Etude de l'Ailante (Ailanthus altissima (Mill. ) Swingle) comme exemple de plante invasive : risques pour la biodiversité de la forêt de Fontainebleau

par Eric Motard

Thèse de doctorat en Écologie

Sous la direction de Nathalie Machon et de Danielle Clair-Maczulajtys.

Soutenue en 2009

à Paris, Muséum national d'histoire naturelle , dans le cadre de École doctorale Sciences de la nature et de l'Homme - Évolution et écologie (Paris) .

Le président du jury était Jean Broutin.

Le jury était composé de Claude Lagarde.

Les rapporteurs étaient Serge Muller, Corinne Rouland-Lefèvre, Guy Libourel.

mots clés

• Ailantes -- France -- Fontainebleau, Forêt de (France)
• Plantes -- Invasion -- France -- Fontainebleau, Forêt de (France)
• Diversité des espèces

Résumé

L’objectif de cette thèse est d’étudier l’Ailante comme exemple d’espèce exotique envahissante et d’évaluer les risques que représente sa présence pour la biodiversité en milieu forestier. Ce travail visait à répondre aux quatre questions suivantes : Où trouve-t-on l’Ailante dans la forêt, son expansion est-elle significative et comment s’opère-t-elle. Quel est son impact sur différents compartiments de la biodiversité ? Quels sont les mécanismes qui permettent son expansion ? Est-il difficile de contrôler les populations ? La zone d’étude est la forêt de Fontainebleau où l’Ailante progresse régulièrement menaçant des réserves naturelles. Il apparaît que l’Ailante s’implante durablement en forêt à la faveur de trouées d’origine anthropique ou non dans le couvert forestier. Ensuite, il semble que ses capacités allélopathiques et sa reproduction empêchent la régénération des arbres natifs de la forêt. Son impact sur les différents compartiments de la biodiversité a été évalué, en particulier sur le site d’invasion le plus important en terme de surface pour le massif forestier, la plaine de Sorques. Des inventaires floristiques ainsi que des échantillonnages lichénologiques et bryophytiques mais également faunistiques pour la litière, le sol et enfin des analyses d’activité microbiennes ont été réalisés le long d’un gradient de densité de drageons. Nos inventaires floristiques réalisés sur l’ensemble du massif forestier suggèrent que l’Ailante est associé à une communauté distincte moins riche en espèces que celles qui sont associées aux autres espèces d’arbres à feuilles caduques de la forêt de Fontainebleau. Nos inventaires floristiques sur la plaine de Sorques confirment ces résultats par rapport au Chêne pédonculé. L’Ailante est associé à une richesse en Lichens épiphytes moindre que le Chêne pédonculé. L’abondance des Acariens et Collemboles de la litière diminuent alors que l’abondance des Lumbricidés augmente en fonction de la densité en drageons d’Ailante. Globalement les détritivores sont les plus touchés des groupes fonctionnels de la litière par la présence d’Ailante. Les Lumbricidés semblent le groupe taxonomique résilient de l’écosystème forestier. L’abondance des Coléoptères prédateurs diminue et plus particulièrement celle d’Abax parallelipipedus qui est l’espèce la plus commune dans cette zone ce qui indique une perturbation importante de l’écosystème. La richesse et la diversité des Gastéropodes diminuent le long du gradient de densité de drageons. Enfin l’activité des microorganismes du sol diminue le long du gradient de densité d’Ailante indiquant une perturbation importante de la chaîne de minéralisation des éléments nutritifs. Les conclusions issues de cette étude démontrent que cette espèce invasive des milieux anthropisés et ouverts est également une menace pour l’écosystème forestier et que Ailanthus altissima y agit comme une espèce invasive transformatrice en bouleversant les chaînes trophiques au point que ces changements soient observables sur des populations prédatrices de macroinvertébrés. Ces résultats justifient en outre le développement d’une méthode de contrôle dite d’"infusion" pouvant être intégrée à un protocole d’éradication.

Résumé

The objective of this thesis is to study the Tree-of-heaven as an example of alien invasive species and assess the risks that it represents for the biodiversity in a forest ecosystem. The aim of this study was to answer these four questions: Where is located the tree of heaven in the forest? Is its expansion significant? How does it proceed? What is its impact on the different biodiversity compartments? What are the mechanisms that help it to expand? Is it easy to control the populations? The study area is the Fontainebleau forest where ailanthus invade progressively. It seems that Ailanthus establishes durably anthropogenic or not gaps occurring in the tree cover. Afterwards, its allelopathy abilities and its vigorous reproduction prevent the other tree species to recover. The study of the impact on all the compartments of the forest ecosystem was conducted on the largest surface invasion site of the forests. Floristic inventories and lichens and bryophytes sampling but also for the litter fauna, soil and analysis of microbial activity have been made along a gradient of density of suckers. Our floristic inventories conducted throughout the forest suggest that Ailanthus altissima is associated with a distinct community, less rich in species than those associated with other species of deciduous trees of the Fontainebleau forest. Our floristic inventories on the plain of Sorques confirm these results in relation to the common oak. TheTree-of-heaven is associated to less rich community of epiphytic lichens than the common oaks. The abundance of Acari and Collembola in the litter decreases while the abundance of Lumbricids increases with Ailanthus altissima suckers density. Overall detritivores are the most affected functional groups of litter by the presence of Ailanthus altissima. The Lumbricids seem the resilient taxonomic group of the forest ecosystem. The abundance of predatory Coleoptera and especially Abax parallelipipedus (which is the most common species in this area) decreases which indicates a significant disturbance of the ecosystem. The richness and diversity of gastropods decreased along the gradient of density of suckers. Finally the activity of soil microorganisms decreases along the gradient Ailanthus altissima density indicating a significant disturbance in the chain of mineralization of nutrients. The findings from this study demonstrate that this invasive species of open and anthropized habitat is also a threat to the forest ecosystem and that Ailanthus altissima acts as a transforming invasive species affecting dramatically the trophic chains. These results justify further development of a control method known as "infusion" which can be incorporated into an eradication protocol