Etude multi-échelle des déterminants des patrons de structuration et de dynamique spatiale de populations de coléoptères carabiques dans les agroécosystèmes

The aim of this study was to determine (i) factors which structure populations of dominant carabid beetles over agricultural landscapes and (ii) their spatial and temporal scales of influence, in order to infer population processes involved in species maintain, in response to agroecosystems’ spatiotemporal heterogeneity. Surveys were conducted in three agricultural areas of western France contrasted in their degree of agriculturalintensification, using samplings based on pitfall and emergence traps and realized at several periods in the year. One of the main novelties of this work is to have characterized agroecosystems at different scales, both (i) spatial: the patch of habitat, landscape, region; and (ii) temporal, considering both the current environment and that of the previous year. Moreover, we essentially characterized the influence of habitat dynamics ondistribution and abundance dynamics and dispersal of carabid populations.Our study yielded three major findings. (1) The spatial dynamics of studied carabid species is strongly influenced by habitat types and their temporal instability at different spatial scales. Indeed, we have emphasized the importance of temporal heterogeneity of agricultural landscapes on the spatial dynamics of carabid populations using the agricultural matrix. (2) The dispersal and inter-field movements are an important condition to the success of these species in agricultural landscapes and seem to be mainly induced by crop rotations. (3) Due to large population sizes and an important effective dispersion, spatial and genetic structure of the populations remains low across agricultural landscapes.Dans ce travail de thèse nous avons cherché à déterminer (i) les facteurs structurants des populations des carabiques dominants dans les paysages agricoles et (ii) leur(s) échelle(s) spatiale(s) et temporelle(s) d’influence, afin d’inférer des processus individuels et populationnels impliqués dans le maintien des espèces, en réponse à l’hétérogénéité spatiotemporelle des agroécosystèmes. Notre étude a été réalisée dans trois régions agricoles de l’ouest de la France, contrastées selon leur degré d’intensification agricole, en utilisant des échantillonnages basés sur des pots-pièges et des tentes à émergence et réalisés à plusieurs périodes de l’année.Une des principales originalités de ce travail est d’avoir caractérisé les agroécosystèmes à différentes échelles, tant (i) spatiales : le patch d’habitat, le paysage, la région ; que (ii) temporelles, en considérant à la fois l’environnement présent et celui de l’année précédente. De plus, nous avons essentiellement caractérisé l’influence de la dynamique des habitats sur les dynamiques de distribution et d’abondance et la dispersion despopulations de carabiques Notre étude a abouti à trois résultats majeurs. (1) La dynamique spatiale des espèces de carabiques étudiées est fortement influencée par les types d’habitats et leur instabilité temporelle à différentes échelles spatiales. Nous avons en effet mis en avant l’importance de l’hétérogénéité temporelle des paysages agricoles sur la dynamique spatiale des populations carabiques utilisant la matrice agricole. (2) La dispersion et les mouvements entre parcelles sont une condition importante du succès de ces espèces dans les paysagesagricoles et semblent être principalement induits par les rotations de cultures. (3) Du fait de grandes tailles de populations et d’une dispersion efficace importante, la structuration spatiale et génétique des populations reste faible à l’échelle des paysages agricoles

The value of flower strips for biological control of aphid vectors of sugar beet yellows

peer reviewedL’interdiction des néonicotinoïdes rend obligatoire la mise en oeuvre de stratégies alternatives pour la gestion des pucerons vecteurs des jaunisses de la betterave à sucre. L’installation de bandes fleuries à proximité des cultures pourrait contribuer à une meilleure régulation biologique des pucerons en favorisant leurs ennemis naturels par l’apport de ressources alimentaires (nectar, pollen, proies alternatives, etc.) et d’habitat. L’analyse de 58 études consacrées aux bandes fleuries en grandes cultures confirme leur capacité à augmenter l’abondance des parasitoïdes ou des prédateurs et à réduire les infestations de ravageurs. Un second corpus de 32 articles permet de dresser une première liste, manifestement incomplète, des ennemis naturels des principaux pucerons vecteurs des jaunisses de la betterave. Parmi les facteurs influençant l’efficacité d’une bande fleurie sur le contrôle biologique, la composition spécifique du mélange et les traits floraux des espèces qui le constituent sont déterminants. L’influence des contextes paysager et climatique a été peu abordée jusqu’à présent. Les résultats collectés à partir de la bibliographie semblent indiquer que la composition des bandes fleuries à préconiser en culture de betterave à sucre pourrait différer entre les climats tempéré ou océanique et le climat continental. Des travaux de terrain restent indispensables pour évaluer la pertinence de l’approche bandes fleuries dans le cas de la gestion des jaunisses de la betterave.2. Zero hunger13. Climate action15. Life on lan

The value of flower strips for biological control of aphid vectors of sugar beet yellows

peer reviewedL’interdiction des néonicotinoïdes rend obligatoire la mise en oeuvre de stratégies alternatives pour la gestion des pucerons vecteurs des jaunisses de la betterave à sucre. L’installation de bandes fleuries à proximité des cultures pourrait contribuer à une meilleure régulation biologique des pucerons en favorisant leurs ennemis naturels par l’apport de ressources alimentaires (nectar, pollen, proies alternatives, etc.) et d’habitat. L’analyse de 58 études consacrées aux bandes fleuries en grandes cultures confirme leur capacité à augmenter l’abondance des parasitoïdes ou des prédateurs et à réduire les infestations de ravageurs. Un second corpus de 32 articles permet de dresser une première liste, manifestement incomplète, des ennemis naturels des principaux pucerons vecteurs des jaunisses de la betterave. Parmi les facteurs influençant l’efficacité d’une bande fleurie sur le contrôle biologique, la composition spécifique du mélange et les traits floraux des espèces qui le constituent sont déterminants. L’influence des contextes paysager et climatique a été peu abordée jusqu’à présent. Les résultats collectés à partir de la bibliographie semblent indiquer que la composition des bandes fleuries à préconiser en culture de betterave à sucre pourrait différer entre les climats tempéré ou océanique et le climat continental. Des travaux de terrain restent indispensables pour évaluer la pertinence de l’approche bandes fleuries dans le cas de la gestion des jaunisses de la betterave.2. Zero hunger13. Climate action15. Life on lan

Infrastructures agro-écologiques pour un meilleur contrôle des virus de la betterave sucrière transmis par les pucerons

editorial reviewedOne way of improving the control of aphid vectors of yellows in sugar beet is to optimize conservation biocontrol. Setting up or maintaining agro-ecological infrastructures in or near plots is a good potential lever. The natural enemies of Myzus persicae and Aphis fabae aphids are numerous, ranging from specialist Braconid parasitoid hymenopterans to generalist predators such as spiders, ladybugs, hoverflies, lacewings and carabid beetles. They can all benefit from these agro-ecological infrastructures in terms of shelter and food sources. As part of France's plan to reduce the use of synthetic pesticides (PNRI), we set up three experiments to study the role of flower strips in controlling virus-vector aphids. The first study aimed to quantify, in a semi-controlled environment, the respective actions of epigeous (e.g., carabids) and flying (e.g., parasitoids) natural enemies on aphid colonies, whether or not they were close to a flower strip. A second study aimed to identify the diet of the main predators found in sugar beet fields with or without a flower strip, using molecular tools. Finally, a field monitoring study carried out at the scale of the beet production basin in France compared the aphid control potential at different distances from a flower strip or a control grass strip, and highlighted the significant modulation of the effectiveness of flower strips by the landscape surrounding the plots. Taken together, these three experiments give us a clearer idea, which can be generalized on a large scale, of the mechanisms and potential for action of flower strips, through natural enemies, in controlling aphids.2. Zero hunger12. Responsible consumption and production15. Life on lan

Forest microclimates and climate change: importance, drivers and future research agenda

Forest microclimates contrast strongly with the climate outside forests. To fully understand and better predict how forests' biodiversity and functions relate to climate and climate change, microclimates need to be integrated into ecological research. Despite the potentially broad impact of microclimates on the response of forest ecosystems to global change, our understanding of how microclimates within and below tree canopies modulate biotic responses to global change at the species, community and ecosystem level is still limited. Here, we review how spatial and temporal variation in forest microclimates result from an interplay of forest features, local water balance, topography and landscape composition. We first stress and exemplify the importance of considering forest microclimates to understand variation in biodiversity and ecosystem functions across forest landscapes. Next, we explain how macroclimate warming (of the free atmosphere) can affect microclimates, and vice versa, via interactions with land-use changes across different biomes. Finally, we perform a priority ranking of future research avenues at the interface of microclimate ecology and global change biology, with a specific focus on three key themes: (1) disentangling the abiotic and biotic drivers and feedbacks of forest microclimates; (2) global and regional mapping and predictions of forest microclimates; and (3) the impacts of microclimate on forest biodiversity and ecosystem functioning in the face of climate change. The availability of microclimatic data will significantly increase in the coming decades, characterizing climate variability at unprecedented spatial and temporal scales relevant to biological processes in forests. This will revolutionize our understanding of the dynamics, drivers and implications of forest microclimates on biodiversity and ecological functions, and the impacts of global changes. In order to support the sustainable use of forests and to secure their biodiversity and ecosystem services for future generations, microclimates cannot be ignored.Peer reviewe

Multi-scale study of the determinants of spatial structuration and dynamic patterns of carabid populations in agroecosystems

Dans ce travail de thèse nous avons cherché à déterminer (i) les facteurs structurants des populations des carabiques dominants dans les paysages agricoles et (ii) leur(s) échelle(s) spatiale(s) et temporelle(s) d'influence, afin d'inférer des processus individuels et populationnels impliqués dans le maintien des espèces, en réponse à l'hétérogénéité spatiotemporelle des agroécosystèmes. Notre étude a été réalisée dans trois régions agricoles de l'ouest de la France, contrastées selon leur degré d'intensification agricole, en utilisant des échantillonnages basés sur des pots-pièges et des tentes à émergence et réalisés à plusieurs périodes de l'année.Une des principales originalités de ce travail est d'avoir caractérisé les agroécosystèmes à différentes échelles, tant (i) spatiales : le patch d'habitat, le paysage, la région ; que (ii) temporelles, en considérant à la fois l'environnement présent et celui de l'année précédente. De plus, nous avons essentiellement caractérisé l'influence de la dynamique des habitats sur les dynamiques de distribution et d'abondance et la dispersion des populations de carabiques.Notre étude a abouti à trois résultats majeurs. (1) La dynamique spatiale des espèces de carabiques étudiées est fortement influencée par les types d'habitats et leur instabilité temporelle à différentes échelles spatiales. Nous avons en effet mis en avant l'importance de l'hétérogénéité temporelle des paysages agricoles sur la dynamique spatiale des populations carabiques utilisant la matrice agricole. (2) La dispersion et les mouvements entre parcelles sont une condition importante du succès de ces espèces dans les paysages agricoles et semblent être principalement induits par les rotations de cultures. (3) Du fait de grandes tailles de populations et d'une dispersion efficace importante, la structuration spatiale et génétique des populations reste faible à l'échelle des paysages agricoles.Carabid beetles (Coleoptera: Carabidae) play an important role in agriculture as natural enemies of pests. The development and application of practical techniques for managing their populations is a central challenge for sustainable agriculture and depends on detailed knowledge of the ecology of individual species. However, this information is relatively scant for even the most common species of interest in agricultural landscapes. Both agricultural practices and landscape structure have been shown to affect carabid distribution and abundance. In particular, crop rotation and associated mechanical practices affect arthropod abundance either directly, through mortality and emigration, or indirectly, by affecting local microhabitat conditions. Consequently, distribution shifts are expected to occur in response to the temporal instability of annual crops.The aim of this study was to determine (i) factors which structure populations of dominant carabid beetles over agricultural landscapes and (ii) their spatial and temporal scales of influence, in order to infer individual and population processes involved in species maintain, in response to agroecosystems' spatiotemporal heterogeneity. Surveys were conducted in three agricultural areas of western France contrasted in their degree of agricultural intensification, using both pitfall and emergence traps located within fields of the dominant crops and their immediate environment (field margins). At the field scale, we found that: (i) the studied carabid species used crop and non-crop habitats differently during the reproductive period and while overwintering and exhibited different strategies of habitat use; (ii) carabids were more active-abundant within oilseed rape fields than in other types of habitats; (iii) important distribution shifts were observed among habitat patches depending on habitat type and season.At the landscape scale, we found that: (i) landscape composition in both the current and previous years influenced carabid activity-density and distribution at different spatial scales; (ii) non-monotonous landscape effects on carabids were observed, which indicate the importance of considering contrasted landscapes to correctly explore the effect of landscape variables; (iii) Poecilus cupreus populations were structured spatially and genetically at very large spatial scales; (iv) male-biased dispersal was suggested in this species.Overall, results suggest that inter-field movements and active habitat selection rather than differences in survival rates determine distribution and abundance dynamics of dominant carabid species in agricultural landscapes. In addition, data suggest that redistributions mainly occur before overwintering likely in response to autumn cultural practices. High dispersal abilities are key traits for species maintain in highly instable environments, such as agricultural landscapes, and are highly selected in carabid species communities

Impact of the fragmentation in an agricultural landscape on the spatial genetic structure of populations of the land snail Cepaea hortensis

National audienc

Spatiotemporal variation in drivers of parasitoid metacommunity structure in continuous forest landscapes

International audienceAlthough landscape spatial structure is known to influence spatial patterns of biodiversity, its effect on insect communities at higher trophic levels such as parasitoids remains poorly understood. This is particularly true in continuously distributed forests in which it can be difficult to identify clear boundaries among habitat patches. Using the metacommunity framework, we evaluate the relative importance of forest landscape structure, non-environmental spatial structure, and host outbreak status to spatial and within-season temporal variation in parasitoid communities. We used variation partitioning and metacommunity structure analyses to identify (1) the drivers of the metacommunity structure of parasitoids associated with the spruce budworm (Choristoneura fumiferana), and (2) how their relative influence varies through a season. We used a multi-scale perspective to summarize landscape heterogeneity in regions of increasing size around the community sampling locations. Spruce budworm larvae and pupae were sampled during three periods during the summer 2014 in 18 locations within continuous forest landscapes in Quebec, Canada. Thirty-two parasitoid wasp and fly species were recorded, 16 of which were found at more than one location. We found that the mechanisms shaping metacommunity structure changed over the course of a single season and that community structure varied among sites. At early and late periods in the season, we found that non-environmental structure, forest structure, and likely inter-specific competition were the main mechanisms influencing spatial variation in community structure. These results suggest a competition-dispersal trade-off. In contrast, at the middle period of the season, environmental filtering by forest structure and stochastic events were found to influence community structure. This period corresponds to the transition between early and late parasitoid communities. Our findings on the role of environmental filtering and forest structure support the idea that forest manipulations have the potential to influence parasitoid populations and hence spruce budworm outbreak dynamics as hypothesized by the enemies hypothesis. Moreover, our study highlights the value of considering a multi-scale approach and temporal variability of species interactions when characterizing the multiple processes shaping spatial metacommunity structure, particularly in continuous environments