Régulations biologiques de Cosmopolites sordidus dans le réseau trophique des bananeraies

Dans les agroécosystèmes, les réseaux trophiques sont souvent structurés à partir de la plante d intérêt agronomique, qui permet aux herbivores qui lui sont associés de se développer, notamment les bioagresseurs. La monoculture de bananiers a permis au charançon du bananier (Cosmopolites sordidus) de prospérer. Les larves de C. sordidus se nourrissent exclusivement de bananiers et provoquent leur chute, réduisant fortement le rendement dans la plupart des régions de production. Cette thèse a cherché à élucider la structure et le fonctionnement du réseau trophique de la bananeraie et particulièrement les interactions trophiques qui lient le C. sordidus aux autres espèces. L objectif appliqué en ligne de mire était de favoriser les prédateurs généralistes pour augmenter la régulation naturelle de C. sordidus.1. Quel est l effet de l ajout d une plante de couverture sur la prédation de C. sordidus ? En utilisant une variété de méthodes isotopes stables, piégeage, infestation artificielle de bananiers, nous avons testé avec succès l hypothèse selon laquelle l enherbement induit, via le développement de proies alternatives, un changement de régime alimentaire des prédateurs généralistes, une augmentation de leurs abondances et une plus forte prédation des oeufs de C. sordidus.2. Quel est la structure du réseau trophique ? Nous avons combiné le séquençage haut-débit (technologie 454) avec le concept de codes-barres à ADN pour identifier les proies présentes dans le contenu stomacal des consommateurs. Nous avons utilisé un marqueur chloroplastique (boucle P6 trnL) pour identifier le bol alimentaire des herbivores, et un marqueur mitochondrial (mini-CO1) pour les prédateurs. Cette approche a permis de détecter des espèces qui n avaient pas été échantillonnées, d identifier les prédateurs naturels de C. sordidus au champ, et de quantifier les interactions à l échelle des populations.3. Comment la structure du réseau trophique peut-elle influencer la régulation de C. sordidus ? Nous avons cherché les différents éléments structuraux (motifs) présents dans le réseau trophique de deux agroécosystèmes bananiers (sur sol nu et sur sol enherbé), et analysé leurs fonctions. Nous avons notamment décelé un motif composé de 4 espèces (2 ressources et 2 consommateurs) qui est représenté en grand nombre par rapport à un modèle neutre de réseau trophique. Ce motif s est révélé systématiquement déséquilibré en faveur d une proie, ce qui démontre qu une distribution asymétrique des forces d interactions permet de structurer le réseau. L analyse de la position de C. sordidus dans les motifs décelés a permis de révéler ses interactions préférentielles avec les autres espèces de la communauté.Cette thèse montre comment le couplage de méthodes innovantes et complémentaires permet d avoir une approche globale du fonctionnement trophique de l agroécosystème. Les résultats montrent l importance des ressources primaires (autres que la plante cultivée) sur la structuration du réseau trophique des arthropodes et sur le potentiel de régulation des bioagresseurs. Ce travail illustre également le lien entre la structure globale d une communauté et l évaluation des fonctions qui y sont associéesIn agroecosystems, food webs are often structured from the crop, which enables the associated herbivores, including pests, to develop. For instance, monoculture in banana fields allowed the development of the banana weevil (Cosmopolites sordidus) populations. Borrowing larvae of C. sordidus cause banana plants topple over, which dampens the yield in most production areas. In this Ph.D. thesis, we attempted to disclose the structure and function of the banana food web, and particularly the trophic interactions that link banana weevil to others species. The applied perspective was to enhance population of generalist predators in order to increase the natural regulation of the pest.1. What is the effect of adding a cover crop on the predation of the pest?By using a variety of methods - stable isotopes analyses, trapping, artificial infestation of banana trees, we successfully tested the hypothesis according to which the addition of a cover crop, by enabling population of alternative preys to develop in the system, induces a change in predator diet, an increase of predator densities, and a greater predation rate on the eggs of C. sordidus.2. How is structured the food web?We combined next generation sequencing (454 technology) with the DNA barcoding concept to identify prey into gut contents of consumers. We used a chloroplastic marker (trnL) to identify the diet of herbivores, and a mitochondrial marker (CO1) for predators. This approach enabled the detection of unexpected species, the identification of the natural enemies of the pest, and the weighting of trophic interactions at the population scale.3. How can food web structure influence pest regulation?We searched structural elements (network motifs) occurring in the food webs of two banana agroecosystems (on bare soil and with cover crop), and we inferred the system functions. We detected the bi-fan size-4 motif, which occurred more frequently in the cover cropped food web than in random food webs. Interestingly, this motif was unbalanced for one of the two resources, illustrating the asymmetrical distribution of interaction strengths that shapes food web structure. The analysis of the position of C. sordidus within key motifs revealed its preferential interactions with other species of the community.This Ph.D. thesis emphasizes how linking innovative and complementary methods provides a comprehensive approach of the trophic functioning of the banana agroecosystem. Our results show the importance of primary resources (other than the cultivated crop) on the structure of arthropods food webs and on the pest regulation potential. This work also illustrates the link between the community structure and the evaluation of associated functions (i.e. pest regulation)AVIGNON-Bib. numérique (840079901) / SudocSudocFranceF

La biodiversité, un atout pour l’agriculture: rétrospective sur une évolution progressive

On a vu ces 20 dernières années une montée en puissance de la prise en compte de la biodiversité et de ses rôles en agriculture dans les recherches de l'lnra, avec des changements de paradigmes majeurs en réponse à la nécessité de considérer et de préserver la santé des écosystèmes et des hommes. Les études documentant le déclin de la biod1versité des milieux agricoles ont stimulé le développement d'outils de caractérisation de la biodiversité tandis que l'écologie fonctionnelle a alimenté la compréhension des liens entre biodiversité et fonctionnement des écosystèmes. L'expertise scientifique collective "Agriculture et biodiversité : valoriser les synergies" de 2008 marque un tournant ;on reconnaît que la biodiversité sauvage se déployant naturellement dans les milieux agricoles est aussi un atout pour l'agriculture. La valorisation de la biodiversité pour la fourniture de fonctions et de services devient un champ de recherche majeur au sein de l'institut. Le Chantier Agroécologie initié en 2011 a orienté les recherches sur l'identification d'options agronomiques intégrant le pilotage et la gestion de la biodiversité domestique, planifiée par le gestionnaire,mais aussi de ses interactions avec la biodiversité sauvage

Should I Stay or Should I Go? A Habitat-Dependent Dispersal Kernel Improves Prediction of Movement

The analysis of animal movement within different landscapes may increase our understanding of how landscape features affect the perceptual range of animals. Perceptual range is linked to movement probability of an animal via a dispersal kernel, the latter being generally considered as spatially invariant but could be spatially affected. We hypothesize that spatial plasticity of an animal's dispersal kernel could greatly modify its distribution in time and space. After radio tracking the movements of walking insects (Cosmopolites sordidus) in banana plantations, we considered the movements of individuals as states of a Markov chain whose transition probabilities depended on the habitat characteristics of current and target locations. Combining a likelihood procedure and pattern-oriented modelling, we tested the hypothesis that dispersal kernel depended on habitat features. Our results were consistent with the concept that animal dispersal kernel depends on habitat features. Recognizing the plasticity of animal movement probabilities will provide insight into landscape-level ecological processes