Effects of oak decline on canopy-dwelling insect communities
Effets des dépérissements de chênes sur les communautés d'insectes des canopées
Résumé
Shift in biotic and abiotic disturbance regimes due to global change favors large-scale declines and diebacks. In France, oak forests are currently experiencing severe and frequent declines, in particular after severe and repeated droughts. Deteriorated health leads primarily to the degradation of their canopy and modifies resources diversity and availability for forest species. The communities of insects which depend on the canopies might therefore be deeply influenced by declines, and even contribute to them. This thesis had two objectives: (i) studying the effects of oak declines on two communities of canopy-dwelling insects, the Hymenoptera and the Agrilinae (Coleoptera : Buprestidae), and (ii) improving the knowledge on the biology, ecology and behavior of forest Agrilinae and especially the genus Agrilus, which are major secondary forest pests. We sampled insects from several French state forests with green multi-funnel traps and flight interception traps, hung in the canopy of more or less declining oak stands.Our results showed that the decline did not impact the abundance nor the richness of the community of Hymenoptera, but deeply changed the assemblage of species. The responses were contrasted according to ecological guilds. Overall the guilds which depended on soil resources were favored by the opening of the canopy (e.g. pollinivorous/nectarivorous and soil-nesting taxa), while the guilds associated to the foliage (e.g. phyllophagous and gall-inducers) were little, even not impacted at all. The abundance of saproxylic Hymenoptera was favored by oak decline, but not their diversity. Nevertheless, xylophagous Hymenoptera were disadvantaged by the declining context while both the diversity and abundance of borers were favored. The temporal dynamic of borers was, though, not related to changes in decline severity, which suggests that other factors like extreme climate events could affect their population dynamics. Our research suggested that the conservation of stands with different levels of decline would be highly beneficial to the diversity of canopy insects. Phylogeographic and population genetic analyses of Agrilus biguttatus were based on a mitochondrial fragment and 12 microsatellite markers were developed during this thesis. On the scale of Europe, while covering a part of its distribution area between France and Belarus, we detected 16 mitochondrial haplotypes. Fifteen haplotypes differed only slightly from the predominant common haplotype, suggesting a recent expansion of the species. These populations could be a legacy of the last post-glacial recolonization of these insects, which would have followed the recolonization routes of oaks. The weak genetic structure was also revealed by the microsatellite analysis. Populations in eastern Europe formed a genetically differentiated cluster from those in the west, but the latter were not strongly differentiated from each other, suggesting some gene flow between these populations. To conclude, the study of the flight behavior of oak forest borers showed that they usually move by making many short flight bouts and that the majority of individuals do not fly more than 200 meters in eight hours. Their active dispersal could be therefore limited, in particular in the presence of viable hosts nearby. But if the environment is not suited for them, some insects are capable of realizing long flights in order to find the best environmental conditions. These genetic and behavioural studies also suggest that humans play a significant role in the passive dispersal of oak borers through the international wood trade.
L'altération des régimes de perturbations biotiques et abiotiques due aux changements globaux favorise les dépérissements forestiers à large échelle. En France, les chênaies connaissent des épisodes de dépérissements plus fréquents et sévères depuis plusieurs années, suite à des sécheresses intenses et répétées. La détérioration de leur santé entraîne une dégradation de la canopée et modifie les ressources disponibles pour les espèces forestières. Les communautés d'insectes qui dépendent des canopées pourraient donc être profondément influencées par les dépérissements, et pour certaines y contribuer. Cette thèse avait deux objectifs : (i) étudier les effets du dépérissement des chênes sur deux communautés d'insectes des canopées, les Hyménoptères et les Agrilinae (Coleoptera : Buprestidae), et (ii) améliorer les connaissances sur la biologie, l'écologie et le comportement des Agrilinae forestiers et surtout ceux du genre Agrilus, des ravageurs secondaires forestiers. Pour cela, nous avons échantillonné ces communautés dans plusieurs forêts domaniales en France à l'aide de pièges multi-entonnoirs verts et de pièges à interception, placés dans la canopée de chênaies plus ou moins dépérissantes.Nos résultats montrent que le dépérissement n'a impacté ni l'abondance, ni la richesse de la communauté des Hyménoptères mais a fortement modifié les assemblages d'espèces. La réponse était contrastée selon les guildes écologiques étudiées. Globalement, les guildes qui dépendent de ressources du sol ont été favorisées par l'ouverture de la canopée (e.g. pollinivores/nectarivores) alors que les guildes associées au feuillage (e.g. phyllophages) n'ont été que peu voire pas du tout impactées. L'abondance des Hyménoptères saproxyliques était plus importante dans les peuplements dépérissants. Cependant, les Hyménoptères xylophages étaient défavorisés par le contexte dépérissant, alors que la diversité et l'abondance des Agrilinae étaient plus élevées. La dynamique temporelle de ces derniers n'était toutefois pas corrélée avec le dépérissement, suggérant que d'autres facteurs comme les événements climatiques extrêmes affecteraient leur dynamique. Notre travail suggère que la conservation d'îlots d'arbres de différents niveaux de santé serait bénéfique à la diversité de l'entomofaune des canopées.Les analyses de phylogéographie et de génétique des populations d'Agrilus biguttatus se sont appuyées sur un fragment mitochondrial et sur 12 marqueurs microsatellites développés dans le cadre de cette thèse. Dans plusieurs pays d'Europe, en couvrant une partie de son aire de distribution depuis la France jusqu'en Biélorussie, nous avons identifié 16 haplotypes mitochondriaux. Quinze n'ont différé que de très peu de l'haplotype commun très majoritaire, ce qui suggère une expansion récente de l'espèce. Ces populations pourraient être un héritage de la dernière recolonisation post-glaciaire de ces insectes, qui auraient suivi les routes de recolonisation des chênes. La faible structure génétique a été relevée également par l'analyse microsatellite. Les populations de l'est de l'Europe formaient un cluster génétiquement différencié de celles à l'ouest, mais ces dernières n'étaient pas fortement différenciées entre elles, suggérant un certain flux génique entre populations. Enfin, l'étude du comportement de vol de plusieurs espèces d'agriles des chênaies a montré qu'ils se déplaçaient en réalisant de nombreuses phases de vol court et que la majorité des individus ne parcouraient pas plus de 200 m en huit heures. Leur dispersion active pourrait donc être limitée, surtout en présence d'hôtes viables à proximité. Mais si le milieu ne convenait pas, certains insectes seraient capables de réaliser des vols plus longs afin de trouver de meilleures conditions environnementales. Ces études génétiques et comportementales suggèrent également que l'Homme a un rôle non négligeable dans la dispersion passive des agriles à travers le commerce international de bois.
Origine : Version validée par le jury (STAR)