Dynamique et évolution des métapopulations chez les plantes : l'exemple de Crepis sancta (Asteraceae) en milieu urbain

Dynamics and evolution of plants metapopulations : the example of Crepis sancta in urban field

• Auteur / Autrice : Antoine Dornier
• Direction : Olivier Cheptou, John D. Thompson
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biologie des populations et écologie
• Date : Soutenance en 2008
• Etablissement(s) : Montpellier 2

Mots clés

Mots clés contrôlés

Habitat (écologie) -- Fragmentation

Reproduction végétale

Écologie végétale

Mots clés libres

Métapopulation

Fragmentation

Milieu urbain

Régime de reproduction

Effet Allee

Extinction

Dispersion

Ecologie végétale

Limitation en pollen

Résumé

L'hétérogénéité du milieu conduit à une structuration spatiale des populations à une certaine échelle spatio-temporelle. Ces populations expérimentent des extinctions qui sont contrebalancées par des colonisations. Cette dynamique en métapopulation conditionne la viabilité d'une espèce et la distribution spatiale au sein d'un paysage. En outre, la structure en métapopulation induit des pressions de sélection spécifiques par comparaison à une grande population unique, notamment du fait du caractère transitoire des populations locales. Les petites populations transitoires de Crepis sancta (Asteraceae) aux pieds des arbres d'alignements en milieu urbain ont été étudiées afin d'analyser la dynamique en métapopulation de cette espèce. A l'aide de données d'occupation obtenues sur 4 ans, nous avons paramétré un modèle de métapopulation spatialement réaliste. Parallèlement, l'utilisation de marqueurs génétiques a permis de caractériser les processus de dispersion (pollen/graines). Les déterminants des processus d'extinction, notamment, le rôle de la taille des populations, de la consanguinité et de la connectivité ont été étudiés. Enfin, les conséquences des densités hétérogènes sur l'évolution des systèmes de reproduction ont été étudiées d'un point de vue théorique et expérimental. Nous montrons que l'approche en métapopulation permet de déterminer deux grands types de dynamiques au sein des patchs : soit une dynamique qui repose sur une dispersion locale limitée soit une dynamique qui repose sur une dispersion externe. De manière inattendue de nombreuses graines ne sont pas issues de reproduction locale et pourraient provenir d'une banque de graines dont le rôle reste à étudier. Nous montrons que les processus d'extinction reposent sur des facteurs démographiques et que la dispersion peut diminuer les risques d'extinction. Enfin, nous mettons en évidence l'importance du contexte démographique et de la limitation en pollen dans les processus d'évolution des régimes de reproduction. Nous mettons en évidence la présence d'un effet Allee et nous analysons de manière théorique ses effets sur la sélection de l'autofécondation dans une métapopulation

Landscape heterogeneity induces spatial structure of populations at a given spatiotemporal scale. These populations experiment frequent extinctions that are counterbalanced by colonization events. Metapopulation dynamics determines species viability and population spatial structure. Furthermore, selection pressures in a metapopulation context differ from those in large panmictic populations, in particular due to the transient nature of populations. Small transient populations of Crepis sancta (Asteraceae) around ornamental trees in urban environment have been studied in order to analyze species metapopulation dynamics. From 4 consecutive years occupancy data, a spatially realistic model has been parameterized. Also, genetics markers allowed us to describe dispersal processes (seed and pollen). Factors affecting extinction namely population size, inbreeding and connectivity have been studied. Finally, consequences of heterogeneous densities on mating system have been studied both both theoretically and experimentally. We show that metapopulation framework allows us to describe two general patch dynamic scenarios : a patch dynamic where local dispersal does matter in one site and a second scenario where external colonization account for metapopulation dynamics. Unexpectedly numerous seeds have been found to not come from local reproduction and we hypothesize the existence of a seed bank whose effects remain to be studied. Demographic factors explain extinction and dispersal reduces extinction risk. Finally, we demonstrated the existence of an Allee effect, which underlines the importance of the demographical context on fitness, and we analyzed theoretically its effect on the selection of self-fertilization in a metapopulation