Certaines des espèces d’oiseaux frugivores les plus courantes sont connues pour consommer et disperser les fruits de Pistacia lentiscus. Dans le sens des aiguilles d’une montre en partant du coin supérieur gauche et avec leur code de comportement de migrant entre parenthèses : Saxicola rubicola (R), Curruca melanocephala (R), Turdus philomelos (W), Sylvia borin (TS), Sylvia atricapilla (W), Phoenicurus phoenicurus (TS ), Erithacus rubecula (W), Turdus merula (R) et Chloris chloris (R ; cette dernière espèce agit comme prédateur de graines). Codes migrants : R – résident, W – migrant hivernant, TS – migrant transsaharien. Crédits photos : Elena Quintero.
Mesurer la régénération naturelle des plantes et leur succès peut être une tâche délicate et exigeante, surtout si les graines sont dispersées par un large éventail d’animaux frugivores (frugivores). Dans notre récente étude, nous cherchons à démêler les effets durables des oiseaux frugivores sur le recrutement précoce des espèces végétales. Pistacia lentiscus (lentisque). Cette plante est un arbuste largement répandu dans le bassin méditerranéen, du Portugal à la Syrie et jusqu’au sud du Maroc. Consultez la carte ci-dessous de Pistacia lentiscus répartition (en gris) et les routes migratoires des oiseaux ainsi qu’une légende de P. lenticus des fruits De Martínez-López et coll. 2020.
Pendant l’hiver dans l’hémisphère nord, de nombreux oiseaux dépendent des fruits abondants que produit cette plante. La saison de fructification est longue et peut s’étendre de septembre à mars. Les fruits sont consommés non seulement par les oiseaux résidents, mais aussi par les espèces migratrices.
Notre site d’étude est le parc national de Doñana, dans la partie sud-ouest de la péninsule ibérique en Espagne. Entre les mois de septembre et octobre, de nombreux oiseaux migrateurs transsahariens (comme de nombreuses espèces de parulines et le rouge-queue) consomment de grandes quantités de P. lentisque fruits lors de leurs escales avant de traverser le détroit de Gibraltar vers leurs aires d’hivernage en Afrique. Des espèces d’oiseaux du nord de l’Europe (comme le merle éhonté ou la grive musicienne) commencent également à arriver vers le mois d’octobre pour hiverner dans la garrigue méditerranéenne. Ils ont besoin de gagner suffisamment d’énergie pour retourner vers leurs aires de reproduction au printemps. La consommation de fruits de tous ces oiseaux est cruciale pour la dispersion des graines de lentisques et le recrutement ultérieur des plants.
L’un des aspects clés de nos recherches repose sur la manière dont les oiseaux affectent le recrutement des plantes, non seulement en mesurant la quantité de fruits qu’ils consomment et les graines qu’ils dispersent, mais également en observant où ils déposent ces graines. Étant donné que les oiseaux n’utilisent pas le paysage au hasard, les graines qu’ils dispersent seront déposées en quantités différentes à différents endroits. Autrement dit, certains oiseaux préféreront se percher sur les pins tandis que d’autres préfèreront les garrigues basses. Les microhabitats où les graines sont déposées affecteront en fin de compte leurs chances de survie en raison des différentes conditions environnementales et écologiques. Par exemple, différents sites de dépôt seront sujets à différents degrés de pression de prédation par les rongeurs (ils ont tendance à éviter les zones ouvertes), et présenteront également différentes probabilités de germination et de survie des semis en raison de l’humidité ou de l’exposition au soleil.
Nous sommes allés sur le terrain et avons mesuré les probabilités de survie des graines à différentes étapes du processus démographique, depuis le moment où les fruits sont produits dans la plante et consommés par les oiseaux, jusqu’à la survie des plants dans différents microhabitats. Dans la première figure de notre manuscrit nous avons montré les différentes étapes de transitions que nous avions étudiées et mesurées.
Ce est la figure 1 de notre manuscrit montrant les différentes étapes de transition que nous avons mesurées pour le cycle démographique lentisque. TP1 : probabilité de consommation de fruits, TP2 : probabilité que les graines échappent à la prédation des pinsons, TP3 : probabilité de disperser une graine viable ; TP4 : probabilité que des graines viables soient dispersées dans un certain microhabitat, TP5 : probabilité que des graines dispersées échappent à la prédation des rongeurs, TP6 : prob. de semis émergeant de graines survivantes, TP7 : probabilité que le semis survive à son 1er été et TP8 : probabilité que le semis survive à son 2ème été. Les rectangles colorés représentent des types de microhabitats distincts qui diffèrent par l’arrivée des graines et les probabilités de recrutement.
Pour cette tâche, nous avons utilisé un large éventail de méthodes et d’expériences. Pour caractériser la quantité consommée par différents oiseaux au niveau des plantes focales, nous avons utilisé des caméras de surveillance Go-Pro. Au cours d’une seule saison sur le terrain, nous avons collecté 760 heures de vidéo contenant des visites d’oiseaux, ce qui équivaut à un mois de séquences vidéo non-stop ! Mais, grâce à l’aide précieuse d’Antonio Orta et à un logiciel intelligent de détection de mouvement (DeepMeerkat de Weinstein 2018), nous avons traité toutes les vidéos et réussi à capturer près de 4000 interactions frugivores plantes-animaux.
De plus, pour caractériser encore plus de visites aviaires sur les plantes et leur dépôt hétérogène de graines dans différents microhabitats, nous avons collecté des échantillons de matières fécales d’oiseaux en plaçant des plateaux (appelés pièges à graines) sous les plantes dans différents microhabitats. Nous avons ensuite utilisé le code-barres ADN, une technique moléculaire merveilleuse et presque magique qui permet d’identifier l’identité de l’animal à partir de n’importe quel échantillon fécal ou graine régurgitée collecté (voir Gonzalez-Varo et al. 2014). Nous avons placé plus d’une centaine de pièges à graines autour de nos sites d’étude pour capturer les graines dispersées et les avons traitées plus tard en laboratoire. Cela impliquait une collecte minutieuse d’échantillons sur le terrain afin de ne pas les contaminer avec de l’ADN humain, ainsi que des protocoles dans un laboratoire stérile et de nombreuses PCR pour amplifier l’ADN aviaire et le séquençage. Ce travail acharné a été dirigé par Juan Miguel Arroyo, co-auteur de la publication.
Ce projet faisait partie de ma thèse de doctorat et voici des photos de certaines des personnes formidables qui ont contribué à la collecte de données sur le terrain. De gauche à droite et de haut en bas : Pedro Jordano (co-auteur de l’étude), Gemma Calvo, moi (Elena Quintero) Miguel Jácome ; Irene Mendoza, moi, Paco Rodríguez-Sánchez (co-auteur de l’étude) ; Jorge Isla, moi encore désolé !, Antonio Orta et Blanca Arroyo-Correa.
Enfin, pour mieux suivre le devenir des graines après dispersion, nous avons réalisé deux expériences différentes sur le terrain. Premièrement, pour estimer la pression de prédation des graines, nous avons effectué quelques offrandes de graines et les avons vérifiées régulièrement pour détecter le rythme et la proportion selon lesquels les graines étaient attaquées par les rongeurs. Ensuite, pour estimer les probabilités d’émergence et de survie des semis, nous avons réalisé des expériences de semis de graines dans différents microhabitats et une fois les semis émergés, nous avons suivi leur survie jusqu’à leur deuxième été. Les mois d’été sont ceux où la mortalité des plants méditerranéens est la plus élevée en raison de la chaleur extrême et des conditions arides. Nous avons ensuite fusionné toutes ces données et, en utilisant une approche bayésienne, avons réussi à estimer la contribution approximative de différents oiseaux aux différentes étapes du cycle démographique des lentisques (voir la figure 5A pour les résultats dans notre manuscrit publié).
Ainsi, au total, après des mois de travail sur le terrain, de nombreuses heures en laboratoire, du temps de projection vidéo et plusieurs heures supplémentaires d’analyse, nous avons estimé qu’il faudrait qu’une plante de lentisque produise environ 500 000 fruits pour recruter un plant de 2 ans. (avec un intervalle de crédibilité de 80% allant de 300 000 à un million de fruits). C’est bien plus de fruits qu’une plante n’en produit normalement dans notre site d’étude, où les plantes individuelles produisent entre 3 000 et 120 000 fruits chaque saison.
L’étude de l’effet des oiseaux et de l’adéquation des microhabitats sur le recrutement des plantes sera utile pour mieux comprendre la régénération naturelle face aux fluctuations futures de l’abondance des animaux, aux changements dans l’utilisation du paysage et aux scénarios de perturbations anthropiques, étant donné que nous savons que le succès du recrutement dépend de la communauté d’oiseaux et la répartition des microhabitats disponibles dans le paysage.
Nos expériences sur le terrain. De gauche à droite : caméra Go-Pro enregistrant une plante de lentisque, gros plan de fèces avec des graines de P. lentiscus collectées dans un piège à graines, une expérience de prédation par des rongeurs offrant des graines, un plant d’un an de P. lentiscus cultivé dans l’un des nos expériences de semis de graines. Crédits photos : Elena Quintero.
Vous pouvez en savoir plus sur les effets durables des interactions entre les oiseaux et les frugivores sur la dispersion des graines et l’établissement des plantules par Quintero, E., Arroyo, JM, Dirzo, R., Jordano, P. et Rodríguez, F. (2024) dans le Journal d’écologie, p. 1 à 17 : https://doi.org/10.1111/1365-2745.14260 Vous pouvez également en savoir plus sur le travail d’Elena sur le Laboratoire Pedro Jordano site internet ici : http://ebd10.ebd.csic.es/
Les références:
Martinez‐Lopez, V., Garcia, C., Zapata, V., Robledano, F. et De la Rua, P. (2020). La dispersion intercontinentale des graines sur de longues distances à travers le bassin méditerranéen explique la structure génétique de la population d’un arbuste dispersé par les oiseaux. Écologie moléculaire, 29(8), 1408-1420. https://doi.org/10.1111/mec.15413
Weinstein, BG (2018). Réseaux de neurones convolutifs spécifiques à une scène pour la détection vidéo de la biodiversité. Méthodes en écologie et évolution, 9(6), 1435-1441. https://doi.org/10.1111/2041-210X.13011
Gonzalez-Varo, JP, Arroyo, JM et Jordan, P. (2014). Qui a dispersé les graines ? L’utilisation du code-barres ADN dans les études sur la frugivorie et la dispersion des graines. Méthodes en écologie et évolution, 5(8), 806-814. https://doi.org/10.1111/2041-210X.12212