Interactions plantes-pollinisateurs et reproduction sexuée en habitat fragmenté : le cas d'un arbuste à floraison massive

Plant-pollinator interactions and mating system in fragmented habitat : the case study of a mass-flowering shrub

• Auteur / Autrice : Chloé Delmas
• Direction : Nathalie Escaravage, André Pornon
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Ecologie, biodiversité et évolution
• Date : Soutenance en 2012
• Etablissement(s) : Toulouse 3

Mots clés

Mots clés contrôlés

Endogamie (biologie)

Changement global de l'environnement

Plantes -- Fécondation

Mots clés libres

Autofécondation

Assurance de reproduction

Communauté

Dépression de consanguinité

Evolution des systèmes de reproduction

Fragmentation

Interactions plantes-pollinisateurs

Limitation en pollen

Résumé

Il est maintenant reconnu que les changements globaux actuels ont un impact négatif sur les populations de plantes et de pollinisateurs. Pourtant, les conséquences écologiques et évolutives d'une limitation en partenaires sexuels et/ou en pollinisateurs sur les systèmes de reproduction des plantes ont été peu étudiées à ce jour. Notre contribution à cet enjeu scientifique porte ainsi sur l'étude de la limitation de la pollinisation le long d'un gradient de ressources florales chez un arbuste autocompatible à floraison massive (Rhododendron ferrugineum). Les causes de cette limitation et ses conséquences sur la reproduction sexuée du rhododendron y sont explorées au moyen d'une approche multiple comprenant : la description des interactions plantes-pollinisateurs à l'échelle de la communauté, l'étude des charges polliniques transportées et déposées par les pollinisateurs et la caractérisation de la pollinisation et du système de reproduction de R. Ferrugineum. Les mécanismes écologiques et évolutifs (intrinsèques à cette espèce ou liés à la communauté environnante de plantes) susceptibles de compenser la limitation de la pollinisation sont également examinés. Nous mettons en évidence que l'abondance des pollinisateurs diminue substantiellement avec la réduction des ressources florales de R. Ferrugineum. Toutefois, grâce à sa forte attractivité, ce dernier monopolise les pollinisateurs de la communauté compensant ainsi l'effet négatif de l'isolement. La limitation de la pollinisation (transfert de pollen) de R. Ferrugineum, est principalement due à une faible disponibilité en pollinisateurs lorsque les ressources florales sont abondantes (compétition intraspécifique) et à une faible disponibilité en partenaires sexuels lorsque les ressources florales sont réduites (autre extrémité du gradient). Notre étude démontre que la limitation en pollinisateurs et la limitation en partenaires conduisent à deux modes de pollinisation contrastés (respectivement allogamie / autogamie facilitée) et à une variation du succès reproducteur (faible / élevé) et du taux d'autofécondation (faible / élevé) de R. Ferrugineum. Toutefois, aucun changement évolutif du système de reproduction vers l'autofécondation spontanée n'a été observé en réponse à cette limitation en transfert de pollen, quelle que soit son origine (pollinisateurs / partenaires). Cette étude démontre clairement l'intérêt d'utiliser une approche holistique pour étudier les conséquences des changements globaux sur l'évolution du système de reproduction et le potentiel adaptatif des plantes. La très forte dépression de consanguinité et les pressions de sélection liées à l'attraction des pollinisateurs favorisant tant l'autogamie facilitée que l'allogamie, semblent fortement contraindre l'évolution du système de reproduction des espèces pérennes à floraison massive.

There is increasing evidence that global changes negatively impact plant and pollinator populations. However, the ecological and evolutionary consequences of pollinator and mate limitations on plant mating system have been poorly studied. To contribute to this scientific challenge, we study the importance of pollination failure in a self-compatible and mass-flowering shrub (Rhododendron ferrugineum) along a gradient of floral display size. To explore the causes of pollination failure and the consequences on the reproductive success of this focal species, we used an integrative approach including: the study of plant-pollinator interactions at the community scale, pollinator and stigmatic pollen load analyses and the pollination and mating system of the focal species. We also examine, at the species and community levels, the ecological and evolutionary processes that might be able to alleviate pollination failure. We evidence that pollinator abundance substantially decreased with decreasing R. Ferrugineum floral display size. Nevertheless, this highly attractive species monopolizes pollinators from the surrounding community, mitigating the negative consequences of plant isolation. Pollination failure, assessed by pollen transfer limitation in R. Ferrugineum, is due to low pollinator availability in patches with large floral display sizes (intraspecific competition) while it is due to low conspecific plant availability in patches with small floral display sizes. Our study highlights that pollinator versus mate limitation resulted in contrasted pollination modes (allogamy / facilitated autogamy, respectively), reproductive success (low / high) and selfing rate (low / high). Contrary to our expectations, no evolutionary shift has been observed towards a higher frequency of spontaneous self-fertilization in response to pollen transfer limitation due to either pollinator or mate limitation. This study clearly demonstrates the relevance of using holistic approaches to assess global changes consequences on mating system evolution and adaptive potential of plant species. High inbreeding depression and selective pressures on pollinator attractive structures, allowing both facilitated selfing and outcrossing, are likely to prevent mating system evolution in long-lived mass-flowering species.