Ecology, forms and functions of the basal angiosperms from New Caledonia

Trueba Sanchez Santiago. 2016. Ecology, forms and functions of the basal angiosperms from New Caledonia. Montpellier : Université de Montpellier, 220 p. Thèse de doctorat : Ecologie, évolution, ressources génétiques, paléontologie : Université de Montpellier

Titre français : Ecologie, formes et fonctions des angiospermes basales en Nouvelle-Calédonie

Encadrement : Barthélémy, Daniel

Résumé : One of the remarkable characteristics of the New Caledonian flora is the presence of numerous angiosperm lineages recognized as the earliest divergences of the flowering plants, due to their phylogenetic positions. Within these lineages, some species are likely to bear ancestral morpho-anatomical features. Therefore, under a comparative perspective, the study of these species can provide compelling information for understanding the early evolutionary stages of angiosperms. The first part of this thesis aims to study the structural and functional characteristics of representative groups of basal angiosperms. The study of Amborella trichopoda, sister species to the remaining flowering plants, shows a covariation of functional traits (stem-leaf) and a morphological plasticity in response to changes in the light environment. This suggests that these plastic responses were already present in the common ancestor of angiosperms. In parallel, the study of the anatomical evolution of Piperales, the most diversified basal angiosperm order, suggests that their common ancestor had an active cambium. These results support the hypothesis that early angiosperms had a woody habit and that sympodial growth may have been acquired early during angiosperms evolution. Basal angiosperms are among the over-represented angiosperm lineages of New Caledonia. However, the mechanisms underlying this disharmony remain unexplored. A second component of this thesis analyzes the environmental distribution of New Caledonian basal angiosperms to know their habitat preferences and their environmental requirements. Further, we assess the influence of their drought tolerance on their environmental distribution. We show that most species have a preference for rain forest habitats with small variations in temperature. Drought-induced hydraulic vulnerability stands as a major trait that restricts the distribution of these species to humid habitats. These stable conditions seem to have persisted in refugial areas in the archipelago during the last glacial maximum, allowing the persistence of basal angiosperm species. Therefore, a past climatic stability could explain the over-representation of some groups of forest species that may have disappeared in neighboring regions. The distribution of basal angiosperms in New Caledonia, as well as their drought sensitivity, support the hypothesis suggesting that early angiosperms lived in humid and stable environments.

Résumé (autre langue) : L'une des remarquables originalités de la flore néo-calédonienne repose sur la présence de nombreuses lignées correspondant aux premières divergences des plantes à fleurs, compte tenu de leurs positions phylogénétiques. Au sein de ces lignées, certaines espèces sont susceptibles de porter des traits morphoanatomiques ancestraux. Par conséquent, dans un contexte comparatif, l'étude de ces espèces peut fournir des informations cruciales pour comprendre les premières étapes évolutives des angiospermes. Un premier volet de cette thèse vise à étudier des caractéristiques structurelles et fonctionnelles des groupes représentatifs d'angiospermes basales. L'étude d'Amborella trichopoda, espèce soeur de toutes les angiospermes, nous a montré une covariation des traits fonctionnels (tige-feuille) et une plasticité morphologique en réponse à des variations de l'environnement lumineux. Cela suggère que ces réponses plastiques étaient déjà présentes chez l'ancêtre commun de toutes les plantes à fleurs. En parallèle, l'étude de l'évolution anatomique des Piperales, ordre le plus riche parmi les angiospermes basales, suggère que leur ancêtre commun aurait possédé un cambium actif. Ces résultats supportent que les premières angiospermes avaient une forme de vie ligneuse et que la structure sympodiale a été acquise dans les premières étapes évolutives des angiospermes. Les angiospermes basales comptent parmi les lignées d'angiospermes surreprésentées en Nouvelle- Calédonie. Cependant, les mécanismes à l'origine de cette dysharmonie demeurent inexplorés. Un deuxième volet de cette thèse analyse la répartition environnementale des angiospermes basales de l'archipel afin de connaitre leurs préférences en termes d'habitats, ainsi que leurs exigences environnementales. Cette distribution environnementale a également été analysée au regard de leur résistance à la sécheresse. Nous montrons que la plupart des espèces présentent une préférence marquée pour des habitats de forêt humide avec des faibles variations en température. La vulnérabilité hydraulique face à la sécheresse apparait comme un trait majeur qui confine la distribution de ces espèces dans des habitats humides. Ces conditions auraient persisté dans des zones refuges dans l'archipel lors de la dernière période glaciaire, permettant ainsi le maintien de certaines lignées d'angiospermes basales. Une stabilité climatique passée pourrait donc être à l'origine de la surreprésentation de certains groupes d'espèces forestières qui ont disparu dans les régions voisines. La distribution des angiospermes basales néo-calédoniennes, ainsi que leur sensibilité à la sécheresse, supportent l'hypothèse suggérant que les premières angiospermes habitaient des milieux humides et stables.

Mots-clés géographiques Agrovoc : Nouvelle-Calédonie, France

Classification Agris : F70 - Taxonomie végétale et phytogéographie
F50 - Anatomie et morphologie des plantes

Champ stratégique Cirad : Axe 6 (2014-2018) - Sociétés, natures et territoires

Auteurs et affiliations

• Trueba Sanchez Santiago, Université de Montpellier (FRA)

Source : Cirad-Agritrop (https://agritrop.cirad.fr/588082/)

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