvrant toute la saison de floraison ou plusieurs années et permettant des comparaisons pertinentes entre les réseaux le long du gradient environnemental, sont rares. En raison de leur complexité et de leur variation interannuelle, la plupart des études sur les réseaux mutualistes se sont concentrées sur la comparaison des mesures classiques des réseaux qui sont toutes influencées par la taille des réseaux (le nombre d'espèces). De plus, la plupart de ces réseaux sont fondés sur des interactions observées sur le terrain, ce qui fait que certains liens ne sont pas observés. Ainsi, ces réseaux représentent un sous-échantillon d'interactions possibles, ce qui nécessite l'élaboration de nouvelles approches méthodologiques pour mieux explorer les processus écologiques qui déterminent les interactions entre les espèces. L'objectif général de cette étude est de comprendre et d'aider à prédire les effets des changements environnementaux sur les communautés de plantes et de pollinisateurs en étudiant les associations plantes-pollinisateurs selon un gradient environnemental. Je fournis et analyse ici une nouvelle base de données constituée de données géolocalisées caractérisant les associations plantes-pollinisateurs au niveau de l'espèce, la variation spatiale de la structure des communautés et l'assemblage des traits, en me concentrant sur six prairies calcaires le long d'un gradient latitudinal en France. J'ai d'abord comparé la variation de la diversité taxonomique dans l'espace (inter et intra-région) et dans le temps (tout au long de la saison). Ensuite, j'ai utilisé une nouvelle approche méthodologique pour comparer des réseaux de tailles différentes et pour étudier les conséquences des gradients environnementaux sur la probabilité d'interaction plante-pollinisateur. Pour comprendre à quel point notre vision des réseaux échantillonnés selon des méthodes classiques est déformée, j'ai construit des réseaux d'interaction plus complets en utilisant le pollen trouvé sur les insectes. Enfin, j'ai étudié le mécanisme de variation géographique des odeurs florales et les différences entre les populations liées à la variation de la communauté des pollinisateurs. En raison de la complexité et variabilité des interactions plantes-pollinisateurs, notre étude a souligné l'importance de tenir compte de toute la saison de floraison et de la période de vol des insectes, en utilisant des identifications au niveau de l'espèce, afin de démêler le rôle écologique des espèces et les variations du réseau. L'utilisation d'une nouvelle approche méthodologique nous a permis de faire des comparaisons de réseaux le long du gradient environnemental et de diversité en évitant des problèmes de circularité. La grande quantité de données fournies dans cette thèse a permis d'effectuer des comparaisons à différents niveaux, du réseau dans son ensemble aux variations entre populations d’une même espèce.


Résumé (anglais) : In the current context of biodiversity crisis and the associated risks of ecosystem service failure, plant-pollinator networks are among the most studied mutualistic networks. Without pollinators, many plants could not reproduce and set seed, and 70% of agricultural production directly depends on them. However, pollinating insects constitute some of the terrestrial taxa most affected by global changes. As such, understanding plant-pollinator networks is of particular relevance if we are to prevent catastrophic disruption of pollination interactions and associated ecosystem services. In plant-pollinator networks, species need to be present in the same site and at the same moment for interactions to occur. In France, plant and pollinator abundance, richness and presence differ along the latitudinal gradient, which correspond to natural variations in biodiversity, and these variations could potentially affect network structure. Moreover, interaction networks are often reported based on temporally aggregated data, but in truth pollination interactions are not static and vary in time, since different plant and pollinator species display different phenologies. Large datasets on plant-pollinator interactions which comprise the entire flowering season or multiple years and allow relevant comparisons among networks along environmental gradient are rare. Due to their complexity and variation among years, most studies of mutualistic networks have focused on predicting and comparing classic network metrics which are all influenced by network size, i.e. the number of plant and insect species. Furthermore, most of these networks are based on interactions observed in the field, and thus some existing links between species remain unobserved. As such, visit-based networks represent a subsample of possible interactions, which call for the development of new methodological approaches to better explore the ecological processes determining species interactions. The general aim of this study is to understand and help predict the effects of environmental changes on plant and pollinator communities by studying plant-pollinator associations along an environmental gradient. Here, I provide and analyse a new database made of geo-localized data characterizing plant-pollinator associations at the species level, spatial variation in community structure and trait assemblage, focusing on six different calcareous grasslands along a latitudinal gradient in France. I first compared the taxonomical diversity variation in space (between and within region) and time (along the season). Then, I used a new methodological approach to compare networks of different size and to study the consequences of environmental gradients on plant-pollinator interaction probability. To understand how much distorted is our vision of plant-pollinator networks sampled following classic methods, I built more complete interaction networks using the pollen found on insects. Finally, I studied the mechanism behind geographical variation of floral scents and among-populations differences linked to the variation in the pollinator community. Because of the complexity and variation of plant-pollinator interactions, our study highlighted the importance to consider the entire flowering season and insects flying period, using species-level identifications, to disentangle the ecological species' role and the network variations. The use of new methodological approach allowed us to make networks comparison along the environmental and diversity gradient avoiding data circularity. The high amount of data provided in this thesis permitted to make comparisons at different level, from the entire network to species-specific variation among-populations.


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