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Tropical forests are mostly dominated by fleshy-fruited plants, which are dispersed by frugivorous vertebrates. The global collapse of large vertebrates therefore raises questions about the resilience of these ecosystems, particularly on islands, which concentrate the bulk of extinctions. The Mascarenes are a remarkable system to study disruption of frugivory interactions because the pristine fauna, plethoric until human colonization in the 17th century and now largely extinct, is well known as well as its diverse flora which is particularly at risk. La Réunion is still home to indigenous forests along strong environmental gradients and active volcanism that offers the opportunity to explore the long-term consequences of defaunation. In addition, the varying levels of vertebrate extinctions between La Réunion (main extant frugivore, mass=55 g) and Mauritius (450 g) makes itpossible to use these islands as pseudo-replicates to test various hypotheses. This thesis is organised in three parts which aim to (1) describe the spatial distribution patterns of dispersal traits on La Réunion and Mauritius, and understand the implications for vertebrate extinctions which have been particularly rapid on La Réunion; (2) evaluate the consequences of frugivory disruption on the reconstruction of forest ecosystems on the lava flows of the Piton de la Fournaise; (3) assess the consequences of frugivory disruption on the maintenance of diversity in forests established before human colonisation. (1) Proportions of fleshy-fruited plants strongly decrease with elevation and this decrease is all the more pronounced the larger the fruit are. By comparing the main factors of vertebrate extinctions between La Réunion and Mauritius, we show that the early destruction of favorable lowland habitats on La Réunion probably played a central role in the rapidity of frugivore extinctions. (2) After expanding the chronosequence of the Piton de la Fournaise flows, we show thatfrugivore extinctions have profoundly altered the capacity of lowland forests to rebuild since the 18th century and that the refaunation of ecosystems with alien frugivores mainly benefits alien fleshy-fruited plants. Reinstating dispersal, native large-seeded plants are nevertheless capable of settling on historical flows where recruitment is overwhelmingly dominated by invasive plants. (3) By comparing two reference forests of La Réunion and Mauritius, we show that the Mauritian flying fox allows a much better recruitment of many plant species at Brise-Fer than the Réunion bulbul at Mare-Longue, except for large-seeded plants which regenerate poorly in both islands. An experiment finally shows how the persistence of fruit flesh alone can strongly limit tree recruitment, but that the latter can be modulated by introduced fauna. Our overall worrying results show the urgency to protect large native frugivores wherever they still exist and of encouraging their return where they had disappeared. At the same time, large-scale sowing should be envisaged in protected areas where the maintenance or even the return of native forest dynamics are imperative., Les forêts tropicales sont largement dominées par les plantes à fruits charnus dont la dispersion est assurée par les vertébrés frugivores. L'effondrement global des grands vertébrés interroge donc quant à la résilience de ces écosystèmes, en particulier dans les îles qui concentrent l’essentiel des extinctions documentées. Les Mascareignes sont un remarquable système d'étude des ruptures d'interactions de frugivorie car la faune d'origine, pléthorique jusqu'à la colonisation humaine au 17ème siècle et aujourd'hui largement éteinte, est bien connue tout comme sa flore diversifiée qui compte parmi les plus menacées. La Réunion abrite encore des forêts indigènes le long de puissants gradients environnementaux et un volcanisme actif offrant l'opportunité d'explorer sur le long terme les conséquences de la défaunation. De plus, les niveaux variables d'extinction de vertébrés forestiers entre La Réunion (principal frugivore relictuel, masse=55 g) et Maurice (450 g) permet d'utiliser ces îles comme pseudo-réplicats pour tester diverses hypothèses. Cette thèse s'organise en trois parties qui visent à (1) décrire les patrons de distribution spatiale des traits de dispersion à La Réunion et Maurice, et comprendre les implications pour l'extinction de la faune qui a été fulgurante à La Réunion ; (2) évaluer les conséquences de la rupture des interactions de frugivorie sur la reconstruction des écosystèmes forestiers sur les coulées de lave du Piton de la Fournaise ; (3) évaluer les conséquences de la rupture des interactions de frugivorie sur le maintien de la diversité dans les forêts de l'archipel établies avant la colonisation humaine. (1) Les proportions de plantes à fruits charnus dans les communautés de plantes ligneuses chutent avec l'altitude et cette diminution est d'autant plus forte que les fruits sont gros. En comparant les principaux facteurs d'extinction de vertébrés entre La Réunion et Maurice, nous montrons que la destruction précoce des habitats favorables de basse altitude à La Réunion a probablement joué un rôle central dans la fulgurance des extinctions. (2) Après avoir étoffé la chronoséquence des coulées du Piton de la Fournaise, nous montrons que la disparition des populations de frugivores a profondément altéré la capacité des forêts de basse altitude à se rebâtir dès le 18ème siècle et que la refaunation des écosystèmes avec des frugivores introduits profite essentiellement aux plantes exotiques à fruits charnus. Néanmoins, en restaurant la dispersion, les plantes à grosses graines sont capables de s'installer sur les coulées historiques où recrutent très majoritairement des plantes envahissantes. (3) En comparant les forêts de référence de La Réunion et Maurice, nous montrons que la roussette noire permet un bien meilleur recrutement de nombreuses espèces ligneuses à Brise-Fer que le bulbul de La Réunion à Mare-Longue, excepté pour les plantes à grosses graines qui se régénèrent assez mal dans les deux îles. Une expérimentation à Mare-Longue montre enfin comment la persistance de la pulpe seule peut limiter fortement le recrutement, mais que ce dernier peut être notablement influencé par la faune introduite. Nos résultats inquiétants montrent l'urgence de protéger les grands frugivores indigènes où ils existent encore et de favoriser leur retour quand ils ont disparu. Parallèlement, des semis à large échelle devraient être envisagés dans les aires protégées où le maintien, voire le retour de la dynamique forestière indigène sont impératifs.

Research Highlights: Frugivores able to disperse large seeds over large distances are indispensable for seedling recruitment, colonization and regeneration of tropical forests. Understanding their effectiveness as seed dispersal agents in degraded habitat is becoming a pressing issue because of escalating anthropogenic disturbance. Although of paramount importance in the matter, animal behaviour’s influence on seed shadows (i.e., seed deposition pattern of a plant population) is difficult to evaluate by direct observations. Background and Objectives: We illustrated a modeling approach of seed shadows incorporating field-collected data on a troop of northern pigtailed macaques (Macaca leonina) inhabiting a degraded forest fragment in Thailand, by implementing a mechanistic model of seed deposition with random components. Materials and Methods: We parameterized the mechanistic model of seed deposition with macaque feeding behavior (i.e., consumed fruit species, seed treatments), gut and cheek pouch retention time, location of feeding and sleeping sites, monthly photoperiod and movement patterns based on monthly native fruit availability using Hidden Markov models (HMM). Results: We found that northern pigtailed macaques dispersed at least 5.5% of the seeds into plantation forests, with a majority of medium- to large-seeded species across large distances (mean > 500 m, maximum range of 2300 m), promoting genetic mixing and colonization of plantation forests. Additionally, the macaques produced complementary seed shadows, with a sparse distribution of seeds spat out locally (mean >50 m, maximum range of 870 m) that probably ensures seedling recruitment of the immediate plant populations. Conclusions: Macaques’ large dispersal distance reliability is often underestimated and overlooked; however, their behavioral flexibility places them among the last remaining dispersers of large seeds in disturbed habitats. Our study shows that this taxon is likely to maintain significant seed dispersal services and promote forest regeneration in degraded forest fragments.

New Caledonia is recognized as one of the main hotspots on the world. Unfortunately, its exceptional biodiversity is threatened by the rapid development of human activities. Hence, impacted natural environments must be restored to maintain the ecosystem services they provide. The main objective of this study was to propose the establishment of active restoration by ecological continuities which take into account mode of dispersion, germination of plant species as well as the distances from plantations to natural vegetation. For answer to this objective, the implementation of a database containing the characteristics of dispersal, dormancy and desiccation tolerance of seeds of 407 taxa found in maquis or both maquis and forest was carried out. Then, an evaluation of the recovery progress of revegetated areas by plantation was carried out. Finally, floristic inventories in the natural vegetations of the area study have enable to characterize their structure, their composition and to determine 37 vegetal species called "candidate" to be prioritized in the future restoration projects, by their high phenotypic plasticity allowing thern to develop both in open and closed environments. Twelve of thern have been the subject of a phonological (flower and fruit) and germination study., La Nouvelle-Calédonie est reconnue comme l'un des principaux "hotspots" de la planète. Malheureusement, sa biodiversité exceptionnelle est menacée par le développement rapide des activités humaines. De ce fait, les milieux naturels impactés se doivent d'être restaurés pour maintenir les services écosystémiques qu'ils rendent.L'objectif principal de ce travail de recherche a été de proposer la mise en place de la restauration active par des connectivités écologiques qui prennent en compte les modes de dispersion, la germination d'espèces végétales ainsi que les distances des plantations aux végétations existantes. Pour répondre à cet objectif, l'implémentation d'une base de données comprenant les caractéristiques de dispersion, de dormance et de la tolérance à la dessiccation des graines de 407 taxons retrouvés en maquis ou à la fois en maquis et en forêt a été réalisée dans un premier temps. Puis, dans un second temps, une évaluation du progrès de rétablissement de zones anciennement revégétalisées par plantation a été réalisée. Enfin, dans un troisième temps, des inventaires floristiques dans les végétations des milieux naturels de la zone ont permis de caractériser leur structure, leur composition et de déterminer 37 espèces végétales dites « candidates » à prioriser dans les futurs projets de restauration, de par leur forte plasticité phénotypique leur permettant de se développer à la fois en milieux ouverts et fermés. Douze d'entre-elles ont fait l'objet d'un suivi phénologique et d'une étude germinative.

The biosphere is experiencing a biodiversity crisis, which for islands are the epicenter. Biological invasions are there, one of the main drivers, especially regarding the alteration of mutualistic relationships for the functioning and the maintenance of ecosystems. Thus, during our work in New Caledonia, we focused on a key group for ecosystem functions: ants, and their involvement in seed dispersal (myrmecochory). We carried out the first assessment of this mutualism in New Caledonia with the identification of indigenous myrmechorous plants, with a preponderance of species on ultramafic soils. Then, we evaluated the magnitude of seed dispersal by ants on these soils. After the characterisation of ant communities across an anthropic disturbance gradient, we evaluated seed dispersal capabilities of exotic ant compared to native ones. Solenopsis geminata appears to offer a more efficient seed dispersal than natives. On the other hand, Wasmannia auropunctata excludes native species without ensuring effective dispersal. In the context of an intense disturbance regime, our work illustrates a neo-assembled community of ants, dominated by exotic ones, some of which could provide a function relay with respect to maintaining the dynamic of maquis. Our work illustrates the “context dependency” of invasive species’ impacts as a function of anthropogenic disturbance’s level. It also discusses the possible contribution of these ants in a context of restoration after disturbance of habitats on ultramafic substrates, or even their use in ecological engineering program.; La biosphère traverse une crise de biodiversité pour laquelle les milieux insulaires sont l’épicentre. Les invasions biologiques y constituent l’un des principaux facteurs de forçage, notamment du point de vue de l’altération des mutualismes, pour le fonctionnement et le maintien des écosystèmes. Durant notre travail en Nouvelle-Calédonie, nous nous sommes intéressés à un groupe clé de voute pour le fonctionnement des écosystèmes, les fourmis, et leur implication vis-à-vis de la dispersion de graines (myrmécochorie). Nous avons réalisé la première identification de plantes autochtones myrmécochores, avec une prépondérance des espèces sur substrats ultramafiques. Puis, nous avons testé la dispersion par les fourmis sur ces substrats. Après avoir caractérisé les communautés selon un gradient de perturbation anthropique, nous avons évalué la dispersion et la contribution des fourmis invasives à ce service par rapport aux fourmis natives. Ainsi, Solenopsis geminata semble capable d'une meilleure dispersion que les espèces natives. A contrario, Wasmannia auropunctata exclue les espèces natives sans assurer de dispersion efficace. Dans le contexte d’un régime de perturbations intense, nos travaux illustrent une communauté néo-assemblée de fourmis, dominée par des exotiques dont certaines pourraient assurer un relai de fonction pour la dynamique des maquis. Nos travaux illustrent la « contexte dépendance » des impacts d’espèces invasives en fonction du niveau de perturbation anthropique. Ils permettent de discuter la contribution possible de ces fourmis pour la restauration après perturbation sur substrats ultramafiques, voire de leur valorisation en ingénierie écologique.

Mistletoe is the common name of tree species of seagrass and orchards hemiparasites of the family Loranthaceae. Although possessing therapeutic virtues, mistletoes cause significant damages to their hosts thereby causing production losses. Loranthaceae dispersal mechanisms are still poorly understood. The purpose of this study is to identify and rank the factors that influence the spread of these parasites. In this article we build a multi-agent model for the spread of mistletoe in orchards. This model was built according to the modeling approach of multi-agent systems (MAS) GAIA Version 2. After an implementation of this system using the Java simulation library MASON. We perform sensitivity analysis of outputs of the simulation. It shows that: the rate of infection increases with the availability of mistletoe berries, attendance of the birds and the amount of berries produced by each plant; but it strongly decreases with the competition factor; infestation intensity in turn, increases with the age of hosts. Our study reveals that a dispersion of mistletoe on long distances is attributable to endozoochores birds, while epizoochores birds act locally, "Gui d'Afrique" est la désignation commune des phanérogames hémiparasites des essences ligneuses et de vergers de la famille des Loranthaceae. Bien que possédant les vertus thérapeu-tiques, les guis causent des dégâts importants à leurs hôtes occasionnant de ce fait des pertes de production. Les mécanismes de dispersion des loranthaceae sont encore peu connus. Le but de cette étude est d'identifier et classer les facteurs qui influencent la dissémination de ces parasites. Dans cet article, un modèle multi-agents de la propagation du gui dans une plantation d'arbres fruitiers est construit. Ce modèle a été construit suivant la démarche de modélisation des systèmes multi-agents(SMA) GAIA Version 2. Après une implémentation de ce système en utilisant la bibliothèque de simulation des SMA MASON, une analyse de sensibilité des sorties de ce modèle a été faite. Il en ressort que: le taux d'infestation croit avec la disponibilité des baies de gui, la fréquentation des oiseaux et la quantité de baies produites par chaque plant; par contre, il décroit fortement avec le facteur de compétition; l'intensité d'infestation quant à elle, croit avec l'âge des hôtes. Notre étude révèle qu'une dispersion de gui à grande distance n'est imputable qu'aux oiseaux endozoochores alors que les oiseaux épizoochores agissent à l'échelle locale.

Successive ecological filtering processes including dispersal limitation (species ability to reach an environment), environmental filtering (local abiotic constraints to species settlement) and biotic interactions among plants (competition, facilitation) and across trophic levels act upon regional species pools to form dynamic and transient plant assemblages. Native herbivorous ungulates regularly disperse numerous diaspores (zoochory), create local chemical and physical heterogeneity through small scale soil disturbance (ecosystem engineering) and also selectively consume plants (herbivory), whereby they shape plant assemblages by intervening in the different ecological filtering processes. The ecological processes through which large ungulates locally affect both abiotic and biotic conditions make plant communities more susceptible to invasion by non-resident species (both native colonizers and exotic invaders); I therefore discuss ungulates' role in shaping plant assemblages within the framework of the theory of invasibility proposed by Davis et al. (2000). Here, I specifically highlight how complementary zoochorous processes in a guild of large ungulates affect the composition and spatial distribution patterns of plant assemblages. In this manuscript, I present different results addressing the different filtering effects. For instance, results from a trait-based meta-analysis show how endozoochory, hoof- and hair-epizoochory differentially filter the regional species pool. Interactions among vectors, seeds and plant traits also intervene in the seed dispersal cycle (emigration, transfer and settlement) and seed dispersal effectiveness. I also highlight how closely ungulates may combine seed dispersal with abiotic filtering. My colleagues and I show that herbivorous ungulates, as selective and daily long-distance seed dispersal vectors, play a role in determining the spatial and temporal dynamics of meta-communities. These animals are likely to affect plant responses to global changes such as habitat fragmentation, land use changes and climate warming, and may have contributed to plant migration patterns since the last glaciation. As primary consumers they also occupy an in-between position within the food web and may thus compete for feeding resources with other groups such as insects with potential trophic cascading effects on bird communities. Through the many interactions ungulates are involved in, we have to consider their global role as dynamic actors in ecosystem functioning and potential tools to rehabilitate degraded habitats via seed dispersal and associated engineering effects. / Les processus successifs de filtrage écologique dont le frein à la dispersion (la capacité des plantes à atteindre un environnement), le filtre environnemental (contraintes abiotiques locales à l'installation des plantes), et les interactions biotiques entre plantes (compétition, facilitation) et avec d'autres niveaux trophiques agissent sur le pool régional de plantes pour créer localement des assemblages de plantes dynamiques et transitoires. Les ongulés herbivores autochtones dispersent régulièrement de nombreuses diaspores (zoochorie), créent localement de l'hétérogénéité chimique et physique par des perturbations du sol de faible surface (effets d'ingénierie) et consomment sélectivement les plantes (herbivorie), façonnant ainsi les assemblages de plantes en intervenant à chaque niveau de filtrage écologique. Les processus écologiques par lesquels les grands ongulés affectent localement les conditions abiotiques et biotiques rendent les communautés de plantes plus sujettes à l'invasion par des espèces non résidentes (à la fois colonisatrices autochtones et invasives exotiques) ; je discute ainsi du rôle des ongulés sauvages dans la fluctuation des ressources disponibles pour l'assemblage des communautés végétales dans le cadre de la théorie de l'invasibilité proposée par Davis et al. (2000). En particulier, j'illustre comment les mécanismes complémentaires de dispersion zoochore par une guilde de grands ongulés modulent la composition et les patrons de distribution spatiale des assemblages de plantes. Je présente dans ce manuscrit différents résultats traitant des effets des ongulés sauvages comme filtre écologique. Par exemple, une méta-analyse européenne basée sur les traits des plantes montre comment l'endozoochorie, l'épizoochorie sous les sabots et dans le pelage filtrent différentiellement le pool régional de plantes. Les interactions entre traits des vecteurs, des diaspores et des plantes interviennent dans les trois phases de la dispersion (émigration, transfert et immigration) et l'efficacité de la dispersion. Je mets aussi en évidence comment les ongulés combinent étroitement zoochorie et effets d'ingénierie physique et chimique. Ainsi, mes collègues et moi suggérons que les ongulés herbivores, en tant que vecteurs quotidiens, sélectifs et à longue distance des diaspores peuvent jouer un rôle déterminant dans les dynamiques spatiales et temporelles des méta-communautés. Ces animaux sont susceptibles de moduler la réponse des plantes aux changements globaux contemporains : fragmentation des habitats, changement d'utilisation des terres et réchauffement climatique, et ont probablement contribué aux patrons passés de migration post-glaciaire. En tant que consommateurs primaires, ils occupent une position clé au sein de la chaîne alimentaire et peuvent ainsi concurrencer d'autres groupes, comme l'entomofaune, dans l'accès aux ressources avec de potentiels effets de cascades trophiques sur les communautés d'oiseaux. Au travers des multiples interactions dans lesquelles sont impliqués les ongulés sauvages, nous avons à les considérer plus généralement comme des acteurs dynamiques dans les assemblages de plantes, le fonctionnement des écosystèmes et des agents potentiels de restauration d'habitats dégradés via la zoochorie et les effets associés d'ingénierie.

The main objective of the thesis was to experiment new techniques of ecological engineering to restore the soil and the vegetation of a mediterranean sub-steppe dry grassland, destroyed by an oil leak (plain of La Crau, Bouches-du-Rhône, France). After evacuation of the polluted soil in a specialized dump, soil was transferred in spring 2011, by direct translocation, at a 1:1 ratio and keeping or not of the vertical organization of the soil main layers. After three years of monitoring, we were able to highlight the importance of taking into account different components (soil, vegetation, myrmecofauna) of the ecosystem, and especially their interactions to better assess the future success of ecological restoration operations. We found that soil regeneration for physico-chemical and biological parameters, could be quick for some of them (carbon biodegradation, microbial biomass) but much slower for others (recovery of vertical exchanges between layers in the soil profile). Similarly, the regeneration of the steppe vegetation was reached in the short term (three years) concerning its species richness, its species diversity and its similarity of composition with the reference steppe, but at high economic and environmental costs (destruction of the donor site). Then, the harvester ant Messor barbarus was considered as a potential ecosystem engineer which can complement the undertaken restoration works by accelerating the redistribution of viable seeds. Indeed, our results showed that, by the construction of refuse piles, this ant allowed the reference ecosystem to locally concentrate some seeds and increase vegetation species richness, where the refuse piles were naturally destroyed during the winter. The monitoring of the natural recolonization of ants and a new experimental protocol of transfer of founding queens, from the reference ecosystem to the restored ecosystem, also showed, that when the habitat was not conducive for the natural recolonization of Messor barbarus, transplantation achieved excellent results in the survival rate of transferred ants. However, the monitoring will have to be pursued for several years to validate the positive role of ants on the restoration of the spatial structure of the steppe plant community.; L’objectif principal de la thèse a été d’expérimenter de nouvelles techniques en ingénierie écologique afin de restaurer le sol et la végétation d'une pelouse sèche méditerranéenne sub-steppique, détruite suite à une fuite d'hydrocarbures (plaine de La Crau, Bouches-du-Rhône, France). Après évacuation des terres polluées en décharge, un transfert de sol a été réalisé au printemps 2011 en procédant à une translocation directe, selon un ratio 1/1 avec respect ou non de l’organisation verticale des principaux horizons du sol. Après trois années de suivis, nous avons pu mettre en évidence l’importance de prendre en considération différentes composantes (sol, végétation, myrmécofaune) de l'écosystème, et surtout leurs interactions, pour mieux évaluer à l'avenir la réussite d'opérations de restauration écologique. Ainsi, nous avons mesuré que la régénération du sol en ce qui concerne les paramètres physico-chimiques et biologiques pouvait être rapide pour certains d'entre eux, comme c’est le cas pour la biodégradation du carbone et de la biomasse bactérienne, mais beaucoup plus lente pour d'autres comme c’est le cas pour le rétablissement des échanges verticaux entre les horizons dans le profil de sol. De même, la régénération de la végétation steppique a été atteinte à très court terme (trois années) concernant sa richesse, sa diversité spécifique, et sa similarité de composition avec la steppe de référence mais au prix d'interventions de restauration à fort coût économique et environnemental (destruction du milieu donneur). C'est pourquoi, la fourmi moissonneuse Messor barbarus est apparue comme un ingénieur des écosystèmes potentiel pour compléter le travail entrepris en accélérant la redistribution des graines viables, et ainsi en restaurant la structuration de la végétation qui fait encore défaut. En effet, cette fourmi concentre localement certaines graines par la construction de dépotoirs aux entrées de leur nid et d’augmente la richesse spécifique de la végétation dans l’écosystème de référence lorsque les dépotoirs sont naturellement détruits au cours de l’hiver. Un suivi de la recolonisation naturelle des fourmis et une expérimentation originale de transfert de reines fondatrices, de l'écosystème de référence vers l'écosystème à restaurer, ont également montré, que lorsque l’habitat n’était pas favorable à la recolonisation naturelle de Messor barbarus, la transplantation permettait d'obtenir d’excellents résultats sur le taux de survie des fourmis transférées. Il sera cependant encore nécessaire de poursuivre ces suivis pendant quelques années pour valider in fine le rôle positif des fourmis vis-à-vis de la restauration de la structuration spatiale de la communauté végétale steppique.

To increase the germplasm necessary for varietal improvement of tuberous-rooted chervil, a food apiaceae of increasing importance, two successive surveys of wild populations were carried out in Germany, in the Rhine and the Weser River basins. These mainly riparian populations are likely to be shaped by changes in hydrographic networks that characterize their habitat. Molecular studies have shown a strong structuration between wild populations (G(ST) similar to 32 %), but did not reveal any structuring effect of the hydrographic network on diversity or any global phenomenon of genetic erosion. A discussion about the strategy for maintaining the diversity of this species on a long-term period is proposed.; Afin d’accroître le pool génétique nécessaire à l’amélioration variétale du cerfeuil tubéreux, apiacée alimentaire en pleine expansion, des prospections de populations sauvages sur deux campagnes successives ont été réalisées dans les bassins du Rhin et de la Weser, en Allemagne. Ces populations, principalement ripariennes, sont susceptibles d’être façonnées par les évolutions des réseaux hydrographiques qui caractérisent leur biotope. L’étude moléculaire de la diversité génétique des populations montre une structuration forte entre ces populations sauvages (GST ∼ 32 %), mais ne met pas en évidence d’effet structurant des réseaux hydrographiques sur cette diversité, ni de phénomène d’érosion génétique global. Une discussion sur la stratégie de maintien de la diversité de cette espèce à long terme est proposée.

National audience; Dans la forêt tropicale humide de LuiKotale, (cuvette centrale de la République démocratique du Congo), la population des éléphants de forêt (Loxondota cyclotis) est quasi éteinte. De janvier 2009 à juin 2011 nous avons étudié l'influence du déclin des pachydermes sur la survie des populations d’arbres aux syndrome mégafaunal (c.à.d. adaptés à de grand animaux disperseurs comme les éléphants). Pour ceci, nous avons mesuré la capacité des arbres à se reproduire sans dispersion, le recrutement sous d'autres espèces d’arbres, et la démographie des populations d’arbres. Nous avons par ailleurs estimé la structure spatiale des adultes et des nouvelles générations pour élaborer un scénario prédictif. Nous avons estimé l'efficacité d’espèces alternatives qui pourraient fonctionnellement remplacer les éléphants pour la dispersion des graines et identifié les prédateurs de graines de ces arbres. Dix‐huit espèces d’arbres au syndrome mégafaunal ont été identifiées dans la communauté, représentant 4,5 % de la diversité en espèces d’arbres. Soixante-dix‐huit pour cent (14/18) sont des espèces éléphant- dépendantes et ne recrutent pas assez de nouvelles cohortes pour satisfaire aux conditions d’auto remplacement de la population, ni sous l’arbre-parent ni sous d'autres arbres. Pour douze espèces, la première génération est absente. Des recrues ont été identifiées pour les six autres espèces. Néanmoins, la structure spatiale de ces nouvelles générations semble altérée et est agrégée, contrairement à la structure aléatoire des adultes. Le deuxième plus grand disperseur de graines de la forêt, le bonobo (Pan paniscus), ne remplace pas fonctionnellement les éléphants. Ainsi, il n'y a aucun partenaire alternatif pour la dispersion de graines des arbres au syndrome mégafaunal, qui sont par conséquent strictement éléphant-dépendants. Nous discuterons des conséquences potentielles de ce cul‐de-sac évolutif lié au destin des éléphants de forêt pour ces plantes afrotropicales et proposons des solutions de conservation. Solutions provisoires qui ne remplaceront pas des stratégies efficaces de maintien des populations d’éléphants pour la survie des plantes éléphant-dépendantes.

National audience; La conservation des forêts afrotropicales dépend non seulement de la protection des habitats, mais également de la protection d’espèces menacées d'extinction (IUCN 2011). Les primates frugivores sont reconnus comme d’important disperseurs de graines. Dans le site de LuiKotale (forêt tropicale de la Cuvette centrale, RD Congo) le rôle de dispersion de graines par les bonobos (Pan paniscus) a été étudié. Les bonobos sont principalement frugivores (66 % des sessions d'alimentation), passant environ 3,5 heures par jour à avaler des fruits et leurs graines, qui sont transportées pendant environ 24 heures. Ces graines appartiennent à plus de 91 espèces dispersées endozoochoriquement à une distance moyenne de 1,2 kilomètre de l'arbre--‐parent. Les graines passées par le tube digestif des bonobos germent plus rapidement, à des taux plus élevés, et avec une plus grande survie post dispersion. Notre estimation porte à 40 % le taux d’espèces d’arbres dispersés par les bonobos, soit 65 % de l'abondance relative. Presque toutes les espèces bonobo--‐dispersées étudiées (95 %), ne peuvent recruter sans dispersion. Du fait d’un manque de redondance fonctionnelle avec les autres animaux, les bonobos doivent influencer la structure et l’écologie forestière de leur système. Leur disparition attendue serait critique. Nos conclusions classent les bonobos comme probables jardiniers de la forêt du Congo.

Agroecosystems are mosaics of cultivated areas where natural and semi-natural areas and human infrastructures are strongly nested and intrinsically linked and dependent. Semi-natural areas are generally confined to field edges and roadsides where wild and cultivated plants biodiversity are combined. This thesis focuses mainly on seed dispersal of oilseed rape (Brassica napus L.) towards semi-natural areas which can lead to establishment of feral oilseed rape populations. At the agroecosystem scale, the study of genotypic data coupled with assignment methods to existing commercial cultivars has highlighted the link between diversity of cultivars of oilseed rape cultivated fields with diversity of cultivar of feral populations the following year. Furthermore, the study of cultivar diversity revealed that fields are not uniformly composed of plants of a unique cultivar and that feral populations accumulate different cultivars over years consecutive of annual seeds rain of harvested fields, survival in the seed bank and self-recruitment in feral populations. Modeling the effective seed flow with maximum likelihood method revealed local dispersal dynamics within the agroecosystem. Local and extern sources of seeds differ according the area studied and the traffic roads to the silo. Our data have shown that both sowing of the same year (n), the fields harvested the previous year or even in previous years (up to n-2) could significantly contribute to the presence of feral populations (year n). The average dispersal distances estimated range from ten meters to kilometers. Finally, an in-situ experiment enabled us to quantify seed losses during harvest related to grain trailers. We evaluated these losses to 400 seeds per m2 and we highlighted rare events of massive seed deposition. Statistical analysis of these losses enabled us to relate them with landscape elements, including the traffic roads and. In the context of GM crops cultivation in agroecosystems, these results emphasize the need to introduce the landscape complexity in models predicting the presence and persistence of GM OSR feral populations.; Les agroécosystèmes sont des mosaïques d’espaces cultivés, d’espaces naturels et semi-naturels et d’infrastructures humaines fortement imbriqués et donc intrinsèquement liés et dépendants. Les espaces semi-naturels sont confinés généralement aux bordures de champs et aux bordures de route où se côtoient biodiversités végétales cultivées et sauvages. Cette thèse se concentre principalement sur la dispersion des graines de colza (Brassica napus L.) vers ces espaces qui peut conduire à la formation de populations de colza dites férales. A l’échelle d’un agroécosystème, l’étude de données génotypiques couplées à des méthodes d’assignations aux variétés commerciales existantes, a permis de mettre en évidence un lien entre la diversité variétale des champs de colza cultivés et la diversité variétale des populations férales de l’année suivante. De surcroît, l’étude de ces diversités variétales a montré que les champs ne sont pas des entités uniformes comportant des plantes d’une seule variété et que les populations férales accumulent les variétés au fil des années grâce aux apports annuels des champs récoltés, à la survie dans la banque de graines et à l’autorecrutement au sein des populations férales. La modélisation des flux efficaces de graines par une méthode de maximum de vraisemblance a permis d’identifier des dynamiques de dispersion locales au sein des agroécosystèmes. Suivant la zone considérée et les axes de circulation vers le silo de récolte, les sources locales de graines varient et les apports extérieurs de graines sont plus ou moins importants. Nos données nous ont permis d’estimer que les semis de la même année (n), les champs récoltés l’année antérieure ou même les années précédentes (jusqu’à n-2) pouvaient contribuer de manière significative à la présence de populations férales (l’année n). Les distances moyennes de dispersion estimées varient de la dizaine de mètres au kilomètre. Enfin, une expérimentation in-situ nous a permis de quantifier les pertes de graines pendant la récolte liées aux bennes de récolte. Nous avons évalué ces pertes à 400 graines par m2 et nous avons mis en évidence de rares évènements de pertes massives de graines. L’analyse statistique des résultats de ces pertes nous a permis de les mettre en relation avec des caractéristiques du paysage, notamment les surfaces des champs et les axes de circulations principaux et secondaires. Dans le contexte de mise en culture de plantes transgéniques, ces résultats impliquent de prendre en compte la complexité du paysage dans les modèles qui prédisent les flux de transgènes à l’échelle des agroécosystèmes.

National audience; Ambrosia artemisiifolia L. (common ragweed) was accidentally introduced into France in the 1860s. Its single vector of introduction in Europe was red clover seeds (Trifolium pratense L.), probably coming from Pennsylvania, United States at the time. A. artemisiifolia was later introduced into France in many places and at different times. This species has no natural or effective seed dispersal mechanisms and the spread of this weed in the territory is ensured by human activities that carry the seeds and create disturbed environments favourable to its development. It is now established in the Rhone Valley and a number of different factors (cropping system evolution, climate change, etc.) contribute to increasing the distribution area of this allergenic species in France.

Ce travail porte sur la dispersion des graines par les fourmis et se divise en deux parties :l’une expérimentale (Chapitres 1, 2 & 3) et l’autre synthétique (Chapitres 4 & 5). L’approche expérimentale a consisté en une exploration en conditions de laboratoire des comportements des fourmis à deux étapes du processus de myrmécochorie: à la source de graines et dans le nid. Des graines des plantes myrmécochores Viola odorata et Chelidonium majus ont été présentées aux fourmis Lasius niger et Myrmica rubra. Chaque étape de la séquence myrmécochorique a généré une variabilité des comportements propre à chacun des quatre couples fourmis-graines. L’élaiosome n’attire pas les fourmis à distance. Les fourmis suivent toujours la même séquence de comportements :antennation, manipulation et prise des graines. Le nombre d’antennations et de manipulations avant la prise de graines peut être considéré comme un indicateur de l’« hésitation » des fourmis à prendre les graines. L’espèce à tendance carnivore Myrmica rubra a été plus rapide et efficace dans la prise de graines que l’espèce éleveuse de pucerons Lasius niger. Parallèlement, les fourmis ont moins antenné, moins manipulé et plus pris de graines de Chelidonium majus, ce qui montre un intérêt particulier pour cette espèce. Un jour après l’expérience, toutes les graines des deux espèces se trouvaient dans les déchets à l’extérieur du nid, avec au moins la moitié des élaiosomes consommés (Chapitre 1).Lors du passage des graines à l’intérieur du nid, les fourmis Myrmica rubra ont également montré une capacité à traiter les graines rapidement, en montrant une dynamique d’arrachage de l’élaiosome et de rejet des graines hors du nid plus rapide. Le taux d’arrachage de l’élaiosome a été influencé par l’espèce de graine, plus important pour les graines de Chelidonium majus. Nous avons montré qu’une proportion variable de graines rapportées au nid (moins de la moitié) étaient déposées directement au contact des larves, les autres étant traitées ailleurs par les ouvrières ou laissées temporairement à l’abandon dans le nid. Par ailleurs, les dynamiques de rejet des items hors du nid ont curieusement été peu influencées par l’espèce de graine. Pour une graine, le fait de ne plus avoir d’élaiosome diminue le nombre moyen d’ouvrières qui la contacte simultanément. Parallèlement, même si la réponse n’est pas de type « tout ou rien », l’absence d’élaiosome accroit aussi la probabilité qu’une graine a d’être rejetée. (Chapitre 2).Nous avons isolé expérimentalement le paramètre de dessiccation des graines afin mesurer son influence sur le taux de prises. La dessiccation progressive des graines réduit les taux de prises par les fourmis Myrmica rubra. La réhydratation des mêmes graines leur permet de retrouver une attractivité et donc une valeur fonctionnelle prolongée. Les graines de Viola odorata perdent presque toute attractivité après 4 jours de dessiccation et leur réhydratation ne rétabli que faiblement leur attractivité. A l’inverse, les graines de Chelidonium majus gardent un tiers de leur attractivité après un mois de dessiccation et leur réhydratation restaure presque entièrement leur attractivité (Chapitre 3).La synthèse bibliographique a permis de dresser un aperçu des principales caractéristiques des fourmis dispersatrices de graines myrmécochores. Certains traits « généralistes » rendent les rencontres entre fourmis et graines très probables :leur ubiquité et diversité taxonomique, leur régime alimentaire omnivore, et leur fourragement « diffus » et opportuniste. Les fourmis possèdent des traits qui les rendent uniques par rapport aux autres insectes :le fourragement au sol, la capacité à transporter de la nourriture, ainsi que la nidification. Certains traits des fourmis ont une influence considérable sur la dispersion des graines :leur taille, les préférences de régime alimentaire, la phénologie, la capacité d’apprentissage et la fréquence de déménagement des nids. Nous développons également l’hypothèse que la rapidité et l’efficacité du traitement des graines par les fourmis seraient une conséquence d’un comportement hygiénique des fourmis à tendance carnivore, habituées à gérer des proies périssables (Chapitre 4).Nous avons dressé pour la première fois une liste des espèces de plantes myrmécochores et potentiellement myrmécochores des régions d’Europe tempérée (260 spp.). Nous montrons que ces dernières sont majoritairement herbacées, et ont tendance à fleurir plus précocement que les autres espèces. La proportion de graines myrmécochores comprises entre 1 et 3 mm et entre 0,6 et 10 mg est plus importante que dans le reste de la flore (Chapitre 5)./This study concerns seed dispersal by ants and is divided in two parts: one experimental (chapters 1, 2 & 3), and one synthetic (chapters 4 & 5). Experimental work consisted in a series of laboratory experiments, in which ant behaviour was studied at two stages of the dispersal process: at the seed source and inside the nest. Seeds of the myrmecochorous plants Viola odorata and Chelidonium majus were presented to two ant species: Lasius niger and Myrmica rubra. Each stage of the myrmecochory sequence generated a variability of behaviours for each of the four ant-seed pairs.The elaiosomedo not attract seed at a distance. Ants followed always the same behavioural sequence: antennations, manipulations, and removal. The number of antennations and manipulations before removal can be considered as a measure of ants’ “hesitation” to remove seeds. The carnivorous species Myrmica rubra was faster and more efficient at taking seeds than the aphid-tending Lasius niger. At the same time, ants antennated and manipulated less Chelidonium majus seeds, which shows a particular interest for this seed species. One day after the experiment, all seeds of both species were located outside the nest in the refuse piles. At least half of their elaiosomes had been consumed (chapter 1). Inside the nest, Myrmica rubra also showed a great ability to treat seeds quickly, i.e. quicker dynamics of elaiosome removal and seed rejection outside the nest. Elaiosome removal rates were influenced by seed species (higher for Chelidonium majus). We showed that a variable proportion of seeds (less than half) was directly deposited in contact with larvae. The rest of the seeds were handled elsewhere by workers, or left temporarily unattended in the nest. Dynamics of seed rejection outside the nest were curiously little influenced by the seed species. For a seed, to loose the elaiosome decreased the number of workers manipulating it. At the same time, even if the rejection response is not automatic, the absence of elaiosome increases the probability for a seed to be rejected (Chapter 2).We isolated the desiccation parameter in order to measure its influence on seed removal rates. Progressive seed desiccation reduced Myrmica rubra removal rates. Rehydration of the same seeds restored their attractiveness, thereby prolonging their functional life. Viola odorata seeds lost almost all their attractiveness after 4 days of desiccation, and rehydration only restored a reduced part of their attractiveness. On the contrary, Chelidonium majus seeds kept one third of their attractiveness after one month of desiccation, and recovered almost all their attractiveness after rehydration (Chapter 3). The bibliographic review allowed us to compile an outline of the main features of seed-disperser ants. Some generalist features highly increase the probability that ants encounter seeds: their ubiquity and taxonomic diversity, omnivorous diet and their opportunistic “diffuse” foraging. Among insects, ants have unique traits that make them broad dispsersers: ground foraging, the ability to transport items, and nesting behaviour. Some other traits have a great influence on the seed dispersal system: the ant body size, their diet preferences, the phenology of the colony, the learning, and the frequence of nest relocation. We also develop the hypothesis according to which, handling efficiency of ants is a byproduct of hygienic behaviour of carnivorous oriented species, since they are used to manage perishable preys (Chapter 4). We compiled the first list of myrmecochorous and potentially myrmecochorous plants species of European temperate regions (260 spp.). We show that these plants are mainly herbaceous. They also tend to flower earlier than the whole flora. The proportions of myrmecochorous seeds having a size range between 1 and 3 mm, and a weight range between 0.6 and 10 mg are higher than in the rest of the flora (Chapter 5)., Doctorat en Sciences, info:eu-repo/semantics/nonPublished

Peu d'études quantitatives confirment ou réfutent les théories actuelles concernant la capacité des espèces exotiques à envahir et coloniser de nouveaux milieux. Pour préciser ces théories, nous avons testé différents traits biologiques d'une ronce (Rubus alceifolius Poiret) envahissante à La Réunion (Océan Indien). Connue pour l'importance de sa reproduction sexuée à basse altitude, nous avons étudié la distribution des graines de R. alceifolius dans une des dernières forêts tropicales humides de basse altitude de l'île. La quantité de graines est nettement plus grande sous ronciers (>10 000 graines/m2) qu'en sous-bois non colonisé par la ronce (environ 3000 graines/m2). Pour les ronciers localisés au niveau de chablis forestiers, la pluie de graines ainsi que la banque de graines dans le sol, avant comme après période de fructification, diminuent significativement du centre vers la périphérie. Cette tendance s'explique par une luminosité plus importante au centre du chablis. Les auteurs concluent que la dissémination des graines de cette espèce au sein de la forêt se fait essentiellement par les eaux de ruissellement. De nombreuses graines (10% à 20%) peuvent attendre une ouverture du milieu pour germer. Une faible proportion des graines présentes dans le sol sont viables pendant de nombreuses années. Les massifs monospécifiques de R. alceifolius, isolés dans les trouées forestières, servent donc de nurseries et sont à l'origine de la colonisation de nouveaux espaces par cette espèce, au niveau de la forêt. Les résultats obtenus confirment qu'une reproduction sexuée abondante, l'accumulation de nombreuses graines dans le sol et un taux de germination élevé sont des traits biologiques caractéristiques de cette plante envahissante. Ils donnent également aux gestionnaires des milieux, des orientations sur la mise en place de plans d'éradication adaptés.