Processus écologiques et évolutifs impliqués dans le succès de l'introduction de Quercus rubra L. en Europe

Ecological and evolutionary processes involved in the success of Quercus rubra L. introduction in Europe

• Auteur / Autrice : Nastasia Merceron
• Direction : Antoine Kremer, Annabel Porté, Arnaud Monty
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Ecologie évolutive, fonctionnelle et des communautés
• Date : Soutenance le 28/11/2016
• Etablissement(s) : Bordeaux en cotutelle avec Université de Liège
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences et Environnements (Talence, Gironde ; 1999-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : BIOdiversité, GEnes et Communautés (Bordeaux)
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Ivan Scotti, Tommaso Sitzia, Brigitte Musch, Thomas Kichey
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Ivan Scotti, Tommaso Sitzia

Mots clés

Mots clés contrôlés

Invasions biologiques

Populations

Plantes -- Régénération (biologie)

Évolution

Europe

Adaptation

Chêne rouge

Mots clés libres

Quercus rubra

Régénération naturelle

Dispersion des glands

Différenciation génétique

Structure des populations

Invasion biologique

Quercus rubra

Natural regeneration

Acorn dispersal

Genetic differentiation

Population structure

Biological invasion

Résumé

Le chêne rouge d’Amérique (Quercus rubra L.) est un arbre originaire d’Amérique du Nord et introduit en Europe à partir de la fin du XVIIème siècle pour l’ornementation et le commerce du bois. Le but de cette thèse est de comprendre les mécanismes écologiques et évolutifs qui contribuent à la dynamique et au succès de l’introduction de Q. rubra en Europe. Nous avons montré que cette espèce naturalisée et plantée dans certains pays européens parvient aisément à se développer de façon naturelle dans les forêts de feuillus et de conifères. La dispersion de ses glands est notamment rendue possible par des animaux fouisseurs-disperseurs, tels que les écureuils et les mulots, qui cependant préfèrent les glands du chêne natif Q. robur. Lors de l’introduction d’une espèce dans un nouvel environnement, des processus évolutifs sont susceptibles de se produire et d’engendrer des modifications phénotypiques et génétiques au sein des populations introduites. Une analyse comparative de la structure et de la diversité génétique des populations natives et introduites de Q. rubra a démontré que seulement deux des trois groupes génétiques de l’aire américaine sont actuellement présents en Europe. Aucun goulot d’étranglement fort n’a été détecté lors de l’introduction des populations en Europe laissant supposer que des introductions multiples ont pu maintenir la diversité génétique dans les populations introduites. Une analyse comparative des traits phénotypiques a permis de montrer que les populations introduites de Q. rubra présentent une croissance supérieure par rapport aux populations natives. Une différenciation génétique au sein des populations introduites est en cours pour le trait de débourrement foliaire suggérant une possible évolution adaptative rapide depuis l’introduction.

Northern Red Oak (Quercus rubra L.) is a tree native to North America and introduced in Europe at the end of the 17th century as an ornamental and forestry species. The aim of this dissertation is to understand the ecological and evolutionary mechanisms contributing to its dynamics and success in Europe. We demonstrated that this species naturalized and planted insome European countries can easily naturally grow in deciduous and conifer forests. Acorn dispersal away from mother-trees was made possible by scatter-hoarding animals such as squirrels and mice that take away acorns, although the animals still preferred acorns of the native oak Q. robur. During species introduction in a new environment, evolutionary processes can occurand lead to phenotypic and genetic changes. A comparative analysis of the genetic structure and diversity of Q. rubra populations from the native and introduced ranges demonstrated that onlytwo of the three genetic clusters encountered in North America are currently present in Europe.No strong bottleneck event was detected during the introduction of Q. rubra populations in Europe suggesting that multiple introductions could have maintained genetic diversity in introduced populations. A comparative analysis of phenotypic traits showed that introduced populations of Q.rubra present a higher growth compared to that of native populations. A genetic differentiation within European populations is on going regarding phenology of leaf budburst suggesting apossible rapid adaptive evolution since introduction.