Invasions et Transferts biologiques UE41

Master Recherche 2ème année spécialité Biodiversité et Écologie Continentale

Analyse de l’article

Présentée par Jérémy MIGLIORE

Isabel Gimeno, Montserrat Vilà & Philip E. Hulme 2006Journal of Biogeography 33, 1559-1565

Are islands more susceptible to plant invasion than continents ?

A test using Oxalis pes-caprae L. in the western Mediterranean

Caractéristiques des milieux insulaires méditerranéens

Bassin méditerranéen = Hotspot de biodiversité sensu Mayr et al. 2004

Grande diversité des substrats, topographie mouvementée, nombreux massifs montagneux et archipels constituant autant de pôles d’endémisme Facteurs paléogéographiques ayant favorisé tant la spéciation que la conservation d’espèces relictuelles Carrefour climatique et biogéographique enrichi par des végétaux européens, africains et asiatiques

1

Environ 5 000 îles et îlots

Caractéristiques des milieux insulaires méditerranéens

« Syndrome d’insularité »

Caractéristiques propres des populations, espèces ou communautés dues à leur situation insulaire, par ajustements écologiques et fonctionnels (modifications des

stratégies adaptatives liées à l’isolement notamment)

2

Caractéristiques des milieux insulaires méditerranéens

« Syndrome d’insularité »

Isolement et contraintes particulières d’éloignement du continent

Surface et diversité des habitats variables

Système dysharmonique, par structure écologique incomplète

(réseaux biotiques et écologiques simplifiés)

Espèces peu compétitives (« naïveté écologique »), faiblement adaptées aux

perturbations et peu dynamiques

3

Communautés vivantes simplifiées et peu diversifiées par

rapport aux continents

Pôles d’endémisme et de différenciation génétique des

taxons (forte valeur patrimoniale)

Caractéristiques des milieux insulaires méditerranéens

Milieux insulaires

« Laboratoires naturels » pertinents pour étudier les patrons et les processus écosystémiques

Phytocénoses insulaires particulièrement vulnérables face aux perturbations d'origine anthropique, occasionnant de profonds déséquilibres

écosystémiques

4

Caractéristiques des milieux insulaires méditerranéens

Perte d’habitats

Fragmentation

5

1ère cause d’érosion de la Biodiversité à l’échelle mondiale

Caractéristiques des milieux insulaires méditerranéens

Carpobrotus edulis Opuntia sp. Acacia dealbata

Cortaderia selloana

Ailanthus altissima

Senecio inaequidens

Robinia pseudoacacia

Ambrosia artemisiifolia Impatiens glanduliflea Ludwigia peploides 6

1ère cause d’érosion de la Biodiversité en milieu insulaire

Objectifs de l’étude

Examiner si l’occurrence régionale et l’abondance locale d’une espèce végétale envahissante (sensu Richardson et al., 2000) diffèrent entre des territoires insulaires et continentaux comparables et adjacents

Mieux comprendre les facteurs de vulnérabilité insulaire relative face aux invasions biologiques

Hypothèse de travail

Les espèces allochtones auraient une occurrence plus forte à l’échelle régionale, en envahissant une plus large gamme d’habitats, et des densités plus élevées à l’intérieur de ces habitats à l’échelle locale, au niveau des îles

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Matériel et méthodes

Modèle biologique étudié

Oxalis pes-caprae L. (Oxalidaceae) = Oxalis / Oxalide Pied-de-chèvre / des Bermudes

8

Matériel et méthodes

Modèle biologique étudié : Oxalis pes-caprae

Espèce envahissante caractéristique

9

Matériel et méthodes

Modèle biologique étudié : Oxalis pes-caprae

Géophyte annuelle de 8 à 15 cm de hauteur, à souche grêle et rampante, avec occupation forte de l’espace via des feuilles, disposées en rosettes denses, longuement

pétiolées à trois folioles à forme de cœur

10

Matériel et méthodes

Modèle biologique étudié : Oxalis pes-caprae

Originaire de la région du Cap en Afrique du Sud, sous bioclimat méditerranéen

Durban

Pretoria

Le CapAfrique du Sud

11

Péninsule ibérique

Italie

Grèce

Afrique du Nord

Matériel et méthodes

Modèle biologique étudié : Oxalis pes-caprae

Prolifération dans les lieux cultivés (vergers) et incultes du littoral méditerranéen (friches) et en zone tempérée, sur tout type de sol

Introductions accidentelles :

- Bassin méditerranéen en 1796

- Espagne en 1825

- Îles Baléares en 1870

Modifié d’après Flora del Paises Catalans

+ Australie

+ Californie

12

Matériel et méthodes

Modèle biologique étudié : Oxalis pes-caprae

Propagation essentiellement par voie végétative, par l’intermédiaire de bulbes et bulbilles, avec des germinations exceptionnelles (pas de fruits et de graines viables observés en Méditerranée)

Production d’environ 20 bulbilles (de la taille de pois) par bulbe et par an, transportés par les véhicules et engins agricoles, les remaniements de sol, le vent, l’eau (flottaison des bulbilles), les oiseaux

Dormance des bulbilles en été et développement en automne avec floraison de la fin de l’automne au début de l’été

13

Matériel et méthodes

Modèle biologique étudié : Oxalis pes-caprae

Compétition avec les espèces autochtones pour l’espace et la lumière

Production de métabolites secondaires comme l’oxalate empoisonnant le bétail s’il en consomme en grandes quantités

Inhibition de la germination des espèces natives

Espèce à caractère envahissant de « naissance » par prédisposition de ses

caractéristiques et traits d’histoire de vie à la prolifération

14

Matériel et méthodes

Sites d’étude

Quatre régions administratives d’Espagne

Europe

Espagne 15

Matériel et méthodes

Sites d’étude

Quatre régions administratives d’Espagne

Europe

Mettre flèche du Nord

Espagne

Îles Canaries

Îles Baléares

Valencia

Murcia Mallorca

Menorca

16

170 à 200 km

(69 440 ha)

(362 043 ha)

(2 325 912 ha)

(1 131 738 ha)

Relevés de la présence / absence d’Oxalis pes-caprae et de son abondance

Caractérisation de l’habitat pour chacun des 500 points d’étude régionaux

Matériel et méthodes

Démarche expérimentale

Hypothèse de la représentativité totale du paysage par ces cellules

Stratégie d’échantillonnage

Aléatoire, par détermination au hasard de 5 cellules UTM de 100 km² de surface, à moins de 20 km de la côte, pour chaque région

Stratifiée, par détermination d’un point d’échantillonnage par carré d’1 km de côté dans chaque cellule UTM de 100 km², en suivant les différents réseaux de communication

Analyses statistiques pour tester les différences significatives d’occurrence ou d’abondance à différentes échelles spatiales

Stratégie d’échantillonnage aléatoire et stratifiée

17

Exemple de la région Mallorca

Cellules UTM de 100 km²

Stratification en cellules de 1 km²

Résultats et discussion

Occurrence régionale d’Oxalis pes-caprae

Europe

Mettre flèche du Nord

Espagne

Murcia

Mallorca Menorca

Valencia

57,52 % 76,20 %

18,28 %

41,74 %

Taux de présence, mesurés à l’échelle régionale, supérieurs en milieu insulaire 18

Résultats et discussion

Occurrence régionale d’Oxalis pes-caprae

60

50

20

30

40

10

0

Côtie

rUrb

ain

Verge

rsM

arge

ch

amps

Mat

orra

lFor

êts

Pelou

ses

Vieux

cham

psArb

res

cultiv

és Site

rudé

ral

Fréquence relative (%) des habitats échantillonnés par région

100

80

60

40

20

0

Occurrence proportionnelle (%) d’Oxalis par habitat et par région

Occurrence des Oxalis variable selon les habitats

Côtie

rUrb

ain

Verge

rsM

arge

ch

amps

Mat

orra

lFor

êts

Pelou

ses

Vieux

cham

psArb

res

cultiv

és Site

rudé

ral

Habitats les plus fréquemment rencontrés pas forcément les plus envahis

En milieu continental occurrence très faible voire nulle au niveau des forêts et matorrals

En milieu insulaire forte présence au niveau des zones agricoles

(Modifié d’après Gimeno et al., 2006)19

Résultats et discussion

Occurrence régionale d’Oxalis pes-caprae significativement différente entre îles et régions continentales

Mathématisation de l’impact écologique des espèces introduites par région :

I = Σ (Di × Ai)

Impact écologique

Abondance locale pour chaque habitat

Distribution pour chaque habitat

(D’après Parker et al., 1999)

Impact des espèces introduites et envahissantes environ deux fois plus important sur les îles que sur les continents

20

Résultats et discussion

Abondance locale d’Oxalis pes-caprae

RudéralPlantation

arbresVieux champs

Pelouses

Forêts

MatorralsMarge de

champsVergers

Sites urbains

Sites côtiers

1 32 54Abondance locale

0Habitats

RudéralPlantation

arbresVieux champs

Pelouses

Forêts

MatorralsMarge de

champsVergers

Sites urbains

Sites côtiers

1 32 54Abondance locale

0Habitats

Murcia Valencia

Abondance moyenne élevée au niveau des parcelles sylvicoles

Abondance moyenne faible au niveau des vieux champs et sites rudéraux

Absence des pelouses, forêts, matorrals et sites côtiers

21

(Modifié d’après Gimeno et al., 2006)

Résultats et discussion

Abondance locale d’Oxalis pes-caprae

RudéralPlantation

arbresVieux champs

Pelouses

Forêts

MatorralsMarge de

champsVergers

Sites urbains

Sites côtiers

1 32 54Abondance locale

0Habitats

RudéralPlantation

arbresVieux champs

Pelouses

Forêts

MatorralsMarge de

champsVergers

Sites urbains

Sites côtiers

1 32 54Abondance locale

0Habitats

Mallorca Menorca

Abondance moyenne élevée pour les marges des champs et les vieux champs

Abondance moyenne faible au niveau des pelouses

Ensemble des habitats insulaires envahis par Oxalis pes-caprae à Menorca

22

(Modifié d’après Gimeno et al., 2006)

Résultats et discussion

Statistiquement, l’abondance locale d’Oxalis pes-caprae n’est pas significativement différente entre îles et régions continentales

Phénomènes régionaux Plus faible amplitude environnementale Diversité en habitats plus limitée Degré élevé d’urbanisation et de développement, avec afflux plus important de propagules

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Processus locaux Plus faible résistance biotique des communautés (systèmes dysharmoniques) Plus faible richesse en espèces indigènes Plus faibles aptitudes à la compétition (naïveté écologique, niches vacantes)

Plus importants pour expliquer la vulnérabilité

accrue des systèmes insulaires

Résultats et discussion

Facteurs de prolifération d’Oxalis pes-caprae sur l’ensemble des habitats insulaires

Forte dépendance pour sa dispersion aux activités humaines plus intenses et aux animaux domestiques plus nombreux en milieu insulaire

Isolement et confinement des milieux insulaires à plus faible surface par rapport au continent d’où la colonisation d’une plus large gamme d’habitats

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Conclusions et perspectives

Échelles régionales et locales analysées via un important échantillonnage (2000 points étudiés) par comparaison de milieux insulaires et continentaux apparentés et proches

Importance des activités anthropiques pour l’expansion de cet alien dans plusieurs habitats

Milieux insulaires plus vulnérables aux invasions biologiques à l’échelle régionale, même si les facteurs locaux ne semblent pas différents de ceux rencontrés en milieu continental

Essais de transplantations, suivi temporel et analyses génétiques à envisager

25

Conclusion et perspectives

Autres travaux intégrant l’espèce Oxalis pes-caprae

Coopérations européennes favorisant l’interdisciplinarité et la mise en commun des données et des compétences, pour des avancées rapides autant sur le plan fondamental qu’appliqué

Programme EPIDEMIE

Exotic Plant Invasions : Deleterious Effects on Mediterranean Island Ecosystems

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Vision nouvelle des invasions végétales en milieu insulaire, pour proposer des modes de gestion conservatoires et durables à des échelles locales et régionales

Carpobrotus edulis Ailanthus altissima

Local and regional assessments of the impacts of plant invaders on vegetation structure and soil properties, Vilà et al. 2003. Journal of Biogeography 33, 853-861Local and regional abundance of exotic plant species on Mediterranean islands : are species traits important ?, Lloret et al. 2004. Global Ecology and Biogeography 13, 37-45

Conclusion et perspectives

Autres travaux intégrant l’espèce Oxalis pes-caprae

Programme EPIDEMIE

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Plus faible impact des oxalis sur la diversité des communautés végétales indigènes, tout de même fonction des îles et des habitats

Impact of plant invasion on species diversity in Mediterranean islands, Vilà et al. 2004. Proceedings 10th Medecos Conference

Peu de compétition avec les annuelles vulnérables par décalage de la phénologie des Oxalis (sénescence au printemps) par rapport au maximum de diversité végétal

Fort lien avec les perturbations anthropiques (contexte des habitats important)

Peu d’effets marqués sur les propriétés des sols par faible biomasse et courte occupation des sols dans le temps

Stochasticité naturelle des invasions biologiques limitant toute approche déterministe des patrons dynamiques des aliens en milieu insulaire

Conclusion et perspectives

Modes de gestion envisageables

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Meilleur mode de contrôle = Prévention

(D’après Nature Conservancy 2002)

Arrachage manuel

Disposition de bâches

Procédés physiques

Utilisation d’herbicides au bon moment

Traitements chimiques

Peu de données : peut-être Klugeana philoxalis

Lutte biologique