Le rôle des traits des espèces dans la dispersion à différentes échelles - de la compréhension du passé profond aux processus actuels

The role of species' traits in dispersal across scales - from deep past understanding to present-day processes

• Auteur / Autrice : Sarah Sophie Weil
• Direction : Sébastien Lavergne, Luca Börger
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biodiversité écologie environnement
• Date : Soutenance le 23/05/2023
• Etablissement(s) : Université Grenoble Alpes en cotutelle avec University of Swansea (Swansea (GB))
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale chimie et science du vivant (Grenoble ; 199.-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire d'écologie alpine (Grenoble) - University of Swansea (Swansea (GB))
• Jury : Président / Présidente : François Julien Munoz
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Renske Onstein, Rory Wilson
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Isabel Sanmartín Bastida, Fabien Condamine

Mots clés

Mots clés contrôlés

Espèces (biologie)

Tétrapodes

Biogéographie

Invasions biologiques

Mots clés libres

Invasion biologique

Biogéographie

Traits fonctionnels

Dispersion

Tétrapodes

Modèles d'estimation des mouvements biogéographiques passés

Biogeography

Functional traits

Biological invasion

Tetrapods

Trait-Dependent biogeography models

Dispersal

Résumé

L'un des défis les plus pressants de l'écologie consiste à comprendre les mécanismes qui régissent la répartition de la vie à l'échelle mondiale. Dans ce contexte, les événements rares de dispersion à travers des barrières biogéographiques et l'établissement d’espèces dans de nouvelles régions sont un facteur clé. En effet, ces événements peuvent influencer la répartition des espèces dispersantes et des espèces des communautés réceptrices, et à long terme initier des processus de spéciation. À plus petite échelle, la dispersion est essentielle pour la persistance des espèces et leur permet de réagir aux changements de leur environnement directement par le mouvement ou indirectement par l'adaptation. Toutes les espèces n’ont pas les mêmes capacités pour se disperser et s'établir. Mieux comprendre ces différences est devenu une nouvelle urgence aujourd'hui si nous voulons être pertinent et réalistes dans les actions de conservation à venir, dans le contexte des changements globaux (notamment des invasions biologiques, de l'utilisation des terres et du changement climatique). Les traits des espèces sont considérées comme un facteur important dans la réussite de la dispersion. Par exemple, les espèces de grande taille sont souvent de meilleurs disperseurs que les petites, et les plantes dont les graines peuvent flotter sont plus susceptibles de se disperser sur des archipels insulaires que celles dont les graines coulent. Cependant, peu de tests concernant le rôle des traits dans la dispersion à large échelle biogéographique ont été effectués. Dans cette thèse, je combine des approches biogéographiques, macroécologiques et macroévolutives pour identifier le rôle des traits des espèces (taille et histoire de vie) dans la dispersion, et pour tester la transférabilité des relations trait-dispersion à travers de multiples échelles (taxonomiques, temporelles et géographiques). Premièrement, je quantifie et compare le rôle des traits dans l'histoire biogéographique de 56 clades de tétrapodes. Deuxièmement, je discute dans une synthèse conceptuelle si et comment les informations provenant d'études macroévolutives et biogéographiques peuvent être utilisées pour mieux prédire les futures espèces invasives, ainsi que la vulnérabilité des espèces natives face aux changements globaux actuels. Troisièmement, je teste les considérations conceptuelles de ce travail sur des données empiriques, en reliant les patrons observés dans la dispersion biogéographique passée aux invasions biologiques et aux changements d'aire de répartition actuels. Ensemble ces trois volets mettent en lumière l’importance des contextes taxonomiques, géographiques et temporels dans le rôle des traits des espèces pour la dispersion. Ceci constitue une étape importante vers de meilleures prédictions des capacités des espèces à répondre aux changements environnementaux.

A pressing challenge in ecology is to unravel the mechanisms that underlie the distribution of life at a global scale. Rare dispersal events across biogeographic barriers and establishment in new regions are central to this: these events determine the distribution of both the dispersing species and of species in the receiving community, and they can open opportunities for speciation. On smaller scales, dispersal is integral to species’ persistence, allowing them to respond to changes in their environment directly through movement or indirectly through adaptation. Not all species have the same ability to disperse and establish. Better understanding these differences has gained new urgency today if we are to accurately assess risks, challenges and conservation opportunities in the context of biological invasions, land-use and climate change. Species’ traits are thought to be an important factor in successful dispersal. For example, large species are often better dispersers than small species, and plants with seeds that can float are more likely to disperse over island archipelagos than those with seeds that sink. However, there have been few tests of theory on how species traits might support dispersal at large biogeographic scales. In this thesis, I combine biogeographic, macroecological and macroevolutionary approaches to identify the role of body size and life-history traits in dispersal, and to test the transferability of trait-dispersal relationships across scales. First, I quantify and compare the role of traits in biogeographic histories of 56 tetrapod clades. Second, I discuss in a conceptual synthesis if and how information from macroevolutionary and biogeographic studies can be used to better understand species present-day biological invasions, as well as present-day extinction risk due to changing environmental conditions. Third, I test conceptual considerations from this work on empirical data, linking the patterns observed in past biogeographic dispersal to present-day biological invasions and range shifts. Together these three strands highlight the importance of taxonomic, geographical and temporal contexts in the role of species traits in dispersal, which is an important step forward to better predictions of species’ abilities to respond to changing environmental conditions.