Modélisation de l’utilisation d’informations au sein des stratégies d’approvisionnement des pollinisateurs dans différents contextes de compétition et étude de son impact sur la communauté plantes-pollinisateurs

Modelling the use of information within pollinator’s foraging strategies in different competitive contexts and study of its impact on the plant-pollinator community

• Auteur / Autrice : Elise Verrier
• Direction : Emmanuelle Baudry
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biologie
• Date : Soutenance le 17/12/2021
• Etablissement(s) : université Paris-Saclay
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences du Végétal : du gène à l'écosystème
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Écologie, systématique et évolution (Orsay, Essonne ; 2002-....)
• Partenaire(s) de recherche : référent : Faculté des sciences d'Orsay
• Partenaire(s) de recherche : graduate school : Université Paris-Saclay. Graduate School Biosphera (2020-....)
• Jury : Président / Présidente : Sophie Nadot
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Mathieu Lihoreau, Alexandre Robert, Carmen Rosa Bessa Gomes, Isabelle Dajoz
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Mathieu Lihoreau, Alexandre Robert

Mots clés

Mots clés contrôlés

Comportement animal

Écologie

Insectes

Pollinisation

Modélisation individu-centré

Mots clés libres

Modélisation individu-Centré

Interaction plante-Pollinisateurs

Stratégies d’approvisionnement des pollinisateurs

Approvisionnement social

Marque odorante

Trapline

Pollinators foraging strategies

Social foraging

Individual based modeling

Plant-Pollinators interaction

Scent mark

Trapline

Résumé

L’étude des comportements d’approvisionnement a permis de mettre en évidence que trouver et consommer une ressource est le fruit de nombreux choix, guidés par d’une stratégie d’approvisionnement. Cette dernière est façonnée à la fois par l’histoire évolutive de l’espèce, mais aussi par l’expérience propre à chaque individu. Parmi les éléments qui influencent les stratégies d’approvisionnement on retrouve les informations, c’est-à-dire tout ce qui permet de réduire l’incertitude. Les informations non acquises génétiquement ou par des effets parentaux se distinguent en deux catégories : l’information privée (acquise par l’individu au cours de sa vie en interagissant avec son environnement) et l’information sociale (acquise par l’intermédiaire d’un autre individu).La récolte des ressources florales étant complexe et imprévisible, aussi bien dans le temps que dans l’espace, les pollinisateurs possèdent des stratégies d’approvisionnement élaborées qui se basent sur les différentes informations à leur disposition. On y retrouve notamment l’utilisation d’information sociale, via l’exploitation d’une marque odorante répulsive, laissée involontairement par les congénères sur la corolle de la fleur lors de leur visite, mais aussi l’utilisation d’information privée, via l’utilisation d’une routine de visite de fleurs créée à partir de l’expérience du pollinisateur appelée trapline.Dans cette thèse, nous avons voulu explorer l’impact de l’utilisation de la marque odorante et de la trapline sur l’efficacité de butinage des pollinisateurs, notamment en contexte de forte compétition pour l’accès aux ressources. Nous avons également examiné les conséquences de ces stratégies d’approvisionnement sur la communauté florale via la dispersion du pollen.Pour répondre à ces questions, nous avons développé un modèle individu centré spatialement explicite qui donne l’opportunité de faire émerger des réponses à l’échelle de la communauté à partir des comportements de chaque individu. Notre modèle simule une population de pollinisateurs qui s’approvisionne dans une prairie fleurie où nous pouvons faire varier les densités de pollinisateurs et leurs stratégies d’approvisionnement.Nos résultats ont mis en évidence que l’utilisation de la marque odorante et de la trapline améliorent l’efficacité de butinage des pollinisateurs, notamment en contexte de compétition. De plus, l’utilisation de la marque odorante seule engendre une homogénéisation de la répartition des ressources dans le paysage. Enfin, la combinaison de l’utilisation de l’information privée et sociale permet de pallier le manque d’originalité du parcours et conserver un niveau de récolte satisfaisant.Concernant la communauté florale, nos analyses montrent un non-alignement des intérêts dans la relation mutualiste plantes-pollinisateurs avec une diminution du nombre de visites par fleur et de la dispersion du pollen quand les pollinisateurs utilisent la trapline et/ou la marque odorante.Nous espérons que notre modèle et ses résultats serviront de base à de futures recherches théoriques ou expérimentales pour approfondir l’impact des stratégies d’approvisionnement des pollinisateurs sur la communauté plantes-pollinisateurs. La nécessité de continuer à enrichir nos connaissances dans ce sens est développé dans la discussion générale.

The study of foraging behavior has shown that finding and consuming a resource is the result of multiple choices that together characterize an individuals’ foraging strategy. This strategy is shaped by the evolutionary history of the species but also by the experience of each individual. Among the elements that influence foraging strategies are information, i.e., everything that reduces uncertainty. Information that is not acquired genetically or through parental effects can be divided into two categories: private information (acquired by the individual during its life by interacting with its environment) and social information (acquired through another individual).Harvesting floral resources is particularly complex and unpredictable, both in time and space, and pollinators foraging strategies use multiple available information. This includes the use of social information, via the exploitation of a repulsive scent mark left involuntarily by conspecifics on the corolla of the flower during their visit, but also the use of private information, via the use of a flower visit routine created from the pollinator's experience called trapline.In this thesis, we explored the impact of the use of the scent mark and the trapline on pollinators foraging efficiency in different contexts of competition. We also examined the consequences of these foraging strategies on the floral community via pollen dispersal.To answer these questions, we developed a spatially explicit individual-based model that allows community-level responses to emerge from the behavior of individuals. Our model simulates a pollinator population foraging in a flowering meadow where we can vary pollinator densities and their foraging strategies.Our results highlighted that the use of scent mark and trapline improve pollinator foraging efficiency, especially in a competitive context. Moreover, the use of the scent mark alone leads to a homogenization of the distribution of resources in the landscape. Finally, the combination of the use of private and social information makes it possible to compensate for the lack of originality of the pathway and to maintain a satisfactory level of harvest.Concerning the floral community, our analyses show a non-alignment of interests in the plant-pollinator mutualistic relationship with a decrease in the number of visits per flower and in the pollen dispersal when pollinators use the trapline and/or the scent mark.We hope that our model and its results will serve as a basis for future theoretical or experimental research to further investigate the impact of pollinator foraging strategies on the plant-pollinator community. The need to further develop our knowledge in this direction is developed in the general discussion.