Effets des interactions trophiques complexes sur la structure et la stabilité des communautés d'arthropodes : implications pour le Biocontrôle

Tighiouart Karim. 2021. Effets des interactions trophiques complexes sur la structure et la stabilité des communautés d'arthropodes : implications pour le Biocontrôle. Saint-Denis : Université de la Réunion, 218 p. Thèse de doctorat : Agronomie : Université de la Réunion

Titre anglais : Effects of complex trophic interactions on the structure and stability of arthropod communities of arthropods: implications for Biocontrol

Encadrement : Nibouche, Samuel ; Frago, Enric

Résumé : Les relations entre plantes et insectes herbivores jouent un rôle clé dans la structuration des écosystèmes terrestres et régissent la dynamique des populations qui les composent. Ces relations sont souvent des interactions complexes, impliquant aussi bien des effets directs qu'indirects. Comprendre ces interactions demeure une nécessité et ce non seulement dans un objectif de mettre en place des programmes de lutte biologique, mais également afin de comprendre les dynamiques des communautés dans les écosystèmes naturels. Notre travail de recherche s'insère à l'interface entre écologie des communautés et recherche agronomique. Son objectif principal est de comprendre l'effet des interactions trophiques complexes sur la structure et la stabilité des communautés d'herbivores et de déterminer les relations entre diversité des ennemis naturels et suppression des herbivores. Les expériences ont été conçues pour tester les prévisions théoriques et les mécanismes expliquant les conséquences de ces interactions au sein des communautés. Le travail mené au cours de cette thèse comporte trois chapitres. Dans le premier chapitre, nous avons déterminé l'impact de l'élimination d'une plante généraliste, Solanum mauritianum, sur la structure de la communauté de thrips chez Lantana camara et Ipomoea indica. L'élimination de la plante généraliste a provoqué une augmentation de l'abondance de l'espèce Franklieniella occidentalis chez I. indica. En revanche, chez L. camara, nous avons observé une diminution d'abondance de cette même espèce de thrips. Le traitement a également provoqué une augmentation d'abondance de l'espèce Hercinothrips patersonii chez L. camara. Malgré ces changements d'abondance de certaines espèces, l'élimination des fleurs de S. mauritianum n'a pas montré d'effet significatif sur l'abondance totale ainsi que la richesse spécifique de la communauté de thrips. Dans le second chapitre, nous avons déterminé les effets indirects d'un ennemi naturel sur la coexistence des herbivores, leur développement sur une plante de qualité sub-optimale et enfin sur leurs changements de traits d'histoire de vie. Quatre communautés ont été mises en cage insect-proof et leur dynamique a été suivie sur plusieurs générations. Le modèle d'étude est constitué de trois espèces d'herbivores en compétition. Deux compétiteurs supérieurs, l'acarien Tetranychus urticae et le puceron Myzus persicae, ainsi qu'un compétiteur inférieur, le thrips Echinothrips americanus. Nous avons également intégré deux espèces d'ennemis naturels spécialistes des deux compétiteurs supérieurs : l'acarien Phytoseiulus persimilis (prédateur de T. urticae) et l'Aphidiinae Aphidius colemani (parasitoïde de M. persicae). Dans le cadre de notre expérimentation, nous avons utilisé deux espèces de plantes hôtes : le haricot (Phaseolus sp.) et le tabac (Nicotiana tabacum). Les résultats ont montré que les deux espèces d'ennemis naturels avaient un effet indirect positif sur la population du compétiteur inférieur E. americanus, favorisant ainsi sa survie, grâce à l'élimination des compétiteurs supérieurs M. persicae et T. urticae. De plus, nos résultats ont également montré que le parasitoïde A. colemani, en limitant les populations de M. persicae sur le tabac, était susceptible de provoquer un changement de plante hôte d'E. americanus vers le tabac, qui est pour lui une plante de qualité sub-optimale, avec des conséquences sur ses traits d'histoire de vie. Dans le troisième chapitre, nous avons évalué l'effet de la diversité des ennemis naturels sur la suppression des herbivores et la stabilité des communautés. Nous avons organisé un système constitué de quatre espèces d'herbivores, Tetranychus urticae, Myzus persicae, Echinothrips americanus et Frankliniella occidentalis, et quatre espèces d'ennemis naturels, Cheilomenes sulphurea, Aphidius colemani, Amblyseius swirskii et Nesidiocoris volucer. Nous avons établi huit communautés où les espèces d'herbivores étaient invariables...

Résumé (autre langue) : The experiments were designed to test experimentally theoretical predictions and to get insights into the mechanisms underlying the dynamics of herbivore communities. The work carried out in this thesis consists of three chapters. In the first chapter, we determined the impact of removing a generalist plant, Solanum mauritianum, on the community of thrips on two other plants: Lantana camara and Ipomea indica. The removal of this plant caused an increase in the abundance of F. occidentalis in I. indica, but a decrease of this same species on L. camara. The treatment also resulted in an increase in abundance of H. patersonii on L. camara. Despite changes in the abundance of some species, the removal of S. mauritianum flowers did not show a significant effect on total abundance, species richness and community composition on the other two plants. In the second chapter, we determined the indirect effect of a natural enemy on the coexistence of three species of herbivores, their development on two plants of different quality, and on the consequences for their life history traits. Four communities were established in insect-proof cages and their dynamics were monitored over several generations. The model community consisted of three competing herbivores: two superior competitors (Tetranychus urticae and Myzus persicae) and one inferior competitor (Echinothrips americanus). The herbivores were attacked by two natural enemies specialized on the two superior competitors: the mite Phytoseiulus persimilis and the aphid parasitoid Aphidius colemani. The herbivores fed on two host plants: beans (Phaseolus sp.) and tobacco (Nicotiana tabacum). Our results show that both natural enemy species reduced the densities of their prey/host and as a consequence had a positive indirect effect on the population of the inferior competitor E. americanus. We also show that the parasitoid A. colemani reduced densities of the aphid M. persicae on tobacco and allowed E. americanus to thrive on this plant, which is a host of sub-optimal quality for this insect. This switch in host plant use had consequences for E. americanus life history traits. In the third chapter, we evaluated the effect of natural enemy diversity on the suppression and stability of a herbivore community. We set-up a system consisting of four herbivore species, Tetranychus urticae, Myzus persicae, Echinothrips americanus and Frankliniella occidentalis, and four natural enemies, Cheilomenes sulphurea, Aphidius colemani, Amblyseius swirskii and Nesidiocoris volucer. We established eight different communities with the four herbivores, but with different natural enemy compositions. This allowed us to create a gradient of natural enemy diversity, and a gradient of intraguild predation links (i.e. links that imply predators eating predators). Our results show that suppression of most herbivore species was solely dependent on the presence or absence of the predatory bug N. volucer. In addition to its role on herbivore abundance, this predatory bug also reduced the variation in herbivore population sizes through time, which suggests that predator may increase the stability of herbivore populations. For the spidermite T. urticae, however, the effect was the opposite as the predatory bug increased its densities, probably as a result of predation on interspecific herbivore competitors.. Our study allowed us to identify N. volucer as a keystone species in this system.

Mots-clés Agrovoc : lutte biologique contre les ravageurs, interactions biologiques, Arthropoda, écologie des populations

Classification Agris : H10 - Ravageurs des plantes

Auteurs et affiliations

• Tighiouart Karim, CIRAD-BIOS-UMR CBGP (FRA)

Source : Cirad-Agritrop (https://agritrop.cirad.fr/600663/)

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