En dehors de la norme : déviation de l'optimalité écologique et originalité fonctionnelle

Outside the norm : deviation from ecological optimality and functional originality

• Auteur / Autrice : Matthias Grenié
• Direction : François Julien Munoz, Cyrille Violle
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Ecologie et biodiversité
• Date : Soutenance le 28/09/2020
• Etablissement(s) : Montpellier
• Ecole(s) doctorale(s) : GAIA (Montpellier ; École Doctorale ; 2015-...)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Centre d'écologie fonctionnelle et évolutive (Montpellier)
• Jury : Président / Présidente : David Mouillot
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : François Julien Munoz, Cyrille Violle, David Mouillot, Sébastien Brosse, Stéphane Dray, Emmanuelle Porcher
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Sébastien Brosse, Stéphane Dray

Mots clés

Mots clés contrôlés

Animaux rares

Écologie fonctionnelle

Traits fonctionnels

Assemblage des communautés (écologie)

Biogéographie

Mots clés libres

Biogéographie

Assemblage des communautés

Échelles de diversité

Traits fonctionnels

Biogeography

Community assembly

Scales of diversity

Functional traits

Résumé

Une hypothèse centrale en écologie fonctionnelle est que certaines combinaisons de traits procurent un taux de croissance maximal dans des conditions environnementales données, et représentent ainsi un optimum fonctionnel. Les valeurs de traits abondantes sont ainsi supposées refléter la meilleure performance des espèces proches de l’optimum. Cependant certains processus, comme les processus neutres, peuvent affecter la présence d'un optimum fonctionnel. Certaines espèces possèdent des combinaisons de traits originales différentes de l'optimum fonctionnel, localement dans les communautés ainsi qu’au sein des bassins d’espèces régionaux. Les objectifs généraux de cette thèse sont (i) de proposer des modèles d'assemblage des communautés prenant en compte les différents processus qui peuvent affecter la présence d'un optimum fonctionnel, (ii) d'identifier des processus précis qui affectent l'optimum fonctionnel à l'aide de ces modèles, (iii) d'identifier les espèces originales fonctionnellement à l'échelle globale et d'étudier leurs déterminants, (iv) d'évaluer la prise en compte de l'originalité fonctionnelle dans la conservation. Dans le premier chapitre nous proposons deux modèles d'assemblages des communautés, l'un couplant processus locaux et régionaux, l'autre s'inspirant des modèles de dynamiques de populations. Dans le deuxième chapitre, nous mettons en avant deux processus qui affectent l'optimum fonctionnel : la saturation d'habitat des espèces et le présence de traits n'étant pas affecté par l'environnement. Dans le troisième chapitre nous proposons un outil pour quantifier l'originalité fonctionnelle, et nous évaluons les relations qui existent entre originalité fonctionnelle régionale et déterminants climatiques. Enfin dans le quatrième chapitre, nous montrons que les espèces rares fonctionnellement sont davantage menacées d'extinction que les autres espèces et que davantage de menaces pèsent sur elles comparées aux espèces communes fonctionnellement. La thèse montre l'importance de la prise en compte des différentes échelles spatiales, temporelles et taxonomiques pour caractériser l'originalité fonctionnelle. La diversité des modèles biologiques utilisés (herbacées, arbres, oiseaux, mammifères et poissons de récifs coralliens) au cours de cette thèse souligne l’intérêt conceptuel de l'originalité fonctionnelle dans des contextes écologiquement variés.

A central hypothesis in functional ecology is that certain trait combinations let individuals have a maximum growth rate in certain environmental conditions, they represent as such a functional optimum. The abundant trait values are thus supposed to reflect the best performance of species close to the optimum. However, some processes, such as neutral processes, can affect the presence of a functional optimum. Some species also harbour original trait combination compared to the functional optimum, locally among communities as well as in regional species pools. The general goals of this thesis are (i) to propose community assembly models to test the influence of different processes that can affect the presence of a functional optimum, (ii) to identify specific processus that affect functional optimum by using these models, (iii) to identify globally original species and study their determinants, (iv) to evaluate the importance of originality in a conservation context. In the first chapter we propose to community assembly models, the first couples regional and local processes, while the second is more inspired by population dynamics model. In the second chapter, we identify two processes that affect the presence of a functional optimum: species habitat saturation and traits not affected by the environment. In the third chapter, we propose a statistical tool to quantify functional originality and we evaluate the relationships betwen regional functional originality and climatic factors. In the fourth chapter, we show that functionally original species are more at threat than other species and that they face more threats than functionally common species. The thesis shows the importance of taking into account multiple spatial, temporal and taxonomic scales to characterize functional originality. The diversity of biological models studied in this thesis (herbs, trees, birds, mammals, and coral reef fishes) underline the conceptual interest of functional originality in diverse ecological contexts.