Histoire évolutive et diversité adaptative du pin noir, Pinus nigra Arn., à l'échelle de son aire de répartition

Natural history and adaptive diversity of the European black pine, Pinus nigra Arn., within its natural range

• Auteur / Autrice : Guia Giovannelli
• Direction : Bruno Fady, Frédéric Guibal
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences de l'environnement. Ecologie
• Date : Soutenance le 27/04/2017
• Etablissement(s) : Aix-Marseille
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences de l'Environnement (Aix-en-Provence ; 1996-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Ecologie des Forêts méditerranéennes (Avignon) - Institut méditerranéen de la biodiversité et d’écologie marine et continentale (Marseille ; 2012-....)
• Jury : Président / Présidente : Virginie Baldy
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Brigitte Musch-Demesure
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : François Lebourgeois, Nathalie Machon

Mots clés

Mots clés contrôlés

Biodiversité

Dendrochronologie

Phylogénie

Adaptation (biologie)

Évolution (biologie)

Écologie

Pin noir

Mots clés libres

Phylogénie

Taxonomie

Changement climatique

Dendrochronologie

Modélisation

Phylogeny

Taxonomy

Climate change

Dendrochronology

Modeling

Résumé

Le pin noir (Pinus Nigra Arn.) est un arbre forestier de première importance pour la foresterie européenne. Son aire de répartition péri-méditerranéenne est vaste et morcelée et ses exigences écologiques sont de grande amplitude. La taxonomie de cette espèce collective caractérisée par plusieurs sous-espèces, son histoire évolutive et sa diversité adaptative ont été explorées selon quatre approches : phylogénétique, génétique des populations, génétique quantitative et modélisation sous changement climatique. Nous avons exploré la diversité génétique de 19 populations de pin noir couvrant l’aire de répartition géographique de l’espèce et nous avons revu les relations phylogénétiques qui les caractérisent. La variabilité génétique du pin noir a été étudiée pour fournir de nouveaux aperçus sur la différenciation entre ses populations, pour fournir des hypothèses sur leur origine géographique et pour clarifier la taxonomie de l’espèce. La différenciation génétique du pin noir a été investiguée aussi par un trait lié à la fitness, la croissance radiale, pour comprendre si la variabilité entre provenances/sous-espèces était principalement due à la plasticité phénotypique ou à la diversité génétique. La réponse du pin noir au climat a ensuite été investiguée par une approche de dendrochronologie conduite à trois niveaux : individu, provenance et sous-espèce. Les différences de croissance radiale entre provenances ont été aussi utilisées pour comprendre comment le pin noir pourrait s’adapter au climat futur par une approche de modélisation de niche.

The European black pine (Pinus nigra Arn.) is an ecologically and economically important forest tree, discontinuously and often patchily distributed across different ecological environments and climatic conditions in Europe and around the Mediterranean Basin. The taxonomy of this collective species, where many subspecies have been described, its evolutionary history and its adaptive diversity were investigated following four different approaches: phylogenetic, population genetics, quantitative genetics and modeling under climate change. We firstly explored the genetic diversity of 19 natural populations of P. nigra covering the maximum geographic extent of the species and reviewed the phylogenetic relationships characterizing them. The genetic variability of the European black pine was investigated with the particular aim of providing new insights on population differentiation and on their geographic origin and for clarifying the taxonomy of the species. P. nigra differentiation was also investigated for a fitness related trait, radial growth, with the aim of understanding whether phenotypic plasticity or genetic diversity was mainly responsible for the patterns observed. Dendrochronology was then used to examine the reaction of P. nigra to climate variation. Using niche modeling tools, differences in radial growth between provenances were also used to understand how P. nigra might adapt to future climates.