Changes in plant communities under global change : contributions of national datasets to characterize the effects of climate change and plant-pollinator interactions
Modification des communautés végétales en contexte de changement global : apports des jeux de données nationaux pour caractériser les effets du changement climatique et des interactions plantes-pollinisateurs
Résumé
To what extent do changes in biotic and abiotic factors caused by human activities influence community composition and declines or increases in species abundance? Many changes are documented in the scientific literature mainly in particular spaces and habitats, at a local scale and/or on a particular type of species. In this thesis, I have mobilized the citizen science tool, coupled with methodological approaches to the creation of indicators, and analytical approaches to the study of biodiversity datasets on long-term monitoring schemes, to characterize the temporal and spatial responses of the common flora to climate change and to the decline of pollinators. This work has been carried out on a national scale and in all types of habitats. Five questions were addressed: (1) Can we detect a response of plant communities to climate change in France? (2) How do the methodological construction choices of the species temperature index influence the detectability of plant communities' response to climate change? (3) Do plant communities of different habitat types have different responses to climate change? (4) Are the temporal trends of the most common plant species also influenced by the decline of pollinators? (5) How to evaluate the pollination services at national scale and detect a spatial pattern in an agricultural environment? I have shown for the first time that a reshuffling of plant communities in response to climate change can be detected at the national level in France, in all habitat types, mainly on the lowlands and over a short period of time (2009-2017). This reshuffling of plant community composition results from mean increases (in abundance) of warm-adapted species (regardless of lifespan, but also with annuals only ; not for perennials). These trends appear to be more pronounced in farmland and grasslands. For the first time, this work also highlighted mean declines of common, pollinator-dependent plant species at the national scale over the past decade, with consequences on community composition. Methodological inputs were also proposed to complement the understanding of species responses to climate change and to assess the effectiveness and variability of the pollination services at the national level. First, the comparison of methodological construction choices for the species temperature index provided new information to understand changes in flora related to climate change and to take into account local adaptation and plasticity of annual species. Second, pollination effectiveness and stability were mapped for the first time at a departmental resolution in France and were related to habitat quality for pollinators and to agricultural intensity. This work, which reports rapid changes in wild flora at the national level and identifies plausible mechanisms, has direct consequences for conservation. Finally, it provides additional evidence that the participation of volunteers in nature observation can help to document ongoing changes in fauna and flora.
Dans quelle mesure des changements des facteurs biotiques et abiotiques causés par les activités humaines influencent la composition des communautés et les déclins ou les augmentations en abondance des espèces ? De nombreuses modifications sont documentées dans la littérature scientifique principalement dans des espaces et des habitats particuliers, à une échelle locale et/ou sur un type d’espèces particulières. Dans cette thèse, j’ai mobilisé le formidable outil que sont les programmes de sciences participatives, couplé à des approches méthodologiques de création d’indicateurs, et analytiques d’étude de jeux de données de biodiversité sur des suivis à long terme, pour caractériser les réponses temporelle et spatiale de la flore commune au changement climatique, d’une part, et au déclin des pollinisateurs, d’autre part. Ce travail a été réalisé à l’échelle nationale et dans tous types d’habitats. Cinq questions ont été abordées: (1) Peut-on détecter une réponse des communautés végétales au changement climatique en France ? (2) Comment les choix méthodologiques de construction de l’indice de préférence thermique des espèces influencent la détectabilité de la réponse des communautés végétales au changement climatique ? (3) Les communautés végétales des différents types d’habitats présentent-elles des disparités de réponse au changement climatique ? (4) Les tendances temporelles des espèces constituant la flore commune sont-elles aussi influencées par le déclin des pollinisateurs ? (5) Comment évaluer le service de pollinisation à l’échelle nationale et détecter un patron spatial en milieu agricole ? J’ai montré pour la première fois qu’une recomposition des communautés végétales en réponse au changement climatique pouvait être détectée à l’échelle nationale en France, dans tous les types d’habitats, principalement en plaine et sur une courte période de temps (2009-2017). Ce remaniement des communautés végétales est lié à une augmentation moyenne (en abondance) des espèces à préférence thermique élevée (tous cycles de vie confondus ainsi qu’une tendance identique pour les espèces annuelles mais pas pour les pérennes). Ces tendances semblent être plus marquées dans les milieux agricoles et prairiaux. Ces travaux ont également montré pour la première fois un déclin moyen (en abondance) des espèces communes dépendantes des pollinisateurs pour leur reproduction à l’échelle nationale au cours de la dernière décennie, avec des conséquences sur la composition des communautés. Des apports méthodologiques ont également été proposés pour compléter la compréhension des réponses des espèces au changement climatique et pour évaluer l’efficacité et la variabilité du service de pollinisation au niveau national. Dans un premier temps, la comparaison des choix méthodologiques de construction de l’indice de préférence thermique a apporté des informations nouvelles pour comprendre les modifications de la flore en réponse au changement climatique et tenir compte de l’adaptation locale et de la plasticité des espèces annuelles. Dans un second temps, l’efficacité et la stabilité du service de pollinisation ont été cartographiées pour la première fois en France à une résolution départementale et ont été reliées à la qualité des habitats pour les pollinisateurs et l’intensité de l’agriculture. Ces travaux, qui font état de changements rapides au sein de la flore sauvage à l’échelle nationale et identifient des mécanismes plausibles, ont des conséquences directes pour la conservation. Ils apportent enfin une preuve supplémentaire que la participation des observateurs bénévoles à l’observation de la nature peut contribuer à révéler les bouleversements en cours qui s’opèrent sur la faune et la flore.
| Origine | Version validée par le jury (STAR) |
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