Cote, Julien

Cucherousset, Julien

Fried, Guillaume

Renault, David

I-Revues

Revue d’Ecologie (Terre et Vie), Vol. 70 (suppt 12 « Espèces invasives »), 2015 : 49-52 
49 
 
CHAPITRE 2 
INVASIONS BIOLOGIQUES ET FONCTIONNEMENT DES ÉCOSYSTÈMES ; 
CARACTÉRISATION DES IMPACTS ÉCOLOGIQUES LIÉS AUX ESPÈCES INVASIVES 
BIOLOGICAL INVASIONS AND ECOSYSTEM FUNCTIONING; ASSESSMENT OF THE 
ECOLOGICAL IMPACTS DRIVEN BY INVASIVE SPECIES 
Julien CUCHEROUSSET
1
, Guillaume FRIED
2
, Julien COTE
1
 & David RENAULT
3
 
1 CNRS, Université Toulouse III Paul Sabatier, ENFA; UMR5174 EDB (Laboratoire Évolution & Diversité 
Biologique); 118 route de Narbonne. F-31062 Toulouse, France. E-mails: julien.cucherousset@univ-tlse3.fr; 
julien.cote@univ-tlse3.fr 
2 Anses-Laboratoire de la Santé des Végétaux, 755 avenue du campus Agropolis, CS 30016. F-34988 Montferrier-sur-
Lez cedex, France. E-mail: guillaume.fried@anses.fr 
3 Université de Rennes 1, UMR CNRS 6553 EcoBio, 263 avenue du Gal Leclerc, Rennes, France. E-mail: 
david.renault@univ-rennes1.fr 
 
 
De nombreuses invasions biologiques induisent des perturbations écologiques qui se 
propagent à tous les niveaux d’organisation biologique au sein des écosystèmes receveurs 
(Cucherousset & Olden, 2011 ; Vilà et al., 2011). Néanmoins, même si les espèces introduites 
constituent un facteur souvent associé à une érosion de la biodiversité, il reste difficile de 
déterminer si elles constituent la cause directe de cette érosion, ou si d’autres perturbations 
d’origine anthropique associées aux changements globaux (par exemple : destruction des habitats, 
fragmentation, eutrophisation, pollution, surexploitation, etc.) en sont la cause directe. Dans ce 
second cas, l’installation et le développement des populations d’espèces introduites pourraient être 
facilités par ces perturbations multiples, la présence d’espèces introduites n’étant alors que la 
résultante de ces perturbations. Ainsi, il apparaît primordial de déterminer si les espèces 
introduites sont des ‘passagers’ des changements globaux, accompagnatrices passives des 
modifications environnementales causées par l’homme ou si, au contraire, elles en sont des acteurs 
authentiques agissant directement sur les écosystèmes receveurs (MacDougall & Turkington, 
2005). Ces deux hypothèses ne se résument pas à une simple opposition dichotomique, les espèces 
pouvant jouer alternativement chaque rôle au cours du temps. En effet, des espèces introduites qui 
profitent initialement de changements écosystémiques pour s’installer, peuvent, par leur 
persistance, accentuer à plus long terme les effets écologiques d’autres perturbations anthropiques. 
Traditionnellement, la plupart des études portant sur les conséquences écologiques des 
invasions biologiques se concentraient sur leurs impacts directs aux niveaux d’organisation 
biologique les plus bas, c’est-à-dire aux niveaux génétiques, individuels et populationnels. Ces 
travaux ont notamment permis de fournir de nombreux exemples d’impacts écologiques, parfois 
inattendus, des espèces invasives issues de la plupart des groupes taxinomiques et dans tous les 
environnements à travers le globe. Un nombre croissant d’études porte désormais sur les impacts 
écologiques des invasions biologiques à des niveaux d’organisation biologique plus élevés, i.e. les 
communautés, les réseaux trophiques et les écosystèmes. Ces travaux ont d’ailleurs permis de 
mettre en évidence la complexité des interactions biotiques nouvellement mises en place entre 
espèces natives et introduites et leurs conséquences en cascades, parfois difficiles à prévoir, sur les 
réseaux trophiques et le fonctionnement des écosystèmes. 
Il est désormais avéré que les invasions biologiques peuvent induire des modifications 
structurelles dans les communautés, en modifiant notamment la diversité taxinomique. L’échelle 
50 
 
d’analyse des impacts des invasions influence également fortement la direction des changements 
observés (Powell et al., 2011) : positive à l’échelle régionale (diversité gamma) en augmentant le 
nombre total d’espèces du pool régional mais plus souvent négative à l’échelle locale (diversité 
alpha) par des extirpations d’espèces natives causées par les espèces introduites. À l’échelle 
globale, les espèces introduites peuvent induire une homogénéisation des faunes et des flores 
(Olden et al., 2011 ; Toussaint et al., 2014). 
Dans ce contexte, les expériences menées sur le Rhododendron (Rhododendron ponticum) 
révèlent l’ampleur des effets négatifs de cette espèce introduite sur la flore indigène (Messerli & 
Larrue, ce fascicule), les placettes et les îlots envahis présentant des indices de diversité de 
communautés végétales significativement plus faibles que les placettes et îlots non envahis. Les 
expériences d’éradication de certaines espèces invasives, telles que le Rat noir (Rattus rattus) et 
les Griffes de sorcière (Carpobrotus spp.), constituent des opportunités uniques pour quantifier les 
impacts de ces organismes sur la structure des communautés animales (Braschi et al., ce fascicule) 
et végétales (Krebs, Affre et al., ce fascicule). Dans ce contexte, les suivis temporels après 
éradication ont permis de démontrer une très forte augmentation de la présence des espèces natives 
traduisant les capacités de résilience des communautés d’arthropodes, de plantes et de certains 
reptiles (Krebs, Abba et al., ce fascicule) suite à des perturbations causées par l’introduction 
d’espèces. 
Ces exemples montrent que l’exclusion compétitive des espèces natives par les espèces 
introduites écologiquement proches est un impact fréquent dans de nombreux cas d’invasions 
biologiques. Les effets de certaines espèces végétales invasives peuvent toutefois s’avérer moins 
marqués, voire nuls, en raison, par exemple, du niveau de compétition interspécifique existant au 
sein des placettes colonisées, et de l’utilisation par l’espèce invasive d’une niche écologique ou 
fonctionnelle vide, comme l’illustre le cas de l’Ambroisie à épis lisses (Ambrosia psilostachya) 
dans les pelouses sableuses de Camargue (Fried et al., ce fascicule). La relation négative observée 
entre l’abondance d’une plante invasive et celle de la végétation indigène souligne alors 
l’importance des processus de résistance biotique (Levine et al., 2004). 
Pour conclure, les recherches menées jusqu’à présent afin d’évaluer les impacts écologiques 
liés aux invasions biologiques fournissent des bases de connaissances importantes. Il est désormais 
capital d’y intégrer d’autres facteurs biologiques et écologiques pour mieux appréhender les effets 
des espèces invasives sur la structure des communautés et des réseaux trophiques mais également 
sur le fonctionnement des écosystèmes (Strayer, 2012 ; Hulme et al., 2013). Des approches 
expérimentales doivent être menées afin de mieux comprendre la contribution relative des 
différentes facettes des changements globaux, tels que la pollution ou le réchauffement climatique, 
sur les impacts écologiques observés. En effet, les habitats fortement pollués ou plus généralement 
perturbés favoriseraient l’installation des espèces introduites. Cette hypothèse suggère une 
meilleure capacité des espèces introduites à faire face aux polluants et aux différents stress 
environnementaux causés par les activités anthropiques. Enfin, de nombreux impacts sur 
l’écosystème sont extrêmement ‘discrets’, et restent bien souvent méconnus et/ou non caractérisés, 
notamment lorsqu’ils mettent en jeu les micro-organismes. La mise en place de nouvelles 
interactions biotiques telles que la compétition et la prédation entre espèces natives et introduites 
au sein des communautés envahies peut à son tour causer une modification de la structure des 
communautés et des réseaux trophiques. Il sera donc important à l’avenir d’intégrer une dimension 
temporelle aux mesures d’impact, afin d’identifier dans quelles conditions ces impacts persistent, 
s’accentuent ou au contraire diminuent, suite aux changements écologiques et évolutifs des 
individus de l’espèce introduite, ou de la communauté envahie (Strayer et al., 2006). 
 
_______________________________________________________ 
 
Many biological invasions induce ecological disturbances that spread to all levels of 
biological organization in the recipient ecosystems (Cucherousset & Olden, 2011; Vilà et al., 
51 
 
2011). Although introduced species are often associated with loss of biodiversity, it is often 
difficult to determine if they are the direct cause of the erosion in biodiversity. Indeed, 
anthropogenic activities leading to habitat destruction, fragmentation, eutrophication, pollution, 
and overexploitation of resources could be, in some cases, the main drivers of this loss of 
biodiversity. In addition, the establishment and development of introduced species populations 
may be facilitated by these multiple environmental disturbances; in other words, the presence of 
introduced species in many localities may be merely the result of these disturbances. Thus, it 
remains to be elucidated if introduced species are 'passengers' of global changes, i.e. passive 
accompanists of environmental changes resulting from human activities, or if they are genuine 
actors affecting recipient ecosystems directly (MacDougall & Turkington, 2005). Furthermore, 
species can play both roles (passengers, genuine actors) alternately over time: introduced species 
whose establishment benefits initially from ecological disturbance of the recipient habitat 
(passenger) can further enhance the ecological impacts of other human disturbances when the 
population persists over the long term (genuine actor). 
The large majority of studies assessing the ecological consequences of biological invasions 
have focused on the direct impacts of invaders at the lowest levels of biological organization, i.e. 
by investigating the effects of biological invasions on native taxa at the genetic, individual, and 
population levels. These works have resulted in a large number of examples depicting the 
ecological impacts of invasive species on native ones, from different taxonomic groups and in all 
environments across the globe. Now, a growing body of research focuses on the ecological 
impacts of biological invasions at higher levels of biological organization, i.e. at the community, 
food web, and ecosystem levels. These recent investigations have also helped to highlight the 
complexity of the new biotic interactions between indigenous and introduced species, and their 
cascading implications for food webs and ecosystem functioning. 
Researches have now proven that biological invasions may induce significant changes in 
community structure, in particular by amending taxonomic diversity. The scale of analysis of the 
impacts of invasions also strongly influences the direction of the observed changes (Powell et al., 
2011): positive at a regional scale (gamma diversity), by increasing the total number of species in 
the regional pool, but most often negative at a local scale (alpha diversity) due to the extirpation of 
indigenous species resulting from the establishment of introduced species. On a global scale, 
invasive species can induce the homogenization of fauna and flora (Biological homogenization) 
(Olden et al., 2011; Toussaint et al., 2014). 
In this context, experiments conducted on Rhododendron ponticum reveal the extent of the 
negative effects of introduced species on indigenous flora (Messerli & Larrue, this volume); 
invaded plots and heathlands have significantly lower indices of plant community diversity than 
do non-invaded plots and heathlands. In parallel, experimental eradication of some invasive 
species, such as black rat Rattus rattus and the alien plant Carpobrotus acinaciformis, provide 
unique opportunities to quantify the impacts of these organisms on the structure of animal (Braschi 
et al., this volume) and plant communities (Krebs, Affre et al., this volume). Post-eradication time-
based follow-up studies have demonstrated dramatic increases in the presence of indigenous 
species, highlighting the resilience of arthropod, plant, and reptile (Krebs, Abba et al., this 
volume) communities following disturbance resulting from the invasive species. 
These examples show that the competitive exclusion of indigenous species by ecologically 
similar introduced taxa is a frequent impact in many cases of biological invasions. The effects of 
some invasive plant species can, however, be less pronounced or non-existent. Indeed, the existing 
level of interspecific competition within colonized plots, or the use of an ecological or functionally 
empty niche, can limit the effects of introduced species, as in the case of smooth-spiked ragweed 
Ambrosia psilostachya in the sandy lawns of Camargue (Fried et al., this volume). The observed 
negative relationship between the abundance of an invasive plant and that of the indigenous 
vegetation highlights the importance of the biotic resistance process (Levine et al., 2004). 
52 
 
To conclude, researches that have been conducted so far in order to assess the environmental 
impacts related to biological invasions have provided a significant foundation of knowledge. The 
integration of other biological and ecological factors is now essential to better apprehend the 
effects of invasive species on community structure, food webs and ecosystem functioning (Strayer, 
2012; Hulme et al., 2013). Experimental approaches must be designed to better understand the 
relative contributions of the different facets of global changes, such as pollution or global 
warming, on the observed ecological impacts. Indeed, highly polluted or disturbed habitats may 
favour the establishment of introduced species. This hypothesis suggests that introduced species 
have a superior ability to cope with pollutants and environmental stressors resulting from various 
human activities. Finally, many ecosystem impacts are extremely ‘discrete’ and often remain 
unrecognized and/or uncharacterized, especially when they involve microorganisms. The 
establishment of new biotic interactions, such as parasitism, competition and predation, between 
indigenous and introduced species in invaded communities may, in turn, change the structure of 
the community and of the food web. Finally, future investigations will have to incorporate a 
temporal dimension to impact measurements, with the aim of identifying the environmental 
conditions under which these impacts persist, increase, or decrease following ecological and 
evolutionary changes in individuals of the introduced species or of the invaded community 
(Strayer et al., 2006). 
RÉFÉRENCES 
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LEVINE, J.M., ADLER, P.B. & YELENIK, S.G. (2004).— A meta-analysis of biotic resistance to exotic plant invasions. Ecol. 
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VILÀ, M., ESPINAR, J.L., HEJDA, M., HULME, P.E., JAROŠÍK, V., MARON, J.L., PERGL, J., SCHAFFNER, U., SUN, Y. & PYŠEK, 
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Biological invasions and ecosystem functioning; assessment of the ecological impacts driven by invasive species

http://documents.irevues.inist.fr/bitstream/2042/57883/1/RevuedEcologie_2015_70_Sup12_49.pdf

Biological invasions and ecosystem functioning; assessment of the ecological impacts driven by invasive species

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