Mention Ecologie, Biodiversité et Evolution

Mention Ecologie, Biodiversité et Evolution
Proposition de stage de M2
Année 2006/2007
Titre du stage : Influence des variations climatiques passées sur le fonctionnement démogénétique du palmier Astrocaryum sciophilum en Guyane
Laboratoire d’accueil :
Intitulé du laboratoire: Mécanismes adaptatifs: des organismes aux communautés (dir.
Martine PERRET, dir. adj. Vincent BELS)
Intitulé de l’équipe: Réponse des communautés et des espèces aux modifications de
l’environnement (resp. Jean-François PONGE)
Responsable du stage :
Nom : Hélène Fréville
Tél : 01 60 47 92 28
Fax : 01 60 46 81 18
Email : [email protected]
Participation à l’encadrement: Bernard Riéra
Références dans le domaine :
Blondel, J., et J. Aronson. 1999. Biology and wildlife of the mediterranean region. Oxford University Press, Oxford.
Bush, M. B. 1994. Amazonian speciation: a necessarily complex model. Journal of Biogeography 21:5-17.
Colinvaux, P. A., P. E. de Oliveira, et M. B. Bush. 2000. Amazonian and neotropical plant communities on glacial time-scales:
the failure of the aridity and refuge hypotheses. Quaternary Science Reviews 19:141-169.
Charles-Dominique, P., J. Chave, M.-A. Dubois, J.-J. De Grandville, R. B., et C. Vezzoli. 2003. Colonization front of the
understorey palm Astrocaryum sciophilum in a pristine rain forest in French Guiana. Global Ecology and Biogeography
12:237-248.
Grubb, P. J. 1977. The maintenance of species richness in plant communities: the importance of the regeneration niche.
Biological Reviews 53:107-145.
Hubbell, S. P. 2001. The unified neutral theory of biodiversity and biogeography. Princeton University Press, Princeton.
Nelson, B. W., C. A. C. Ferreira, M. F. da Silva, et M. L. Kawasaki. 1990. Endemism centres, refugia and botanical collection
density in Brazalian Amazonia. Nature 345:714-716.
Description du stage :
A l’échelle des communautés, les facteurs qui régissent la distribution spatiale des espèces
font aujourd’hui l’objet d’un vaste débat. La théorie classique qui fait appel à des processus
sélectifs considère que la distribution des espèces est déterminée par l’hétérogénéité de
l’environnement (Grubb 1977), chaque espèce évoluant dans une niche écologique bien
particulière. La théorie alternative ‘neutraliste’ proposée par Hubbell (2001), considère au
contraire que la distribution des espèces est le résultat de processus aléatoires tels que des
variations imprévisibles de facteurs biotiques (prédation,…) ou abiotiques (climat, …)
auxquels les espèces vont répondre différemment selon leurs caractéristiques biologiques
(mode de dispersion, système de reproduction, …). Les variations climatiques enregistrées à
l’échelle des temps géologiques font partie de ces facteurs aléatoires qui pourraient avoir
profondément affecté la distribution de la biodiversité. Un tel effet du climat a par exemple
été démontré en milieu tempéré, avec l’établissement de 'zones refuges' de biodiversité sur le
pourtour méditerranéen lors de la dernière période glaciaire (Blondel et Aronson 1999). Les
écosystèmes tropicaux ont également connu plusieurs changements climatiques majeurs
depuis la fin de l’Holocène, se traduisant par des alternances de phases sèches et de phases
humides qui pourraient, au moins en partie, expliquer la distribution actuelle des espèces
végétales de la forêt amazonienne. On s’attend à ce que lors des phases sèches, les espèces
inféodées à la forêt tropicale humide aient été limitées à des zones “ refuges ” avant que leur
aire de distribution ne se soit ensuite étendue lors du retour à un climat humide. Cependant,
l’application de la théorie des refuges aux néotropiques a été fortement remise en question
(Nelson et al. 1990, Bush 1994, Colinvaux et al. 2000).
L’objectif de ce stage est d’évaluer l’importance de l’effet des variations climatiques passées
sur la distribution actuelle et le fonctionnement d’une espèce forestière inféodée aux
écosystèmes tropicaux humides, Astrocaryum sciophilum (Miq.) Pulle (Arecaceae), palmier
endémique des Guyanes (Surinam et Guyane française). A. sciophilum, a une distribution
géographique discontinue et présente des populations de forte densité locale. Deux hypothèses
ont été avancées pour expliquer cette distribution (Charles-Dominique et al. 2003) : 1) cette
espèce aurait des exigences édaphiques particulières, 2) elle serait le résultat de perturbations
climatiques majeures ayant repoussé l’espèce dans des zones refuges lors de périodes passées
plus sèches, et l’on assisterait aujourd’hui à une phase de lente recolonisation. Dans la mesure
où A. sciophilum a une dynamique de colonisation extrêmement lente (1ère reproduction vers
170 ans environ et faible dispersion des graines), le test de la deuxième hypothèse pourrait
donc permettre d’identifier la localisation de zones refuges passées qui ont également abrité
lors de périodes sèches d'autres espèces inféodées à la forêt tropicale humide.
La population que nous proposons d’étudier dans le cadre de ce stage est située sur le plateau
de Ballenfois à la station des Nouragues en Guyane sur lequel une placette permanente de 500
m * 400 m a été mise en place de façon à contenir la limite de distribution des individus d'A.
sciophilum. Cette population est bordée dans une de ses limites par un ensemble d’individus
juvéniles, limite interprétée comme un front de colonisation. Un échantillonnage exhaustif et
une cartographie de tous les individus adultes de la parcelle ainsi que de tous les individus
juvéniles sur les premiers 200 mètres du front de colonisation ont été réalisés en 2001 et 2002.
L’étudiant aura à charge de génotyper à l’aide de marqueurs génétiques microsatellites mis au
point au laboratoire, les individus adultes et juvéniles cartographiés afin de répondre aux
questions suivantes :
1) Peut-on détecter une signature génétique d'une éventuelle réduction de l’aire de distribution
d'A. sciophilum lors des phases sèches qui ont duré jusqu’à environ 1300 BP?
2) Peut-on mettre en évidence une expansion actuelle de son aire de distribution ?
Ce stage peut-il se poursuivre par une thèse :
OUI
NON