Nourrir le regard sur la biodiversité urbaine: une balade à St Léonard

La présentation est réalisée en tant que membre de LacYme asbl (une association de chercheurs de différentes disciplines) qui est active dans le domaine des sciences participatives et vise à favoriser la connaissance des caractères paysagers et écologiques des lieux par des expériences d’exploration des espaces et d’observation directe de la biodiversité (bioblitz). Dans le cadre de Nourrir Liège 2022, lacYme asbl organise une balade urbaine à la découverte du quartier St. Léonard, à Liège. La présentation est une introduction à la balade urbaine qui a suivi par étapes, choisies pour effectuer des observations sur les mutations du quartier et sur la présence d’une biodiversité spécifique. Le quartier est représentatif des mutations de la ville au fil du temps, notamment la transformation de la place (ancien port et ensuite prison) et les transformations de l’époque industrielle avec la construction du chemin de fer et l’installation des mines. La balade est proposée comme moyen pour “nourrir le regard” sur la connaissance des lieux, des leurs mutations et de la reconnaissance de la biodiversité en milieu urbain

Ry-Ponet: (une balade) à travers le paysage. Paper presented at bioblitz au Ry-Ponet, Liège, Belgium.

La présentation est réalisée en tant que membre de LacYme asbl (une association de chercheurs de différentes disciplines) qui est active dans le domaine des sciences participatives et vise à favoriser la connaissance des caractères paysagers et écologiques des lieux par des expériences d’exploration des espaces et d’observation directe de la biodiversité (bioblitz). LacYme asbl, en collaboration avec a organisé la plateforme Ry-Ponet une journée d’exploration et d’observation de la biodiversité (bioblitz) présente sur le site de Ry-Ponet. La présentation est conçue comme une promenade commentée, qui se déroule en plusieurs étapes sur le site de Ry-Ponet et s’adresse aux participants pour une sensibilisation aux caractères paysagers du lieu. La promenade et le bioblitz sont deux moments qui permettent d’apprendre le paysage comme milieu vivant à travers différentes échelles d’observation. En particulier, la lecture du paysage part des ressources du sous-sol, de l’installation des mines et de la ligne ferroviaire nº38 qui longe le site. L’urbanisation progressive réduit fortement les terres agricoles, qui ne restent intactes qu’au Ry-Ponet. Plusieurs études révèlent donc la valeur de ce lieu, où l’alternance de surfaces agricoles, de pâturages, de zones boisées et d’une trame bocagère, constitue la qualité paysagère du site. Les propositions d’urbanisation, soutenues par un plan de secteur obsolète, représentent un risque de dégradation écologique et paysagère du lieu. La promenade se termine par une référence à la pensée de Latour (Où atterrir?2017) sur la condition de Terrestre et sur le sol comme bien commun à préserver dans ses multiples valeurs. Un échange de réflexions avec les participants sur les mutations et les valeurs du lieu conclut la promenade sur le Ry Ponet

Combiner des modèles de niche écologique et des simulations de dispersion pour prédire la réponse dynamique des bryophytes aux changements climatiques

Malgré le nombre croissant de politiques d’atténuation des changements climatiques, les émissions anthropiques de gaz à effet de serre ont continué d’augmenter entre 1970 et 2010, avec des augmentations plus importantes entre 2000 et 2010. La période de 1983 à 2012 a d’ailleurs été identifiée comme la plus chaude des 1400 dernières années dans l’hémisphère nord. Par conséquent, les changements climatiques ont été identifiés comme étant l’une des principales menaces pour la biodiversité, les scénarios les plus pessimistes conduisant à des taux d’extinction pouvant être qualifiés de sixième extinction massive de l’histoire de la Terre. Les modèles de répartition d’espèces (ou SDMs) ont été les outils les plus utilisés pour évaluer l’impact des changements climatiques futurs sur la biodiversité en utilisant des informations spatiales afin d’inférer les niches écologiques d’espèces à partir des conditions climatiques actuelles. L’une des principales hypothèses de ces modèles est cependant que les espèces vivent en équilibre avec leur environnement, comme si elles n’avaient aucune limite de dispersion. Une telle hypothèse est essentielle si nous voulons projeter ces niches écologiques modélisées sous des conditions climatiques futures. L’objectif principal de la présente thèse était ainsi de développer un modèle intégratif et spatialement explicite afin de pouvoir faire des prédictions sur les variations d’aire de répartition des organismes dispersés par le vent, dans un contexte de changements climatiques. Plus précisément, nous avons calibré un modèle analytique de dispersion à longue distance de Wald avec des caractéristiques biomécaniques intrinsèques aux espèces (i.e. la vitesse de sédimentation des diaspores et leur hauteur d’émission) et des variables environnementales (i.e. hauteur de canopée, intensité de vent et10 turbulences). Nous avons ensuite intégré ce modèle de dispersion, combiné à des cartes d’habitat potentiel, dans une version modifiée de l’automate cellulaire MigClim permettant de simuler la migration des espèces tout en testant des scénarios de changements environnementaux. Initialement, MigClim ne considérait qu’une probabilité de colonisation isotrope autour d’une population source avec un noyau (kernel) de dispersion constant dans l’espace. Ceci rendait problématique son utilisation dans le cas d’organismes dispersés par le vent car (i) les courants aériens sont directionnels et (ii) la vitesse du vent varie grandement à travers le paysage. Nous avons donc développé cette méthode afin (i) de permettre l’intégration d’événements de dispersion asymétrique en fonction de la vitesse du vent et (ii) de rendre le modèle de dispersion spatialement explicite en échantillonnant les conditions de vent et la structure de la couverture végétale dans chaque pixel tout au long des simulations de migration. Nous avons appliqué cette méthode afin de prédire l’impact des changements climatiques sur les futures aires de distribution des bryophytes, particulièrement sensibles aux variations climatiques en raison de leur poïkilohydrie. Nous avons commencé par mesurer expérimentalement les vitesses de sédimentation des spores de bryophytes à l’aide d’une caméra à haute vitesse afin d’en déduire un modèle prédictif de la vitesse de sédimentation en fonction de la taille des spores. La non-sphéricité et les ornementations particulières de la paroi extérieure des spores ont engendré un certain décalage entre les vitesses de sédimentation observées et prédites par le modèle. Ceci a soulevé des questions relatives au rôle de ces variations importantes de forme et de texture dans la capacité de dispersion des spores. Un lien significatif entre la taille des spores et leur vitesse de sédimentation a néanmoins été identifié. A partir de ces estimations de vitesse de chute de spores et d’un ensemble de cartes d’habitats potentiels dérivés de SDMs pour le climat actuel et prédis d’ici 2050 en Europe, nous avons réalisé une analyse de sensibilité sur une version modifiée de MigClim de manière à tester l’impact de différentes hauteurs d’émission de spores et vitesses de vent moyennes. La variation de succès de colonisation prédite était significativement influencée par la hauteur d’émission mais pas par les différences de vents horizontaux moyens, suggérant que chez les petits organismes dispersés par le vent tels que les bryophytes, l’élévation du sporophyte par rapport au sol constitue une forte pression évolutive. Les résultats du modèle combiné sur trois espèces à distributions géographiques contrastées en Europe révèlent des taux d’extinction beaucoup plus élevés que les taux de colonisation, y compris avec les scénarios climatiques les plus optimistes et les kernels de dispersion aérienne les plus performants. Bien que des modèles supplémentaires soient nécessaires pour évaluer les effets des changements climatiques sur un large éventail d’espèces, nos résultats préliminaires indiquent un impact du réchauffement climatique beaucoup plus important sur les bryophytes que sur les plantes vasculaires. Ceci souligne le rôle primordial des bryophytes en tant qu’indicateur des changements climatiques.Despite a growing number of climate change mitigation policies, anthropogenic greenhouse gas emissions have continued to increase over 1970 to 2010, with larger absolute increases between 2000 and 2010. Indeed, the period from 1983 to 2012 has been identified as the warmest 30-year period of the last 1400 years in the Northern Hemisphere. As a result, climate changes have been identified as one of the major biodiversity threats, with the worst-case scenarios leading to extinction rates that would qualify as the sixth mass extinction in the history of the earth. Species distribution models (SDMs) have been the most widely used tool to assess the impact of future climate changes on biodiversity patterns, using spatial information to infer species ecological niches from climatic conditions that prevail today across the distribution range occupied by the species. One of the main assumptions of these models is, however, that species live at equilibrium with their environment, as if they had no dispersal limitations. Such an assumption is critical if we aim at projecting these modeled ecological niches under future climatic conditions. The main goal of the present thesis was to develop an integrative, spatially explicit model to make predictions of range shifts in wind-dispersed organisms in a context of climate changes. More precisely, we calibrated a Wald analytical long distance dispersal model with species intrinsic biomechanical features (i.e., the settling velocity of diaspores and their release height) and environmental variables (i.e., canopy height, wind intensity and turbulence), through direct observations of diaspore deposition patterns. We then integrated this dispersal model combined with habitat suitability maps into a modified version of MigClim’s cellular automaton that allows migration simulation of species across the landscape, while implementing environmental change scenarios. Initially, MigClim assumed an isotropic colonization probability around a source population with a single constant dispersal kernel across the landscape. This was challenging its use for wind-dispersed organisms because (i) wind movements are directional and (ii) wind velocity varies widely from an area to another across the landscape. We therefore developed this method to (i) allow the integration of asymmetrical dispersal depending on wind parameters and (ii) render the dispersal kernel spatially-explicit by sampling pixel-specific wind speed and canopy structure along the migration simulations. We applied this method to predict how climate changes will impact future distribution ranges in bryophytes, which are particularly sensitive to climatic variations due to their poïkilohydry. We started by measuring bryophytes spores settling velocities using a high-speed camera experiment and produced a predictive model as a function of spore size. The non-sphericity and particular ornamentation patterns of the outer spore wall caused some mismatch between observed and predicted settling velocities, raising questions on how these striking variations in shape and texture affect their dispersal capacity. However, we globally identified a significant relationship between spore9 settling velocity and size. Based on these spore fall speed estimates and a set of SDM derived maps of habitats suitability at present time and in predicted 2050 climatic conditions in Europe, we ran a sensitivity analysis on a modified version of MigClim to test the impact of differences in spores release height and horizontal mean wind speed. Variation in predicted colonization success was significantly driven by release height but not by differences in horizontal mean wind speed, suggesting that, in small-sized wind-dispersed organisms like bryophytes, there is a strong evolutionary pressure for elevating the sporophyte above ground. The implementation of the combined model on three species of contrasted distribution across Europe reveals much higher extinction than colonization rates, even for the most optimistic climatic scenarios and the most successful wind dispersal kernels. Although additional models need to be produced to forecast climate changes impacts on a wide range of bryophyte species, our preliminary results point to a much more severe impact of climate warming for bryophytes as compared to vascular plants. This highlights the primary role of bryophytes as indicators of climate changes.Combined ecological niche models and dispersal simulations to predict bryophytes dynamic response to climate change

Under which humidity conditions are moss spore released? A comparison between species with perfect and specialized peristomes

Dispersal is a fundamental biological process that can be divided into three phases: release, transportation, and deposition. Determining the mechanisms of diaspore release is of prime importance to understand under which climatic conditions and at which frequency diaspores are released and transported. In mosses, wherein spore dispersal takes place through the hygroscopic movements of the peristome, the factors enhancing spore release has received little attention. Here, we determine the levels of relative humidity (RH) at which peristome movements are induced, contrasting the response of species with perfect (fully developed) and specialized (reduced) peristomes. All nine investigated species with perfect peristomes displayed a xerochastic behavior, initiating a closing movement from around 50%–65% RH upon increasing humidity and an opening movement from around 90% RH upon drying. Five of the seven species with specialized peristomes exhibited a hygrochastic behavior, initiating an opening movement under increasing RH (from about 80%) and a closing movement upon drying (from about 90%). These differences between species with hygrochastic and xerochastic peristomes suggest that spore dispersal does not randomly occur regardless of the prevailing climate conditions, which can impact their dispersal distances. In species with xerochastic peristomes, the release of spores under decreasing RH can be interpreted as an adaptive mechanism to disperse spores under optimal conditions for long-distance wind dispersal. In species with hygrochastic peristomes, conversely, the release of spores under wet conditions, which decreases their wind long-distance dispersal capacities, might be seen as a safe-site strategy, forcing spores to land in appropriate (micro-) habitats where their survival is favored. Significant variations were observed in the RH thresholds triggering peristome movements among species, especially in those with hygrochastic peristomes, raising the question of what mechanisms are responsible for such differences.J.P. was funded by the Spanish “Ministerio de Economía y Competitividad” through the Juan de la Cierva Program— Incorporation (IJCI‐2014‐19691) and Ramón y Cajal Program (RYC‐2016‐20506), and Marie Sklodowska‐Curie COFUND, Researchers' Night and Individual Fellowships Global (MSCA grant agreement No 747238, ‘UNISLAND'). VJ and NL were funded by a grant from FORMAS to KH and AV and FZ acknowledge financial support from the Belgian Fund for Scientific Research (FRS‐FNRS).Peer Reviewe

High migration rates shape the postglacial history of amphi-Atlantic bryophytes

Paleontological evidence and current patterns of angiosperm species richness suggest that European biota experienced more severe bottlenecks than North American ones during the last glacial maximum. How well this pattern fits other plant species is less clear. Bryophytes offer a unique opportunity to contrast the impact of the last glacial maximum in North America and Europe because about 60% of the European bryoflora is shared with North America. Here, we use population genetic analyses based on approximate Bayesian computation on eight amphi‐Atlantic species to test the hypothesis that North American populations were less impacted by the last glacial maximum, exhibiting higher levels of genetic diversity than European ones and ultimately serving as a refugium for the postglacial recolonization of Europe. In contrast with this hypothesis, the best‐fit demographic model involved similar patterns of population size contractions, comparable levels of genetic diversity and balanced migration rates between European and North American populations. Our results thus suggest that bryophytes have experienced comparable demographic glacial histories on both sides of the Atlantic. Although a weak, but significant genetic structure was systematically recovered between European and North American populations, evidence for migration from and towards both continents suggests that amphi‐Atlantic bryophyte population may function as a metapopulation network. Reconstructing the biogeographic history of either North American or European bryophyte populations therefore requires a large, trans‐Atlantic geographic framework.Acknowledge support from the Belgian Fund for Scientific Research (FNRS). AD and BL acknowledge the European Union's Seventh Framework Programme (FP7/2007‐2013) under grant agreement GB‐TAF‐2670 and GB‐TAF‐2673 in the Botanical Garden of Edinburgh (SYNTHESYS). JP was funded by Ministerio de Economía y Competitividad (Juan de la Cierva – Incorporacion). SFM was supported by funds from the University of Florida.Peer Reviewe

High migration rates shape the postglacial history of amphi-Atlantic bryophytes

Paleontological evidence and current patterns of angiosperm species richness suggest that European biota experienced more severe bottlenecks than North American ones during the last glacial maximum. How well this pattern fits other plant species is less clear. Bryophytes offer a unique opportunity to contrast the impact of the last glacial maximum in North America and Europe because about 60% of the European bryoflora is shared with North America. Here, we use population genetic analyses based on approximate Bayesian computation on eight amphi-Atlantic species to test the hypothesis that North American populations were less impacted by the last glacial maximum, exhibiting higher levels of genetic diversity than European ones and ultimately serving as a refugium for the postglacial recolonization of Europe. In contrast with this hypothesis, the best-fit demographic model involved similar patterns of population size contractions, comparable levels of genetic diversity and balanced migration rates between European and North American populations. Our results thus suggest that bryophytes have experienced comparable demographic glacial histories on both sides of the Atlantic. Although a weak, but significant genetic structure was systematically recovered between European and North American populations, evidence for migration from and towards both continents suggests that amphi-Atlantic bryophyte population may function as a metapopulation network. Reconstructing the biogeographic history of either North American or European bryophyte populations therefore requires a large, trans-Atlantic geographic framework.SCOPUS: ar.jFLWINinfo:eu-repo/semantics/publishe

Pas de frontières durant la recolonisation post-glaciaire des bryophytes européennes

Climatic fluctuations during the Last Glacial Maximum (LGM) exerted a profound influence on biodiversity patterns, but their impact on bryophytes, the second most diverse group of land plants, has been poorly documented. Approximate Bayesian computations based on coalescent simulations showed that the post-glacial assembly of European bryophytes involves a complex his- tory from multiple sources. The contribution of allochthonous migrants was 95–100% of expand- ing populations in about half of the 15 investigated species, which is consistent with the globally balanced genetic diversities and extremely low divergence observed among biogeographical regions. Such a substantial contribution of allochthonous migrants in the post-glacial assembly of Europe is unparalleled in other plants and animals. The limited role of northern micro-refugia, 2 which was unexpected based on bryophyte life-history traits, and of southern refugia, is consistent with recent palaeontological evidence that LGM climates in Eurasia were much colder and drier than what palaeoclimatic models predict

No borders during the post-glacial assembly of European bryophytes

info:eu-repo/semantics/publishe

Measuring spore settling velocity for an improved assessment of dispersal rates in mosses

The settling velocity of diaspores is a key parameter for the measurement of dispersal ability in wind-dispersed plants and one of the most relevant parameters in explicit dispersal models, but remains largely undocumented in bryophytes. The settling velocities of moss spores were measured and it was determined whether settling velocities can be derived from spore diameter using Stokes’ Law or if specific traits of spore ornamentation cause departures from theoretical expectations