interactions in Afrotropical forests Interactions mutualistes arbres-frugivores dans les forêts Afrotropicales : des connaissances écologiques locales à la mise en évidence des patrons d'interaction du réseau de frugivorie

Mutualistic tree-frugivore interactions in Afrotropical forests : from local ecological knowledge to the identification of network interaction patterns

• Auteur / Autrice : Clementine Durand-Bessart
• Direction : François Bretagnolle, Colin Fontaine
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biologie des populations et écologie
• Date : Soutenance le 28/06/2022
• Etablissement(s) : Bourgogne Franche-Comté
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale E2S Environnements, Santé, STIC (Dijon ; ....-2012)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Biogéosciences (Dijon)
• Partenaire(s) de recherche : Etablissement de préparation : Université de Bourgogne (1970-....)
• Jury : Président / Présidente : Christophe Thébaud
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Stéphanie Carrière, Sylvie Gourlet-Fleury
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Christophe Thébaud, Kim Mcconkey

Mots clés

Mots clés contrôlés

Frugivores

Forêts pluviales

Forêts tropophiles

Mots clés libres

Écologie des communautés

Écologie tropicale

Défaunation

Forêts tropicales africaines

Frugivorie

Community ecology

Tropical ecology

Defaunation

Frugivory

African tropical forest

Résumé

Dans les forêts tropicales la frugivorie est un processus écologique majeur, car la plupart des espèces d'arbres dépendent des frugivores pour leur dispersion, et de nombreuses espèces animales utilisent les fruits comme principales sources de nourriture. Cependant, les réseaux de frugivorie entre plantes et animaux dans les forêts Afrotropicales sont peu décrits, et les mécanismes qui les façonnent restent largement inexplorés. Cette thèse de doctorat aborde une approche structurelle du réseau de frugivorie, une approche plantes-communautés et une approche méthodologique utilisant les connaissances écologiques locales et les caméras.Le chapitre 1 décrit le réseau de frugivorie des forêts Afrotropicales, basé sur une compilation des interactions de frugivorie issues de la littérature avec >10 000 interactions - 807 espèces d'arbres et 285 espèces animales. La structure du réseau a été analysée avec un latent block model, une méthode qui groupe des espèces présentant des schémas d'interaction similaires et estime les probabilités d'interaction entre elles. Les grands frugivores étaient les principaux disperseurs de la plupart des arbres et les grands arbres étaient les principales sources de fruits de la plupart des frugivores. Nos résultats montrent aussi la vulnérabilité de ce réseau de frugivorie et l'intégrité fragile des forêts Afrotropicales.Le chapitre 2 s'est concentré sur les variations des traits des communautés d'arbres dans les forêts du Bassin du Congo en relation avec les interactions frugivores. Nos résultats ont montré des différences dans les traits liés à la frugivorie selon les types floristiques, les forêts atlantiques offrant de plus gros fruits, tandis que les forêts du Nord présentaient une plus grande abondance de petits fruits. Nous avons constaté que les chimpanzés et les calaos interagissent avec les fruits les plus abondants, les éléphants consomment toujours les plus gros fruits offerts par la communauté, tandis que les petits oiseaux consomment les plus petits fruits.Le chapitre 3 s'est concentré sur les connaissances écologiques locales (LEK) en rapport avec les interactions de frugivorie. Nous avons utilisé un ensemble commun d'arbres et d'espèces de frugivores, afin de comparer les informations provenant des LEK et les connaissances académiques. Les populations locales avaient une connaissance substantielle des relations entre arbres et frugivores, avec 39% de nouvelles interactions, modifiant également la structure du réseau de frugivorie, en attribuant en moyenne de plus petits frugivores aux espèces d'arbres.Dans le chapitre 4, l’utilisation de caméras pour enregistrer les interactions entre arbres et frugivores de la communauté forestière des frugivores terrestres du Gabon, a permis d’ajouter plus de 30% de nouvelles interactions. La plupart de ces interactions concernaient les petits frugivores comme les rongeurs, mais aussi les grands mammifères comme les éléphants et les gorilles. Ces résultats montrent la nécessité de poursuivre les recherches sur les interactions arbres-frugivores mais aussi d'intégrer d'autres sources complémentaires pour apprécier la complexité des réseaux mutualistes.Ce travail de thèse a permis de comprendre les différents mécanismes qui régissent les interactions entre les arbres et les frugivores, notamment l'importance de la distribution spatiale des espèces et leurs traits biologiques. Nous avons également mis en évidence des biais concernant les données, la plupart des études portant sur des espèces emblématiques et certaines zones, et concernant les différentes méthodes, les caméras se concentrant sur les frugivores terrestres et le LEK étant borné par les connaissances académiques. Ces résultats nous ont permis de formuler des recommandations pour contrer ces biais, dont la diversification des méthodes d'échantillonnage des interactions, notamment en collaborant avec les populations locales dans diverses zones Afrotropicales.

Frugivory in tropical forests is a major ecological process, as most tree species rely on frugivores for their dispersion, and numerous animal species used fruits as their principal sources of food. However, frugivory networks between plants and animals in Afrotropical forests are poorly described, and the mechanisms shaping them remain largely unexplored. This PhD thesis addresses a structural approach of the frugivory network, a plant-community approach and a methodological approach using local ecological knowledge and cameras.The first chapter describes the frugivory network of Afrotropical forests, based on a compilation of frugivory interactions from the literature that comprised >10,000 links, between 807 tree and 285 frugivore species. We analysed the network structure with a recent method for ecology, the latent block model that groups species with similar interaction patterns and estimates interaction probabilities among them. Larger frugivores were the main dispersers of most trees and larger and/or low wood density trees were the primary fruit sources of most frugivores. Our findings show the vulnerability of this frugivory network and the fragile integrity of Afrotropical forest composition, as large frugivores are largely threatened by defaunation and large trees by logging.The second chapter focused on the trait variations of tree communities within the Congo Basin forest in relation to frugivory interactions. Our findings showed differences in frugivory traits offered among the floristic type, with Atlantic forests offering larger fruits, while Northern forests presented a greater abundance of smaller fruits with smaller seeds. Moreover, we found that while chimpanzees and calaos interact with the fruits that are more abundant, elephants always consume the largest fruits and seeds offered by the community, while smaller birds consume the smallest fruits and seeds.The third chapter focused on local ecological knowledge on tree-frugivore interactions. We used a common set of trees and frugivores species, to compare information gathered by local people, academic knowledge. Local people had substantial knowledge on tree-frugivore relationships, with 39% of unique interactions. LEK also changed our understanding of the frugivory network, by assigning on average smaller frugivores to tree species and smaller seeded plants to frugivore species.In the chapter four, we used camera traps to monitor tree-frugivore information of the terrestrial frugivore forest community of the Moukalaba-Doudou National Park. We comparison of the records with the LEK and academic dataset, and showed that camera record added more than 30% of new interactions Most of these interactions concerned smaller frugivore like rodents, but also large mammals like elephants and gorillas. These results show the necessity to continue the investigation on tree-frugivore interactions but also to integrate other complementary sources to appreciate the complexity of mutualistic networks.This PhD work gave insight on the different mechanisms governing tree-frugivore interactions, regarding the importance of overlap in distribution areas and match between biological traits. We also highlighted biases concerning the dataset with most studies on emblematic species and certain areas, and concerning the different methods with cameras focus on ground frugivores, and LEK restricted by academic knowledge. These results allowed us to give recommendations to counteract these biases, and increase our knowledge on frugivory interactions. One of the recommendations was to diversify the methods to sample interactions, by collaborating with local people in diverse areas of the Afrotropical forests, or by using arboreal cameras to record smaller frugivores.