Diversité spécifique et morphologique dans les néotropiques mimétiques : étude des papillons Ithomiini et Morpho

par Nicolas Chazot

Thèse de doctorat en Biologie évolutive

Sous la direction de Marianne Elias et de Philippe Grandcolas.

Le président du jury était Nicolas Loeuille.

Le jury était composé de Hervé Sauquet.

Les rapporteurs étaient Niklas Wahlberg, Emmanuelle Jousselin.


  • Résumé

    La diversité d’espèces, de morphologies et de fonctions écologiques se distribue de façon hétérogène dans le temps et dans l’espace. Etudier les facteurs écologiques et évolutifs sous-jacents à ces variations est essentiel pour la compréhension de l’origine et de la dynamique de la biodiversité. Les Néotropiques abritent les écosystèmes les plus diverses de la planète. En s’intéressant à deux groupes de papillons, cette thèse s’attache à comprendre les processus à l’origine de cette diversité. Les papillons néotropicaux Ithomiini constituent une tribu d’environ 380 espèces, toutes impliquées dans le mimétisme mullérien (interaction mutualiste dans laquelle des espèces non comestibles qui coexistent ont convergé vers des colorations avertissantes identiques du fait des bénéfices obtenus dans l’éducation partagées des prédateurs). Le genre néotropical Morpho comprend 30 espèces bien connues pour leur coloration bleue iridescente, et s’est diversifié dans différents microhabitats. Au cours de cette thèse, j’ai étudié chez l’un ou l’autre de ces papillons (1) la distribution de la diversité spécifique, phylogénétique et mimétique à différentes échelles spatiales, (2) les patrons temporels de spéciation, extinction et colonisation et (3) les variations de couleur, forme et taille des ailes. Premièrement, j’ai montré que les Andes possèdent une forte richesse spécifique chez plusieurs genres d’Ithomiini. J’ai mis en évidence leur rôle en tant que ‘puits’ pour des multiples colonisations indépendantes et j’ai souligné l’importance de l’adaptation à l’altitude dans la structuration des assemblages régionaux d’espèces. Deuxièmement, j’ai trouvé un changement à la fois de taux de spéciation et de taux d’extinction dans la tribu des Ithomiini, qui explique les grandes variations de richesse spécifique au sein du groupe. Troisièmement, j’ai démontré que les interactions mimétiques sont impliquées dans la structure des assemblages régionaux d’espèces d’Ithomiini. A une échelle macroévolutive les taux de convergence varient fortement entre patrons de colorations mimétiques. Quatrièmement, j’ai mis en évidence que la sélection sur le comportement de vol associé au microhabitat était impliquée dans l’évolution des formes et tailles des ailes des Morpho, tandis que des analyses de covariation supportent l’hypothèse d’une intégration fonctionnelle et/ou développementale entre ailes antérieure et postérieure. Finalement, je rassemble les différents processus adaptatifs étudiés pendant cette thèse, tels que l’adaptation à l’altitude, au microhabitat et le mimétisme, dans une discussion, qui me permet de proposer un certain nombre de futures directions de travail.


  • Résumé

    Diversity of species, morphologies and ecological functions are heterogeneously distributed in space and vary through time. Studying the ecological factors and evolutionary processes underlying such variations are essential to understand the origin and dynamics of biodiversity. The Neotropical region is the richest biome on Earth. This thesis aims at understanding the processes underlying Neotropical diversity, using two butterfly groups. Ithomiini butterflies constitute a tribe of ca. 380 Neotropical species, all involved in Müllerian mimicry (a mutualistic interaction in which coexisting unpalatable species converge to identical warning wing color pattern as a result of benefits in shared predators education). Morpho butterflies are 30 Neotropical species from a unique genus, well known for their blue iridescent color, and recognized to have diversified within different microhabitats. In this thesis I investigated (1) the distribution of species, phylogenetic and mimicry diversity at different spatial scales (2) the temporal patterns of speciation, extinction and colonization and (3) the morphological variation in wing colors, shapes and sizes. First, I showed that the Andes exhibit high species richness among several Ithomiini genera, highlighting the role of adaptation to the altitude in structuring regional species assemblages but also as a sink for multiple independent colonization events at a biogeographic scale. Second, I found a shift in both speciation and extinction rates in the Ithomiini phylogeny, which explained the large species richness variations among subclades of Ithomiini. Third, I demonstrated that Müllerian mimetic interactions are involved in determining local species community structure. At the macroevolutionary scale, rates of convergence in mimicry patterns among species strongly vary among patterns considered. Fourth, I showed that selection on flight behaviors associated with microhabitat use is involved in wing shape and size evolution of Morpho butterflies, and covariation analyses support a functional and/or developmental integration of fore- and hind-wing. Finally, I jointly discuss all the different adaptive ecological processes studied throughout this thesis, such as adaptation to altitude, selection by microhabitat use on wing traits, or selection for mimicry by predation. I also propose several perspectives for future investigation.

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  • Détails : 1 vol. (261 p.)
  • Annexes : Bibliogr. en fin de chap.

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  • Cote : TH 2014 -- 18
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