Etude de la diversité spécifique et phylogénétique de communautés de plantes ligneuses en forêt tropicale : apport des séquences ADN dans l'identification des espèces et l'étude des communautés

par Mailyn Adriana Gonzalez Herrera

Thèse de doctorat en Écologie, biodiversité et évolution

Sous la direction de Jérôme Chave.

Soutenue en 2009

à Toulouse 3 .

mots clés

• Coexistence des espèces
• Ecologie des communautés
• Code-barres ADN
• Diversité phylogénétique
• Diversité spécifique
• Densité-dépendance
• Guyane
• Nouragues
• Paracou
• Plantes ligneuses -- Guyane
• Diversité végétale -- Guyane
• Écologie des régions tropicales
• Phylogénie

Résumé

Ma thèse s'inscrit dans le besoin global de comprendre l'organisation de la diversité végétale en foret tropicale et d'apporter des outils pratiques à son étude. Les travaux présentés dans cette thèse ont été réalisés sur les sites des Nouragues & Paracou en Guyane Française. Un des objectifs de cette thèse a été de tester la fiabilité des séquences de code-barres ADN pour l'identification des espèces en milieu tropical. Cette étape a nécessité l'utilisation de sept marqueurs chloroplastiques et un nucléaire sur plus de 250 espèces d'angiospermes. Dans près de 70% des cas, cet outil moléculaire permet d'assigner correctement une séquence ADN à une espèce décrite. Malgré ce succès imparfait, le code-barres ADN a facilité l'identification d'individus juvéniles, l'identification en herbier et a également permis de révéler l'existence d'espèces cryptiques potentielles. Un objectif majeur de cette thèse a été d'étudier les mécanismes écologiques qui régissent l'assemblage des communautés d'arbres tropicaux au-delà de l'étape de régénération. Ceci a été fait en comparant les patrons de diversité phylogénétique et spécifique des communautés de plantules établies à ceux des arbres de canopée. Dans les communautés étudiées, les richesses spécifique et phylogénétique ne présentent pas de variation au cours de l'ontogénie. Par contre, les espèces rares sont favorisées lors du passage de l'état plantule à l'état arbre et les abondances spécifiques ont tendance à s'équilibrer chez les adultes. Ceci indique que la densité-dépendance négative est un des processus écologiques majeurs régissant l'assemblage des communautés d'arbres de Guyane Française.

Titre traduit

A study about the species and phylogenetic diversity of trees communities in the tropical forest : contribution of DNA sequences for species identification and communities studies

Résumé

This dissertation is anchored in the global need for understanding mechanisms underlying plant diversity, as well as the need to develop technical tools that allow one to study diversity. The studies included in this dissertation were conducted at the sites of Nouragues & Paracou in the rainforest in French Guiana. One of the goals was to test the reliability of DNA barcoding as a tool in tropical plant species identification. DNA barcoding performance was tested for seven plastid markers and one nuclear marker over more than 250 angiosperm species. DNA markers correctly delimit species in about 70% of cases. Despite this imperfect success, DNA barcoding was useful to identify juveniles stages, provided an aid to identification at the herbarium, and reveal potential cryptic species. One major goal of this dissertation was to examine ecological mechanisms that drive species assembly beyond the regeneration phase, integrating for this purpose molecular information. This was done by comparing phylogenetic and species diversity patterns of saplings and trees. I found no changes in species or phylogenetic richness across sapling and tree assemblages. However, rare species were favored across these size classes, increasing species evenness at the tree layer. These results, indicates that negative density-dependence is driving species sorting from sapling to tree assemblages. Elucidation of this mechanism highlights the importance of ecological processes beyond the regeneration phase in the maintenance of biodiversity in tropical tree communities.