Résistance des forêts mélangées aux insectes ravageurs exotiques envahissants.

Associational resistance to non-native forest pests.

• Auteur / Autrice : Alex Stemmelen
• Direction : Hervé Jactel, Bastien Castagneyrol
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Écologie évolutive, fonctionnelle et des communautés
• Date : Soutenance le 08/11/2022
• Etablissement(s) : Bordeaux
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences et Environnements (Pessac, Gironde)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : BIOdiversité, GEnes et Communautés (Bordeaux)
• Jury : Président / Présidente : Heidy Schimann
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Martin Gossner
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Manuela Branco, Christophe Bouget

Mots clés

Mots clés contrôlés

Diversité végétale

Résistance aux insectes

Forêts -- France

Mots clés libres

Espèces invasives

Forêt

Résistance par association

Insectes

Forest

Associational resistance

Invasive species

Insects

Résumé

L’augmentation des échanges commerciaux et les changements globaux ont conduit à une croissance exponentielle des invasions par des insectes ravageurs exotiques envahissants qui mettent en danger les forêts et les services écosystémiques qu’elles fournissent aux Hommes.De nombreuses études suggèrent que les forêts mélangées sont plus résistantes aux attaques d’herbivores que les forêts pures – un phénomène appelé « Résistance par association » – mais très peu de preuves expérimentales de la résistance par association existent dans le cas d’herbivores exotiques envahissants. A l’aide de synthèse de la littérature et d’expériences sur le terrain, nous avons cherché à montrer dans cette thèse si et comment la diversité des forêts pourrait conduire à une diminution des dégâts des ravageurs exotiques.Nous avons exploré des mécanismes sous-jacents à la résistance par association, en s’intéressant au rôle des ennemis naturels des insectes exotiques en forêt (hypothèse des ennemis naturels), ainsi qu’à celui de la composition des forêts et de son impact sur la localisation des ressources par les ravageurs (hypothèse de la concentration des ressources). Nous avons réalisé une méta-analyse de l’effet de la diversité des forêts sur les ennemis naturels des herbivores (oiseaux, araignées, chauve-souris, etc.). Nous avons également testé l’effet de la diversité des arbres sur les dégâts de la cécydomie du Douglas Contarinia pseudotsugae sur le sapin Douglas Pseudotsugae menziesii au sein d’un dispositif expérimental sur la diversité forestière. Enfin, nous avons évaluer l’effet combiné de l’environnement en arbres et des ennemis naturels sur les dégâts d’un ravageur exotique urbain, la mineuse du marronnier Cameraria ohridella.Nous avons montré que l’abondance et la diversité des ennemis naturels étaient plus forte en forêt mélangées que pures, mais que cela n’entrainait pas pour autant une augmentation de l’activité de prédation de ses ennemis naturels. Cet effet positif de la diversité sur les ennemis naturels était plus fort vers les basses latitudes. Nous avons ensuite montré que la diversité des forêts conduisait à une diminution de l’apparence des sapins Douglas, qui étaient moins attaqués lorsqu’ils étaient entourés de voisins hétérospécifiques de plus grandes tailles, qui limitaient les probabilités de détection par la cécydomie du Douglas. Finalement, nous avons étudié l’effet de la diversité des arbres sur les ravageurs exotiques dans un contexte urbain. La diversité des arbres conduisait bien à une augmentation de l’activité des parasitoïdes s’attaquant à la mineuse du marronnier, mais cela n’entrainait pas une diminution des dégâts de l’insecte sur les arbres. En revanche, la densité des arbres et l’isolation des marronniers dans le milieu urbain avait un effet significatif sur les dégâts de la mineuse.Ensemble, ses résultats nous ont permis de mieux comprendre l’effet de la diversité des arbres sur les ravageurs exotiques envahissants et mettent en avant un effet globalement positif des mélanges forestiers sur les performances des ravageurs exotiques. Bien que des études supplémentaires soit nécessaires pour consolider nos résultats, nos études indiquent que la diversification des forêts pourrait être une piste prometteuse dans la lutte contre les invasions biologiques d’insectes herbivores exotiques.

Increased trade and global change have led to an exponential growth in invasions by non-native forest pests that threaten forests and the ecosystem services they provide to Humans. Several studies have already suggested that mixed forest suffers from less damage from pest than pure forest – a phenomenon called « Associational resistance » – although very few studies have been conducted on associational resistance against non-native pests. By using literature review and field experiments, we tried to unravel if and how increasing tree diversity could lead to a decrease in damage by non-native forest pests.We explored mechanisms underlying associational resistance, focusing on the role of natural enemies of exotic insects in forests (the natural enemies hypothesis), as well as the role of forest composition and its impact on resource location by pests (the resource concentration hypothesis). We conducted a meta-analysis of the effect of tree diversity on natural enemies of herbivores (birds, spiders, bats, etc.). We also tested the effect of tree diversity on the damage of the Douglas fir needle midge Contarinia pseudotsugae on the Douglas fir Pseudotsugae menziesii in an tree diversity experiment in Belgium. Finally, we evaluated the combined effect of the tree environment and natural enemies on the damage of an exotic urban pest, the horse chestnut leafminer Cameraria ohridella.We showed that the abundance and diversity of natural enemies was higher in mixed forest compare to pure forests, however this did not lead to a better control of pest population by natural enemies. Additionally, this positive effect of diversity on natural enemies was stronger at lower latitudes. We then showed that forest diversity led to a decrease in the apparency of Douglas fir trees, which were less attacked when surrounded by larger, heterospecific neighbours, which limited the probability of detection by the Douglas fir needle midge. Finally, we studied the effect of tree diversity on exotic pests in an urban environment. Tree diversity did lead to an increase in the activity of parasitoids attacking the horse chestnut leafminer in the city of Bordeaux, but this did not lead to a decrease in insect damage. In contrast, tree density and isolation of chestnut trees in the urban environment had a significant effect on leafminer damage.Together, these results led to a better understanding of the effect of tree diversity on non-native invasive pest and point to an overall positive effect of forest mixtures on the reduction of invasive exotic pest performance. Although further studies are needed to consolidate our results, our studies indicate that forest diversification could be a promising solution to tackle the threat represented by biological invasions of exotic herbivorous insects.