Etude de diverses complémentarités écologiques spatio-temporelles et fonctionnelles pour le contrôle biologique des bioagresseurs

Study of ecological, spatio-temporal and functional complementarities for biological pest control

• Auteur / Autrice : Axelle Tortosa
• Direction : Aude Vialatte
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Agrosystèmes, Écosystèmes et Environnement
• Date : Soutenance le 14/11/2023
• Etablissement(s) : Toulouse, INPT
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences écologiques, vétérinaires, agronomiques et bioingénieries (Toulouse)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Dynamiques et écologie des paysages agriforestiers (Castanet-Tolosan, Haute-Garonne ; 2003-....)
• Jury : Président / Présidente : Joan Van Baaren
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Aude Vialatte, Joan Van Baaren, Brice Giffard, Colette Bertrand, Ronan Marrec
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Muriel Valantin-Morison

Mots clés

Mots clés libres

Agroécologie

Complémentarité spatio-temporelle des ressources

Complémentarité fonctionnelle

Contrôle biologique

Diversité végétale

Paysages agriforestiers

Pratiques agricoles

Prédateurs généralistes

Agroecology

Spatio-temporal complementarity of resources

Functional complementarity

Biological control

Plant diversity

Agroforestry landscapes

Agricultural practices

Generalist predators

Résumé

L’agriculture intensive et les activités humaines, qui ont simplifié et homogénéisé à large échelle les paysages agricoles, ont profondément altéré la biodiversité. Cette dégradation de la biodiversité se répercute sur les interactions biotiques que les espèces entretiennent et notamment sur les relations trophiques comme la prédation et la régulation. Or ces relations sont essentielles pour assurer certaines fonctions de l’écosystème et dans une moindre mesure, pour rendre des services écosystémiques à l’agriculture, par exemple via le contrôle biologique des bioagresseurs. Dans les paysages agricoles, les bioagresseurs des cultures et leurs prédateurs ont des besoins distincts en ressources tout au long de leur cycle de vie. Les bioagresseurs profitent de ressources végétales homogènes quasi illimitées, tandis que les prédateurs, en raison de la simplification des paysages agricoles provoquées par l’agriculture industrielle, se retrouvent privés de ressources essentielles telles que les sites de reproduction, d’hivernation, ou encore de sources de nourriture. La fourniture de ressources complémentaires s’avère cruciale pour maintenir des communautés d’ennemis naturels diversifiées, favorisant le contrôle biologique. En outre, l’hétérogénéité paysagère limite la densité des bioagresseurs en créant des effets de concentration et de dilution des ressources végétales ciblées. Cette thèse porte sur l’analyse des effets de l’hétérogénéité des paysages agricoles sur le contrôle biologique des bioagresseurs. Elle explore la complémentarité spatio-temporelle des ressources fournies par le paysage et les potentiels compromis entre contrôle biologique et conservation de la biodiversité. Elle s’attache également à démêler la complémentarité entre les processus ascendants et descendants de l’hétérogénéité du paysage, en lien avec les pratiques agricoles, pour le contrôle biologique. Ce travail s’est appuyé sur une collecte de données spécifique et a aussi bénéficié de jeux de données collectés antérieurement à la thèse, l’ensemble des sites d’étude étant localisés dans le Sud-Ouest de la France. Les résultats obtenus montrent l’existence d’effets contrastés des prairies permanentes, des bois et de la diversité des cultures sur le contrôle biologique dans les écosystèmes forestiers et agricoles. Cependant, nous montrons que l’organisation globale du paysage peut gérer ces effets contrastés sur le contrôle biologique, dans différents écosystèmes d’un même paysage. Dans un second temps, nous mettons en évidence que la diversité des cultures, favorise l’activité et la diversité des Chiroptères, renforçant ainsi les synergies entre contrôle biologique et conservation de la biodiversité. Enfin, nos résultats montrent la complémentarité des processus ascendants (limitation de la ressource végétale pour les bioagresseurs) et descendants (pression de prédation exercée par les prédateurs) pour le contrôle biologique d’un Lépidoptère. Enfin, le contexte paysager, à l’inverse de l’intensité des pratiques agricoles qui affecte négativement les taux de prédation, est un facteur majeur qui influence différents types de prédation fonctionnels. Cette thèse met ainsi en lumière l’importance des complémentarités écologiques pour promouvoir le contrôle biologique des bioagresseurs dans les paysages agriforestiers. L’ensemble des résultats obtenus souligne la nécessité de prendre en compte l’hétérogénéité des paysages agricoles pour favoriser et pérenniser le contrôle biologique des bioagresseurs tout en préservant la biodiversité, en vue d’une production agricole et forestière soutenable.

Intensive agriculture and human activities, which have simplified and homogenized agricultural landscapes on a large scale, have profoundly altered biodiversity. This deterioration in biodiversity has repercussions on the biotic interactions between species, and in particular on trophic relationships such as predation and regulation. These relationships are essential to ensure certain ecosystem functions and, to a lesser extent, to provide ecosystem services to agriculture, such as the biological pest control. In agricultural landscapes, crop pests and their predators have distinct resource requirements throughout their life cycle. While crop pests benefit from almost unlimited homogeneous plant resources, predators are deprived of essential resources such as reroduction sites, refuges and food sources, due to the simplification of agricultural landscapes brought about by industrial agriculture. The provision of complementary resources is crucial to maintaining diverse natural enemy communities, promoting biological control. Moreover, landscape heterogeneity limits pest density by creating concentration and dilution effects for targeted plant resources. This thesis analyzes the effects of agricultural landscape heterogeneity on the biological control of pests. It explores the spatio-temporal complementarity of the resources provided by the landscape and the potential trade-offs between biological control and biodiversity conservation. It also seeks to unravel the complementarity between bottom-up and top-down processes of landscape heterogeneity, in relation to agricultural practices, for biological control. This work was based on specific data collection and also benefited from datasets collected prior to the thesis, with all study sites located in south-western France. The results obtained show the contrasting effects of permanent grassland, woodland and crop diversity on biological control in forest and agricultural ecosystems. However, we show that the overall organization of the landscape can manage these contrasting effects on biological control in different ecosystems within the same landscape. Secondly, we show that crop diversity favours bat activity and diversity, thus reinforcing the synergies between biological control and biodiversity conservation. Finally, our results show the complementarity of bottom-up (limiting plant resources for pests) and top-down (predation pressure exerted by predators) processes for the biological control of a Lepidopteran. In addition, we show that landscape context, unlike the intensity of agricultural practices which negatively affects predation rates, is a major factor influencing different types of functional predation. This thesis thus highlights the importance of ecological complementarities in promoting biological control of pests in agroforestry landscapes. The results obtained highlight the need to take into account the heterogeneity of agricultural landscapes to promote and perpetuate biological control of pests while preserving biodiversity, with a view to sustainable agricultural and forestry production.