Disruption of mutualistic plant-frugivore interactions, and consequences on the regeneration of tropical forests in the Mascarene islands - Archive ouverte HAL Access content directly
Theses Year : 2020

Disruption of mutualistic plant-frugivore interactions, and consequences on the regeneration of tropical forests in the Mascarene islands

Rupture des interactions mutualistes plantes à fruits charnus-vertébrés frugivores, et conséquences sur la régénération des forêts tropicales dans les Mascareignes

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Abstract

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.
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Cite

Sébastien Albert. Rupture des interactions mutualistes plantes à fruits charnus-vertébrés frugivores, et conséquences sur la régénération des forêts tropicales dans les Mascareignes. Biodiversité et Ecologie. Université de la Réunion, 2020. Français. ⟨NNT : 2020LARE0035⟩. ⟨tel-03126708⟩
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