Thèse soutenue

Revisiter le rôle de la variabilité intraspécifique dans la coexistence des espèces : approches par modélisation et enseignements tirés des données forestières

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Auteur / Autrice : Camille Girard-Tercieux
Direction : Raphaël Pélissier
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Ecologie et biodiversité
Date : Soutenance le 16/12/2022
Etablissement(s) : Université de Montpellier (2022-....)
Ecole(s) doctorale(s) : École Doctorale GAIA Biodiversité, agriculture, alimentation, environnement, terre, eau (Montpellier ; 2015-...)
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire AMAP - Laboratoire de modélisation mathématique et d'architecture des plantes (Montpellier)
Jury : Président / Présidente : Björn Reineking
Examinateurs / Examinatrices : Raphaël Pélissier, Björn Reineking, Sean M. McMahon, Aude Valade
Rapporteur / Rapporteuse : Björn Reineking, Sean M. McMahon

Mots clés

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Résumé

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Le fait que des espèces coexistent alors qu’elles sont en compétition pour les mêmes ressources – par exemple les espèces d’arbres dans les forêts tropicales – reste une question fondamentale en écologie des communautés. Alors que cette question a traditionnellement été abordée avec des caractéristiques moyennes par espèce, la variabilité intraspécifique (VI) a récemment connu un regain d'intérêt, notamment en raison de la mise en évidence de la part importante de la variabilité totale que représente la VI dans une communauté. Par la suite, la VI a été principalement représentée dans les études de modélisation par des tirages aléatoires indépendants dans une distribution de probabilité. Cela implique l’hypothèse implicite que la VI est un bruit sans structure dans l'espace ou le temps qui atténue les différences entre les espèces. Cette hypothèse a mené à des résultats contradictoires concernant les conséquences de la VI sur la coexistence des espèces. L'objectif principal de cette thèse est de fournir des éléments de réflexion sur la nature et la structure de la VI, sur la façon dont elle est prise en compte en écologie, en particulier dans les modèles de dynamique des communautés, et sur ses conséquences pour la coexistence des espèces. Dans un premier chapitre, nous illustrons comment la VI observée peut provenir de variations environnementales dans de nombreuses dimensions imparfaitement caractérisées, et non pas nécessairement de variations génétiques entre individus d'une même espèce. Cela peut conduire à une structure spatio-temporelle de la VI si ces facteurs environnementaux sont structurés, et ne mène pas nécessairement à une superposition des niches écologiques des espèces. Nous combinons des preuves empiriques que la VI peut être due à des facteurs non génétiques, que la VI est structurée dans l'espace, et que malgré une forte VI observée, les performances des espèces restent différentes. Ce type de VI observée, qui a une structure spatio-temporelle particulière, n'est donc pas un mécanisme de coexistence en soi mais plutôt la signature de la réponse des espèces à un environnement multidimensionnel qui varie dans l'espace et le temps. Nous suggérons que ce type de VI est rarement pris en compte de manière adéquate dans les modèles de dynamique des communautés. Dans un deuxième chapitre, à l'aide d'un modèle simple de dynamique des communautés, nous testons l'effet de la manière dont la VI est introduite dans les modèles sur la composition des communautés simulées, dont le nombre d'espèces coexistantes. Nous montrons que les distributions aléatoires simples ne constituent pas une bonne approximation de la VI dans les systèmes présentant une structure environnementale. Dans un troisième et dernier chapitre, en utilisant également une approche de simulation, nous montrons que les différences entre espèces et la variation de nombreuses dimensions environnementales conduisent conjointement à un niveau élevé de coexistence et se traduisent par une structure particulière des corrélations de performance individuelle où les individus conspécifiques ont des performances plus similaires que les hétérospécifiques. Nous montrons ensuite comment l'introduction de cette VI structurée dans les modèles permet la coexistence d'un nombre élevé d'espèces grâce à un partitionnement de niche à haute dimension, même si les causes de cette structure sont inconnues et ne sont pas inclues dans le modèle. En définitive, nous espérons amener une nouvelle façon de considérer et de représenter la VI en écologie des communautés. Nous apportons des perspectives de tests plus poussés sur la structure de la VI et pour l’intégration de la VI dans les modèles de dynamique des communautés.