Effets bottom-up et top-down des variations de fertilisation et d'irrigation sur des réseaux tri-trophiques en agroécosystèmes

Bottom-up effects of fertilization and irrigation on plant-herbivorous insect-natural enemy tri-trophic interactions in agroecosystems

• Auteur / Autrice : Peng Han
• Direction : Éric Wajnberg, Nicolas Desneux
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biologie des interactions et écologie
• Date : Soutenance le 23/09/2014
• Etablissement(s) : Nice
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences de la vie et de la santé (Sophia Antipolis, Alpes-Maritimes)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut Sophia Agrobiotech (Sophia Antipolis, Alpes-Maritimes) - Institut Sophia Agrobiotech
• Jury : Président / Présidente : Claire Lavigne
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Éric Wajnberg, Nicolas Desneux, Claire Lavigne, Philippe Giordanengo, Yvan Rahbé, Christine Cousteau
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Philippe Giordanengo, Yvan Rahbé

Mots clés

Mots clés contrôlés

Écologie agricole

Lutte biologique contre

Ennemis des cultures

Relations insecte-plante

Eau

Azote

Mots clés libres

Azote

Eau

Interactions plantes-insectes

Lutte biologique

Lutte intégrée des ravageurs

Agroécosystèmes

Nitrogen

Water

Bottom-up

Top-down

Plant-insect interactions

Biological control

Integrated pest management

Agroecosystems

Résumé

Le système « plante-ravageur-ennemi naturel » fournit un modèle de base idéal pour comprendre comment les communautés d'arthropodes sont structurées et comment les interactions (directes et indirectes) entre les différents acteurs contribuent à façonner la structure des communautés. Dans les agroécosystèmes, les forces "top-down" correspondent aux effets de contrôle que les organismes arthropodes des niveaux trophiques supérieurs (par exemple, les prédateurs) ont sur les espèces des niveaux inférieurs (par exemple, leurs proies). Les communautés d'arthropodes peuvent également être influencées par des forces "bottom-up" induites par des variations dans les régimes de fertilisation ou d'irrigation ou par des variations de certains traits des plantes (résistance aux herbivores ou adaptations aux stress environnementaux). De plus, les forces "bottom-up" peuvent affecter l'impact "top-down" des ennemis naturels sur les herbivores soit directement (par exemple, les effets sur prédateur omnivore) ou médiées par les insectes herbivores intermédiaires. Dans ce contexte, les objectifs de cette thèse ont été de comprendre comment les variations de l'apport des ressources dans les agroecoécosytsèmes (disponibilité en azote et en eau) peuvent influencer les interactions entre les plantes, les herbivores et les ennemis naturels. Cette question a été étudiée aussi bien à l'échelle individuelle (traits d'histoire de vie des insectes) que populationnelle (dynamique des populations). Les études ont été réalisées sur deux agroécosystèmes basés sur les cultures de la tomate et du coton.

The “Plant-herbivorous insect-natural enemy” system provides an ideal basic model to understand how the plant-inhabiting arthropod communities are structured and how various mechanisms (i.e. direct and indirect interactions) contribute to shape the community structure. In agro-ecosystems, top-down forces encompass the controlling effects that arthropod organisms of the higher trophic level (e.g., predators) have on species at the next lower level (e.g., prey). Arthropod communities may also be influenced by bottom-up forces induced by environmental variations (e.g. fertilization or irrigation regimes) or plant traits (plant insect-resistance or plant-adaptive traits). Furthermore, bottom-up forces may affect top-down forces on herbivores either directly (e.g., effects on omnivorous predator) or mediated by the intermediate herbivorous insects. In this context, the aims of the PhD study were to disentangle how variations in resource inputs (i.e. nitrogen and water availability) affect interactions among plant, herbivores and their natural enemies at both the individual (life-history traits) and population (population dynamic) levels. The studies were carried out on two agrosystems based on tomato and cotton. On tomato, the system 'Solanum lycopersicum L - leafminer Tuta absoluta - omnivorous predator Macrolphis pygmaeus' was used under laboratory and greenhouse conditions in France. We found strong evidence of bottom-up effects of nitrogen and/or water inputs on the herbivore and the omnivorous predator. Feeding ecology of the predator was also strongly influenced by water availability.