Vers une compréhension fine du déterminisme du masting : une approche multi-échelle de l’étude de la fructification des chênes de régions tempérées

Towards a detailed understanding of the determinism of masting : a multi-scale approach to the study of fruiting of temperate oak species

• Auteur / Autrice : Emilie Fleurot
• Direction : Samuel Venner, Marie-Claude Bel
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Écologie des communautés, fonctionnement des écosystèmes
• Date : Soutenance le 03/07/2023
• Etablissement(s) : Lyon 1
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Evolution Ecosystèmes Microbiologie Modélisation (Lyon ; 1999-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de Biométrie et Biologie Evolutive
• Jury : Président / Présidente : Emmanuel Desouhant
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Samuel Venner, Marie-Claude Bel, Nathalie Bréda, Didier Le Thiec, Anne Duputié
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Nathalie Bréda, Didier Le Thiec

Mots clés

Mots clés contrôlés

Reproduction végétale

Pollen -- Dissémination

Écologie des forêts

Floraison

Chênes

Mots clés libres

Masting

Variabilité inter-populationelle

Variabilité interannuelle

Limitation pollinique

Phénologie pollinique

Changement climatique

Masting

Interannual variability

Inter-population variability

Pollen limitation

Pollen phenology

Climate change

Résumé

Le masting est une stratégie de reproduction présente chez de nombreuses plantes pérennes dont plusieurs espèces d’arbres forestiers. Cette stratégie se caractérise par de fortes variations interannuelles de de la production de fruits, ces fluctuations étant synchronisées entre les arbres d’une même population. Les fortes variations de l’abondance des graines créées par cette stratégie ont des impacts en cascade sur la dynamique des écosystèmes forestiers, de l’impact direct sur la dynamique des communautés de consommateurs de graines jusqu’à des impacts socio-économiques. Malgré le nombre croissant d’études portant sur cette stratégie de reproduction, les mécanismes qui le sous-tendent restent mal connus, empêchant toute tentative de prédiction crédible de l’intensité annuelle de la fructification ainsi que du devenir de ces fructifications dans le contexte du changement climatique. L’objectif principal de cette thèse est d’approfondir la connaissance des mécanismes qui sous-tendent le masting des chênes de régions tempérées grâce à l’étude des patrons de reproduction de ceux-ci à l’échelle de l’arbre et de la population. Cette thèse a également pour ambition d’améliorer notre compréhension de l’impact du changement climatique en cours sur les chênaies et leur régénération. Pour cela, nous avons utilisé diverses approches exploratoires sur deux jeux de données inédits, l’un quantifiant la dynamique interannuelle de floraison chez le chêne sessile et l’autre mesurant la concentration aérienne journalière en pollen de chêne tout au long de l’année. Mes résultats montrent que i) contrairement à ce qui est dit dans la littérature, l’effort de floraison varie fortement entre années et contribue fortement à la variabilité interannuelle de la fructification ; ii) la limitation pollinique, un processus important du masting des chênes, est sous-tendue par la concentration en pollen dans l’air, une variable reflètant à la fois l’effort annuel de production de pollen et la synchronisation saisonnière de la floraison ; iii) l’impact du changement climatique sur le masting du chêne est, au moins en partie, médié par la phénologie pollinique, un paramètre influençant l’intensité de la limitation pollinique.

Masting is a reproductive strategy present in many perennial species, including several forest tree species. This strategy is characterised by strong inter-annual variations in fruit production, these fluctuations being synchronised between trees within a population. The large variations in seed abundance created by this strategy have cascading impacts on the dynamic of forest ecosystems, from direct impacts on the dynamic of seed consumers to socio-economic impacts. Despite the growing number of studies on this reproductive strategy, the mechanisms underlying it remain poorly understood, preventing any attempt to accurately predict the annual intensity of fruiting and the fate of these fruitings in the context of climate change. The main objective of this thesis is to increase our knowledge of the mechanisms underlying the masting of temperate oaks by studying their reproductive patterns at the tree and population levels. This thesis also aims to improve our understanding of the impact of ongoing climate change on oak forests and their regeneration. To this end, we used various exploratory approaches on two unique datasets, one quantifying the interannual dynamics of flowering in sessile oak and the other measuring the daily airborne concentration of oak pollen throughout the year. My results show that i) contrary to what is stated in the literature, flowering effort varies strongly between years and contributes to the interannual variability of fruiting ; ii) pollen limitation, an important process in oak masting, is underpinned by the aerial pollen concentration, a variable reflecting both annual pollen production effort and the annual flowering synchronization ; iii) the impact of climate change on oak masting is, at least in part, mediated by pollen phenology, a parameter influencing the intensity of pollen limitation.