Dynamiques éco-évolutives dans différents environnements : implications pour la structure et le maintien des communautés écologiques

Eco-evolutionary dynamics in different environments : implication for the maintenance and structure of ecological communities

• Auteur / Autrice : Avril Weinbach
• Direction : Nicolas Loeuille, Elisa Thébault
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Écologie
• Date : Soutenance le 27/05/2021
• Etablissement(s) : Sorbonne université
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences de la nature et de l'Homme - Évolution et écologie (Paris ; 1995-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut d’écologie et des sciences de l’environnement de Paris (1997-....)
• Jury : Président / Présidente : Emmanuelle Porcher
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Claire De Mazancourt
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Åke Brännström, Patrice David

Mots clés

Mots clés contrôlés

Plantes -- Effets du climat

Animaux -- Effets du climat

Modèles écologiques

Interactions multitrophiques (écologie)

Biologie des populations

Changement global de l'environnement

Mots clés libres

Écologie des communautés

Dynamique adaptative

Modélisation

Interactions antagonistes

Interactions mutualistes

Changements globaux

Community ecology

Adaptive dynamics

Modelling

Antagonistic and mutualistic interactions

Global change impacts

Résumé

Les changements environnementaux actuels affectent les espèces, mais aussi leurs interactions au sein des communautés. Leur réponse écologique et évolutive dépend en partie de traits phénotypiques qui affectent le type et l’intensité des interactions. Dans cette thèse, nous explorons l’impact de différents environnements sur les communautés antagonistes (e.g. réseaux trophiques) ou mutualistes (e.g. réseaux plantes-pollinisateurs). Nous suivons l’effet de paramètres environnementaux comme la température, l’abondance et la distribution temporelle d’un ou plusieurs interacteurs sur la réponse de ses partenaires. Nous étudions ainsi les boucles de rétroaction éco-évolutives concernant la taille corporelle, l’investissement dans l’interaction mutualiste ou encore la phénologie de recherche de nourriture. Les interactions antagonistes semblent plus stables que les interactions mutualistes grâce à des boucles de rétroaction éco-évolutives négatives. Les espèces les plus spécialistes sont aussi plus fragiles, souffrant souvent d’un déclin démographique et d’une réponse évolutive réduite aux changements environnementaux. Sous certaines conditions, nous observons des réponses évolutives en accord avec certains patrons empiriques (e.g., déclin des tailles corporelles avec l’augmentation des températures, désinvestissement dans les interactions mutualistes quand l’un des partenaires décline). Modéliser explicitement la durée et l’amplitude des perturbations environnementales pourrait apporter des précisions sur les capacités de résistance et résilience des différentes communautés étudiées.

Environmental changes affect species but also the interaction connecting them within a community. Their ecological and evolutionary responses partly depend on biological traits affecting the type and strength of these interactions. In this thesis we use models to explore the impact of different environments on resource-consumer communities, either antagonistic (e.g. food webs) or mutualistic (e.g. plant-pollinator webs). We follow the impact of environmental parameters like temperature, abundance, and temporal distribution of interactors on their partner species. We study potential eco-evolutionary feedbacks, following the evolution of traits affecting the interaction like body size, investment in mutualism, or foraging time. Antagonistic interactions seem more stable than mutualistic ones via negative eco-evolutionary feedbacks. The more specialist species are also more fragile, often declining or being less able to evolve with environmental changes. Under specific modelling conditions we observe evolutionary responses previously reported in the literature e.g. decreased body size with warming, disinvestment in the mutualistic interaction when the partner population declines). Explicit modelling of the length and amplitude of the considered environmental perturbations could help explore the stability of the studied communities.