Diversité des oiseaux et régulation de l’herbivorie sur les arbres : effets du climat et de l’urbanisation à différentes échelles

Top-down control of birds on insect herbivory in trees : effects of climate and urbanization at multiple scales

• Auteur / Autrice : Laura Schillé
• Direction : Bastien Castagneyrol, Luc Barbaro
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Écologie évolutive, fonctionnelle et des communautés
• Date : Soutenance le 04/11/2024
• Etablissement(s) : Bordeaux
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences et Environnements
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : BIOdiversité, GEnes et Communautés (Bordeaux)
• Jury : Président / Présidente : Nathalie Machon
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Kevin Darras
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Emmanuelle Porcher

Mots clés

Mots clés contrôlés

Croissance urbaine

Forêts

Écologie fonctionnelle

Prédation (biologie)

Interactions multitrophiques (écologie)

Mots clés libres

Interactions tri-trophiques

Prédation

Urbanisation

Ecologie acoustique

Ecologie fonctionnelle

Forêt

Ecologie des communautés

Tri-trophic interactions

Predation

Urbanization

Acoustic ecology

Functional ecology

Forest

Community ecology

Résumé

Les oiseaux insectivores contribuent activement à la régulation des populations d’insectes herbivores. Ils jouent ainsi un rôle essentiel dans la dynamique des écosystèmes terrestres. La théorie suggère que la diversité des communautés d’oiseaux covarie avec le nombre de fonctions qu’elles remplissent, car des communautés plus diversifiées explorent des espaces fonctionnels plus larges et utilisent ainsi mieux les ressources disponibles. Cependant, les changements globaux pourraient modifier cette relation. La question est alors de savoir s'ils impactent de la même manière la structure des communautés d'oiseaux et les fonctions qu'elles assurent, ou si au contraire ces variables réagissent différemment. De plus, les patrons biogéographiques peuvent être localement altérés par des facteurs biotiques et abiotiques. Ainsi, cette combinaison de facteurs agissant à différentes échelles peut modifier la cascade tri-trophique, en agissant de manière indépendante, antagoniste ou synergique, sur les communautés d’oiseaux, celles des herbivores et les caractéristiques des arbres sur lesquelles ils s’alimentent. Cette thèse avait pour objectif principal d’explorer les effets de l’augmentation des températures et de l’urbanisation, en interaction avec les facteurs locaux tels que la quantité et la diversité des habitats forestiers, sur la relation entre la diversité et la fonction de prédation des oiseaux insectivores. A cette fin, nous avons travaillé à plusieurs échelles emboîtées, depuis l’arbre et son voisinage immédiat jusqu’à l’échelle continentale. Nous avons employé des méthodes innovantes s’appuyant sur l’écologie acoustique, les sciences participatives et les algorithmes de reconnaissance automatisée pour caractériser les communautés d'oiseaux de manière standardisée et à grande échelle et nous avons développé des approches expérimentales pour évaluer la reproductibilité de ces approches. Nos résultats indiquent que l’augmentation des températures et l’urbanisation ont un impact significatif, respectivement positif et négatif, sur la diversité taxonomique et fonctionnelle des communautés d’oiseaux insectivores. Cependant, nous avons observé un découplage entre la structure de ces communautés et les fonctions écosystémiques associées, en réponse à ces changements. Ceci plaide pour une reconsidération de la portée générale de la théorie liant la diversité des communautés au nombre de fonctions qu'elles remplissent. De plus, la quantité et la diversité d’habitats forestiers sont des facteurs locaux qui modulent les facteurs climatiques et urbains. Ces derniers structurent les communautés d'oiseaux et les cascades tri-trophiques qu'elles initient à plus large échelle. Enfin, nos travaux ont permis une avancée dans le développement des méthodes permettant l'étude de la dynamique de la biodiversité et de ses fonctions.

Insectivorous birds actively contribute to the regulation of herbivorous insect populations, thus playing a key role in terrestrial ecosystem dynamics. The theory suggests that bird community diversity covaries with the number of functions they perform, as communities that are more diverse explore broader functional spaces and utilize available resources more effectively. However, global changes might alter this relationship. The question then becomes whether these changes affect the structure of bird communities and their associated functions similarly, or if these variables respond differently. Additionally, biogeographical patterns may be locally altered by biotic and abiotic factors. Thus, this combination of factors operating at different scales can modify the tri-trophic cascade, acting independently, antagonistically, or synergistically on bird communities, herbivore communities, and the characteristics of the trees they feed on. The main objective of this thesis was to explore the effects of increasing temperatures and urbanization, in interaction with local factors such as the quantity and diversity of forest habitats, on the relationship between diversity and predation function of insectivorous birds. To this end, we worked at multiple nested scales, from the tree and its immediate surroundings to the continental scale. We employed innovative methods based on acoustic ecology, citizen science, and automated recognition algorithms to characterize bird communities in a standardized and large-scale manner, and we developed experimental approaches to assess the reproducibility of these methods. Our results indicate that increasing temperatures and urbanization have significant impacts—positive and negative, respectively—on the taxonomic and functional diversity of insectivorous bird communities. However, we observed a decoupling between community structure and associated ecosystem functions in response to these changes. This suggests a need to reconsider the general applicability of the theory linking community diversity to the number of functions they perform. Furthermore, the quantity and diversity of forest habitats are local factors that modulate the effects of climate and urban factors, which structure bird communities and the tri-trophic cascades they initiate on a larger scale. Finally, our work has contributed to advancing methods for studying biodiversity dynamics and its functions.