Variabilité génétique et phénotypique de deux espèces invasives : patrons, déterminants et implications pour le fonctionnement des écosystèmes dulçaquicoles

Genetic and phenotypic variability within two invasive species : patterns, determinants and consequences on freshwater ecosystem functioning

• Auteur / Autrice : Iris Lang
• Direction : Julien Cucherousset, Géraldine Loot
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Ecologie, biodiversité et évolution
• Date : Soutenance le 04/12/2020
• Etablissement(s) : Toulouse 3
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences écologiques, vétérinaires, agronomiques et bioingénieries (Toulouse)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Evolution et Diversité Biologique (Toulouse ; 2003-2023)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Perturbations écologiques

Plantes -- Variabilité

Plantes envahissantes

Mots clés libres

Variation intraspécifique

Invasions biologiques

Procambarus clarkii

Faxonius limosus

Microsatellites

Isotopes stables

Morphométrie géométrique

Processus évolutifs

Intraspecific variation

Biological invasions

Procambarus clarkii

Faxonius limosus

Microsatellites

Stable isotopes

Geometric morphometrics

Evolutionary processes

Résumé

L'importance de la variabilité intraspécifique dans le fonctionnement des écosystèmes est maintenant reconnue. Dans le contexte des invasions biologiques, qui impactent fortement les processus écologiques, il est donc important de décrire les patrons de variabilité génétique et phénotypique et d'en identifier les déterminants, afin de mieux comprendre les conséquences des individus invasifs sur les écosystèmes natifs. Nous avons mis en évidence une très grande variabilité intraspécifique au sein et entre populations de deux espèces d'écrevisses invasives aux traits d'histoires de vie et aux histoires de colonisation différentes, Procambarus clarkii et Faxonius limosus. Les deux espèces possédaient des patrons de variabilité génétique et phénotypique différents. Nous avons montré que les principaux déterminants de la variabilité inter populationnelle étaient la durée d'invasion et les conditions environnementales. Les analyses génétiques nous ont permis d'identifier les routes locales d'invasion pour P. clarkii, qui possédait une grande variabilité génétique, tandis que pour F. limosus, qui avait une faible variabilité génétique, il était plus complexe d'inférer les routes locales d'invasion. Nous avons montré que des processus neutres et adaptatif avaient façonné la variabilité phénotypique en différentes proportions pour chaque espèce. Ensuite, nous avons mis en évidence l'existence d'un polymorphisme de ressource stable le long de l'axe benthique littoral-pélagique au sein de populations de P. clarkii, ce qui suggérait que des individus avaient des impacts différents sur le fonctionnement de l'écosystème entre les chaînes trophiques littorales et pélagiques. Enfin, dans un contexte expérimental avec une approche multi-traits sur des individus provenant d'une population sympatrique, nous avons montré que la structure de covariation de traits différait entre les deux espèces. Nos résultats suggèrent que P. clarkii aurait des impacts plus prédictibles que F. limosus, et qu'elle pourrait affecter plus de processus écologiques ou impacter plus fortement le fonctionnement de l'écosystème par rapport à F. limosus. Globalement, les résultats du présent travail soulignent l'importance d'intégrer la variabilité intraspécifique dans le contexte des invasions biologiques, afin de mieux comprendre et évaluer leurs impacts sur le fonctionnement des écosystèmes.

Intraspecific variability is now recognized for its importance on ecosystem functioning. In the context of biological invasions, which can strongly impact ecological processes, it is of high importance to understand the determinants and the patterns of genetic and phenotypic variability to fully apprehend the consequences of invasive individuals on recipient ecosystems. We demonstrated a high variability among and within populations of two crayfish species, Procambarus clarkii and Faxonius limosus, with distinct life-history traits and colonization histories in a narrow-invaded area. We highlighted that colonization history and environmental conditions were the main drivers of the contrasting patterns of genetic and phenotypic variability between the two species. Genetic analyses provided a great inference of local invasion pathways for P. clarkii, which had a great genetic variability, compared to F. limosus for which the local invasion pathways were more cryptic. We found that neutral and adaptive processes shaped the phenotypic variability of the two species in differing proportions. Then, we demonstrated the existence of a stable resource polymorphism along the benthic littoral-pelagic axis within populations of P. clarkii, suggesting that invaders could have contrasting impacts on ecosystem functioning between littoral and pelagic trophic chains. Finally, in an experiment context using a multi-traits approach, we demonstrated that the structure of trait covariations differed between species in a sympatric population, suggesting that P. clarkii impacts would be more predictable than F. limosus, and that P. clarkii could affect a higher range of ecological processes or impact the ecosystem functioning with a greater intensity than F. limosus. Overall, our findings stress the need to integrate intraspecific variability in the context of biological invasions to better understand their impacts on ecosystem functioning.