Dynamiques spatiale et temporelle de la diversité, des assemblages, et des populations de vers de terre en France métropolitaine

Spatial and temporal dynamics of earthworm diversity, assemblages and populations in metropolitan France

• Auteur / Autrice : Sylvain Gerard
• Direction : Mickael Hedde, Thibaud Decaens
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Ecologie des communautés
• Date : Inscription en doctorat le 31/08/2021
• Etablissement(s) : Institut Agro
• Ecole(s) doctorale(s) : École Doctorale GAIA Biodiversité, agriculture, alimentation, environnement, terre, eau (Montpellier ; 2015-...)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : EcoSols - Ecologie fonctionnelle et biochimie des sols
• Partenaire(s) de recherche : École d’inscription : L'Institut Agro Montpellier (2020-....)

Mots clés

Mots clés libres

Ecologie

Communautés

Vers de terre

Fonctionnel

Diversité

Taxonomie

Ecology

Community

Earthworm

Functional

Diversity

Taxonomy

Résumé

Les changements globaux d'origine anthropique entraînent des effets importants sur la biodiversité planétaire, initiant aujourd'hui la sixième extinction de masse. Bien que le déclin de la biodiversité ait été largement documenté pour les taxons charismatiques tels que les vertébrés, il a été nettement moins mis en évidence pour les invertébrés du sol, en particulier les vers de terre. Le rôle de ces organismes est désormais bien connu, pour le fonctionnement des sols comme ingénieurs des écosystèmes, mais également pour les services écosystémiques rendus. Pourtant, ces organismes ont nettement moins été étudiés pour leur valeur intrinsèque, lié probablement à un manque de charisme, résultant en une sous-évaluation de leur statut de conservation. Cette thèse vise à combler en partie ce manque par des approches variées. Dans un premier temps, je mets en évidence le paradoxe lié au manque d'études sur la conservation des vers de terre malgré une littérature fournie sur leurs fonctions. Ce manque est notamment dû à une utilisation de métriques peu informatives en termes de conservation, et de l'échelle locale surabondante. Dans un contexte d'augmentation croissante des données disponibles pour ce taxon, je présente des métriques habituellement utilisées en biologie de la conservation, et je propose un élargissement des échelles spatiales d'études, qui pourraient être appliquées aux vers de terre. Dans un second temps, je rends disponible un jeu de donnée unique, qui consiste en un ré-échantillonnage dans les années 2020 de près d'un tiers des sites historiques échantillonnées en France métropolitaine par Marcel Bouché dans les années 1960. J'y fournis également des données environnementales, notamment édaphiques de ces sites, des données de masse individuelle, ainsi qu'un système taxonomique permettant de faire le lien entre la taxonomie utilisée par Bouché et la taxonomie à jour. Dans un troisième temps, en me basant sur ces données, j'étudie les changements temporels sur 50 ans des assemblages, de la diversité, et des populations de vers de terre en France. J'y montre que les assemblages de vers de terre ont connu une homogénéisation taxonomique et fonctionnelle, avec peu de changement de diversité locale, mais une perte de diversité aux échelles spatiales plus larges. Les milieux humides sont ceux qui ont connu les changements les plus importants. J'identifie également les espèces qui ont profité des changements globaux (winners) et celles qui en ont pâti (losers), et met en évidence que ce sont plutôt des espèces sans tendance significatives qui expliquent les changements temporels d'assemblage. Je montre aussi que les espèces winners sont des espèces plutôt communes et pérégrines, alors que les losers sont plutôt endémiques, représentées en majorité par des espèces anémiques. Enfin, je décris un genre et 4 espèces nouvelles pour la science, chez les Lumbricidae et les Hormogastridae, dans deux hotspots de diversité pour les vers de terre : la zone méditerranéenne et le nord-est de la France. Dans cette thèse, je mobilise donc des leviers qui visent à remédier au manque de prise en compte des vers de terre en conservation, en : (i) diversifiant les approches traditionnellement utilisées en écologie des vers de terre, via la diversification des niveaux d'organisation étudiés (espèce aux assemblages), des échelles d'étude (local à national), et par l'utilisation de méthodes empruntées à la biologie de la conservation ; (ii) augmentant le volume de données disponibles sur les vers de terre ; (iii) utilisant des approches conjointes basées sur les espèces et sur les traits fonctionnels ; (iv) intensifiant les efforts taxonomiques sur ce taxon.

Human-driven global changes are having significant effects on global biodiversity, to the extent that we are now entering the sixth mass extinction. Although biodiversity decline has been widely documented for charismatic taxa such as vertebrates, it has been much less studied for soil invertebrates, particularly earthworms. The role of these organisms is now well understood, both in soil function as ecosystem engineers and in their provision of ecosystem services. However, these organisms have been much less studied for their intrinsic value, likely due to a lack of charisma, resulting in an underestimation of their conservation status. In the first part of this thesis, I highlight the paradox related to the lack of studies on earthworm conservation despite an extensive literature on their functions. This lack is notably due to the use of metrics that are poorly informative in terms of conservation and an overabundance of studies focused at the local scale. In the context of an increase in available data for this taxon, I present metrics usually used in conservation biology and propose to broaden the spatial scales of studies, which could be applied to earthworms. In the second part, I provide a unique dataset, which consists of a resampling in the 2020s of nearly one-third of the historical sites sampled in metropolitan France by Marcel Bouché in the 1960s. I also provide environmental data, notably edaphic data for these sites, body size data for the sampled individuals, along with a taxonomic system that allows making the connection between the taxonomy used by Bouché and the updated taxonomy. In the third part, based on this data, I study the temporal changes over 50 years in earthworm assemblages, diversity, and populations in France. I show that earthworm assemblages have undergone taxonomic and functional homogenization, with little change in local diversity but a loss of diversity at larger spatial scales. Wetland habitats have experienced the most significant changes. I also identify species that have benefited (''winners'') and suffered (''losers'') from global changes, showing that changes in assemblages over time are mainly explained by species with no significant trends. I also show that the winners tend to be common and peregrine species, while the losers are more often endemic and predominantly represented by anecic species. Finally, I describe a new genus and four new species for science, in Lumbricidae and Hormogastridae, in two hotspots of earthworm diversity: the Mediterranean zone and northeastern France. In this thesis, I have thus used leverages to address the lack of attention to earthworms in conservation by: (i) diversifying the approaches traditionally used in earthworm ecology, through the diversification of the levels of organization studied (from species to assemblages), study scales (from local to national), and the application of methods borrowed from conservation biology; (ii) increasing the volume of available data on earthworms; (iii) using joint approaches based on species and functional traits; and (iv) intensifying taxonomic efforts on this taxon.