Recherche d’insularité sur les interactions plantes-herbivores
Les îles fascinent depuis longtemps les écologistes évolutionnistes, à commencer par les premières études observationnelles de naturalistes comme Charles Darwin et Alfred Russel Wallace. Ces recherches ont jeté les bases de la formulation de la théorie de la biogéographie insulaire par Edward O. Wilson et Robert H. MacArthur, dont les travaux fondateurs, La théorie de la biogéographie insulairea été publié dans les années 1960. Aujourd’hui encore, les îles constituent de précieux laboratoires naturels pour l’écologie évolutive. Leurs caractéristiques uniques, telles que l’isolement géographique, la taille limitée et les origines géologiques relativement récentes, offrent des opportunités exceptionnelles pour une exploration approfondie de la manière dont les interactions écologiques, les stratégies d’adaptation et les processus de spéciation déterminent le changement évolutif et la diversité des espèces.
Dans le contexte des interactions plantes-herbivores, la théorie écologique postule que la pression des herbivores devrait être plus faible sur les îles que sur le continent, attribuée à l’abondance et à la diversité réduites des herbivores. Cependant, les preuves empiriques appuyant cette prédiction sont limitées et souvent contradictoires. En effet, une méta-analyse récente menée par notre groupe de recherche a révélé que l’herbivorie est en fait plus élevée sur les îles que sur le continent, et n’a trouvé aucune tendance perceptible dans le cas des herbivores invertébrés. Cette étude a également mis en évidence une attention particulière portée aux mammifères herbivores dans la recherche sur l’insularité, alors que les études sur les insectes restent rares. Étant donné que de nombreux insectes herbivores sont hautement spécialisés et ont souvent coévolué avec leurs plantes hôtes, ils exercent une pression sélective importante sur l’adaptation des plantes. Par conséquent, ces organismes nécessitent une plus grande attention dans la recherche sur l’insularité.
De plus, une lacune critique dans les connaissances dans la recherche sur l’insularité est la sous-estimation du rôle joué par les ennemis naturels des herbivores, tels que les prédateurs et les parasitoïdes, dans la formation des modèles d’herbivorie entre les îles et le continent. Cela justifie des recherches plus approfondies pour comprendre comment ces interactions influencent la dynamique plantes-herbivores dans les écosystèmes insulaires.
De gauche à droite, Lydia S. Dean (Université de Californie, Irvine) et Carla Vázquez-González (Université de Californie, Irvine et Mission Biologique de Galice – CSIC) sont montrés en train d’installer un filet d’exclusion des prédateurs vertébrés sur un chêne Macdonald (Quercus macdonaldii) sur l’île de Santa Cruz, qui fait partie des îles anglo-normandes de Californie (CA, États-Unis), lors d’une excursion au printemps 2022. Photo de Carla Vázquez-González.
L’étude
Dans notre récente étude, nous avons examiné les effets de l’insularité sur l’herbivorie des insectes sur 12 chênes (Quercus) espèces dans trois systèmes insulaires-continentaux : îles anglo-normandes contre Californie continentale, îles Baléares contre Espagne continentale et île de Bornholm contre Suède continentale. Nous avons étudié le rôle des prédateurs vertébrés, tels que les oiseaux et les chauves-souris, ainsi que les caractéristiques spécifiques des feuilles (défenses chimiques et physiques et teneur en nutriments) dans la formation des modèles d’herbivorie. Pour ce faire, nous avons exclu les prédateurs vertébrés et collecté des feuilles pour l’évaluation des herbivores et l’analyse des traits des feuilles à divers endroits de nos systèmes d’étude.
Brian Guerrero, membre du personnel de la réserve de l’île Santa Cruz, qui fait partie du système de réserves naturelles de l’Université de Californie, se tient à côté d’un dispositif d’exclusion des prédateurs vertébrés entourant un chêne Macdonald (Quercus macdonaldii) succursale lors d’une enquête de terrain au printemps 2022. Photo de Carla Vázquez-González.
Ce que nous avons trouvé et pourquoi c’est important
Nous avons constaté que les insectes herbivores étaient plus faibles sur les îles que sur le continent, mais uniquement dans les régions méditerranéennes comme la Californie et l’Espagne, qui ont connu des périodes d’isolement plus longues (et probablement des différences plus prononcées dans les communautés d’herbivores) par rapport à notre système boréal en Suède-Bornholm. Notamment, nous n’avons trouvé aucune preuve que la prédation par les chauves-souris ou les oiseaux régulait l’herbivorie dans nos systèmes d’étude, ce qui indique que ces prédateurs n’ont pas influencé les modèles observés dans nos systèmes. Bien que certains traits des feuilles varient entre les îles et le continent – avec des défenses généralement plus faibles sur les îles – ces différences n’expliquent pas les schémas d’herbivorie. Dans l’ensemble, nos résultats s’alignent sur la théorie écologique, suggérant que les communautés d’herbivores simplifiées sur les îles conduisent à une réduction des herbivores et, par conséquent, à une diminution des mécanismes de défense des plantes, fournissant ainsi le premier test à grande échelle des différences dans les insectes herbivores et la défense anti-herbivore entre les îles et le continent. . Bien que nos recherches n’aient pas mis en évidence les effets des prédateurs, d’autres groupes, tels que les fourmis prédatrices, pourraient néanmoins jouer un rôle. Nos résultats ouvrent la porte à de futures études utilisant des méthodes telles que les chenilles modèles en argile pour identifier les événements de prédation, ou utilisant diverses techniques d’exclusion des prédateurs pour évaluer la prédation par différents groupes taxonomiques. Comprendre ces interactions est crucial pour faire progresser nos connaissances de l’écologie insulaire et des processus évolutifs qui façonnent les espèces dans ces environnements uniques.
L’un des collaborateurs de l’étude, le Dr Raul de la Mata du Station biologique de Doñana (CSIC), se dresse à côté d’un chêne-liège (Quercus suber) arbre avec deux configurations d’exclusion des prédateurs vertébrés lors d’une étude de terrain menée au printemps 2022 dans le parc naturel du Montnegre en Catalogne, en Espagne. Photo de Raul de la Mata.
Un cas de recherche collaborative
Ce projet fait partie d’une ligne de recherche émergente en Dr. Le laboratoire de Joaquín Moreira à la Mission Biologique de Galice (CSIC), visant à explorer les interactions plantes-insectes herbivores sur les îles. Cette étude particulière a été réalisée grâce au financement de l’Association espagnole d’écologie terrestre pour jeunes chercheurs (AEET), accordé à Carla Vázquez-González pour réaliser un projet de recherche dans les îles anglo-normandes (CA, USA) pendant son postdoc à Laboratoire du Dr Kailen Mooney à l’Université de Californie, Irvine. Nous avons élargi nos recherches pour inclure des systèmes supplémentaires grâce à des collaborations avec des experts de diverses institutions, telles que Dr Ayco JM Tack (Université de Stockholm), Dr Johan A. Stenberg (Université suédoise des sciences agricoles), Dr. Michel Capo (Université Polytechnique de Madrid), et Dr Raúl de la Mata (Estación Biológica de Doñana – CSIC). Cette collaboration souligne l’effort collectif du projet pour faire progresser la science écologique et identifier des modèles généraux dans différents systèmes et espèces.
19/11/2024
Comment l’insularité façonne les interactions plantes-herbivores-prédateurs
Carla Vázquez-González, Université de Californie, Irvine & Mission Biologique de Galice (CSIC)parle de son article : Tester la contribution des prédateurs vertébrés et des caractéristiques des feuilles aux différences entre le continent et les îles en matière d’insectes herbivores sur les chênes
Recherche d’insularité sur les interactions plantes-herbivores
Les îles fascinent depuis longtemps les écologistes évolutionnistes, à commencer par les premières études observationnelles de naturalistes comme Charles Darwin et Alfred Russel Wallace. Ces recherches ont jeté les bases de la formulation de la théorie de la biogéographie insulaire par Edward O. Wilson et Robert H. MacArthur, dont les travaux fondateurs, La théorie de la biogéographie insulairea été publié dans les années 1960. Aujourd’hui encore, les îles constituent de précieux laboratoires naturels pour l’écologie évolutive. Leurs caractéristiques uniques, telles que l’isolement géographique, la taille limitée et les origines géologiques relativement récentes, offrent des opportunités exceptionnelles pour une exploration approfondie de la manière dont les interactions écologiques, les stratégies d’adaptation et les processus de spéciation déterminent le changement évolutif et la diversité des espèces.
Dans le contexte des interactions plantes-herbivores, la théorie écologique postule que la pression des herbivores devrait être plus faible sur les îles que sur le continent, attribuée à l’abondance et à la diversité réduites des herbivores. Cependant, les preuves empiriques appuyant cette prédiction sont limitées et souvent contradictoires. En effet, une méta-analyse récente menée par notre groupe de recherche a révélé que l’herbivorie est en fait plus élevée sur les îles que sur le continent, et n’a trouvé aucune tendance perceptible dans le cas des herbivores invertébrés. Cette étude a également mis en évidence une attention particulière portée aux mammifères herbivores dans la recherche sur l’insularité, alors que les études sur les insectes restent rares. Étant donné que de nombreux insectes herbivores sont hautement spécialisés et ont souvent coévolué avec leurs plantes hôtes, ils exercent une pression sélective importante sur l’adaptation des plantes. Par conséquent, ces organismes nécessitent une plus grande attention dans la recherche sur l’insularité.
De plus, une lacune critique dans les connaissances dans la recherche sur l’insularité est la sous-estimation du rôle joué par les ennemis naturels des herbivores, tels que les prédateurs et les parasitoïdes, dans la formation des modèles d’herbivorie entre les îles et le continent. Cela justifie des recherches plus approfondies pour comprendre comment ces interactions influencent la dynamique plantes-herbivores dans les écosystèmes insulaires.
L’étude
Dans notre récente étude, nous avons examiné les effets de l’insularité sur l’herbivorie des insectes sur 12 chênes (Quercus) espèces dans trois systèmes insulaires-continentaux : îles anglo-normandes contre Californie continentale, îles Baléares contre Espagne continentale et île de Bornholm contre Suède continentale. Nous avons étudié le rôle des prédateurs vertébrés, tels que les oiseaux et les chauves-souris, ainsi que les caractéristiques spécifiques des feuilles (défenses chimiques et physiques et teneur en nutriments) dans la formation des modèles d’herbivorie. Pour ce faire, nous avons exclu les prédateurs vertébrés et collecté des feuilles pour l’évaluation des herbivores et l’analyse des traits des feuilles à divers endroits de nos systèmes d’étude.
Ce que nous avons trouvé et pourquoi c’est important
Nous avons constaté que les insectes herbivores étaient plus faibles sur les îles que sur le continent, mais uniquement dans les régions méditerranéennes comme la Californie et l’Espagne, qui ont connu des périodes d’isolement plus longues (et probablement des différences plus prononcées dans les communautés d’herbivores) par rapport à notre système boréal en Suède-Bornholm. Notamment, nous n’avons trouvé aucune preuve que la prédation par les chauves-souris ou les oiseaux régulait l’herbivorie dans nos systèmes d’étude, ce qui indique que ces prédateurs n’ont pas influencé les modèles observés dans nos systèmes. Bien que certains traits des feuilles varient entre les îles et le continent – avec des défenses généralement plus faibles sur les îles – ces différences n’expliquent pas les schémas d’herbivorie. Dans l’ensemble, nos résultats s’alignent sur la théorie écologique, suggérant que les communautés d’herbivores simplifiées sur les îles conduisent à une réduction des herbivores et, par conséquent, à une diminution des mécanismes de défense des plantes, fournissant ainsi le premier test à grande échelle des différences dans les insectes herbivores et la défense anti-herbivore entre les îles et le continent. . Bien que nos recherches n’aient pas mis en évidence les effets des prédateurs, d’autres groupes, tels que les fourmis prédatrices, pourraient néanmoins jouer un rôle. Nos résultats ouvrent la porte à de futures études utilisant des méthodes telles que les chenilles modèles en argile pour identifier les événements de prédation, ou utilisant diverses techniques d’exclusion des prédateurs pour évaluer la prédation par différents groupes taxonomiques. Comprendre ces interactions est crucial pour faire progresser nos connaissances de l’écologie insulaire et des processus évolutifs qui façonnent les espèces dans ces environnements uniques.
Un cas de recherche collaborative
Ce projet fait partie d’une ligne de recherche émergente en Dr. Le laboratoire de Joaquín Moreira à la Mission Biologique de Galice (CSIC), visant à explorer les interactions plantes-insectes herbivores sur les îles. Cette étude particulière a été réalisée grâce au financement de l’Association espagnole d’écologie terrestre pour jeunes chercheurs (AEET), accordé à Carla Vázquez-González pour réaliser un projet de recherche dans les îles anglo-normandes (CA, USA) pendant son postdoc à Laboratoire du Dr Kailen Mooney à l’Université de Californie, Irvine. Nous avons élargi nos recherches pour inclure des systèmes supplémentaires grâce à des collaborations avec des experts de diverses institutions, telles que Dr Ayco JM Tack (Université de Stockholm), Dr Johan A. Stenberg (Université suédoise des sciences agricoles), Dr. Michel Capo (Université Polytechnique de Madrid), et Dr Raúl de la Mata (Estación Biológica de Doñana – CSIC). Cette collaboration souligne l’effort collectif du projet pour faire progresser la science écologique et identifier des modèles généraux dans différents systèmes et espèces.
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