Ce sujet de thèse fait parti des projets ouverts à candidature de l’École Doctorale 227 : Sciences de la Nature et de l’Homme: Évolution et Écologie : https://formation.mnhn.fr/doctorat/admission/concours-ed227-2723
Pour candidater, merci d’envoyer votre candidature aux deux co-directeurs de thèse d’ici le 2 mai 2024 au soir, pour une pré-audition la semaine du 6 mai.
Sujet :
Les pollinisateurs sous-terrains : la face cachée des réseaux plantes pollinisateurs
[Underground polinators: the dark side of plants – pollinators networks]
Co-direction
• Jérôme Mathieu (Sorbonne Université, Paris, IEES), jerome.mathieu@sorbonne-universite.fr
• Lise Dupont (Upec, iEES) lise.dupont@u-pec.fr
Lieu : iEES Paris, campus Pierre et Marie Curie, Paris 5ème
Début : Octobre 2024
Mots clés
Pollinisateurs, plantes, sol, interactions épigées- endogées, méta écosystèmes, changements globaux, barcodage
Pollination, plants, soil, above ground – below ground interactions, meta-ecosystems, global change, barcoding
Projet
Le déclin actuel des pollinisateurs est un sujet de préoccupation majeur actuel du fait des nombreux services écosystémiques que rendent ces organismes. La plupart des études ont abordé jusqu’ici cette problématique d’un point de vue épigé, en étudiant uniquement les individus trouvés en surface et les déterminants environnementaux de surface, en faisant abstraction du compartiment du sol (1). Cependant une partie significative des pollinisateurs vit dans le sol pendant une période leur vie, en stade larvaire ou adulte. Par exemple, 70% des abeilles sauvages pondent et se développent dans le sol (2). Il apparait donc intéressant d’estimer la diversité des pollinisateurs qui dépendent du sol, ainsi que de tester les déterminants de leur biodiversité en relation avec les propriétés des sols. Ceci permettra in fine de proposer de nouveaux leviers pour la conservation de ces espèces.
Dans ce travail de thèse, le ou la candidate étudiera la diversité des pollinisateurs qui nichent dans le sol, sous forme larvaire ou adulte, en relation avec le type de végétation. Dans une seconde étape, la diversité des plantes pollinisées par ces invertébrés du sol sera estimée partir de base de données plantes-pollinisateurs.
Le travail de terrain sera effectué au sein du réseau de placettes permanentes de suivi des plantes Vigiflore, en île-de- France. Trois types de végétation seront comparées (prairie, forêt et culture annuelle), pour explorer plusieurs axes :
1. Quelle proportion de pollinisateurs a une phase de leur cycle de vie dans le sol ?
Les espèces de pollinisateurs trouvées en surface en phase adulte par le réseau Vigiflore et celles trouvées dans le sol dans le cadre de la thèse seront comparées afin d’estimer la proportion des pollinisateurs qui ont une phase de vie dans le sol.
2. Quelles plantes dépendent des pollinisateurs sous-terrains?
A partir de la liste des pollinisateurs souterrains, le candidat utilisera les bases de données plantes pollinisateurs existantes (4) afin de construire les réseaux d’interactions plantes pollinisateurs basés sur les espèces souterraines. Il comparera leur structure topologique (par ex. spécificité) à la fois à celle de réseaux aériens classiques et à celle obtenue sur le suivi temporel aérien des placettes pilotes. Le candidat évaluera entre autre la proportion de plantes qui sont pollinisées par des pollinisateurs dépendant du sol.
3. Les pollinisateurs sont-ils associés à des types de végétation particuliers pendant leur phase de vie dans le sol?
Dans cette partie du travail, les communautés de pollinisateurs sous-terrains seront comparées entre les différents types de végétation afin de déterminer s’il y a un rôle refuge joué par un certain type de végétation, ou si au contraire, il n’y a pas de préférence vis-à-vis du type de végétation.
4. Y a-t-il un découplage spatial entre les sites de nidification et les plantes pollinisées ?
En comparant les pollinisateurs aériens et souterrains entre types de végétation adjacentes, le candidat déterminera s’il existe des couplages spatiaux type méta réseaux entre types de végétation. Ceci peut être le cas en particulier s’il y a des pollinisateurs qui sont inféodés à un type de végétation pendant leur vie dans le sol, mais qui pollinisent des plantes d’un autre type de végétation, pendant un autre stade de vie.
[English version]
PhD project
The current decline of pollinator biodiversity is a major concern due to the numerous ecosystem services that these organisms provide. Most studies to date approached this problem from an above ground point of view, by studying only individuals on surface together with above ground environmental determinants, neglecting the soil compartment (1). However, numerous pollinator species live in the soil at some stage during their life. For instance, 70% of wild bees lay eggs and develop in the ground (2).
It therefore appears interesting to examine the diversity of pollinators that depend on the soil, as well as to test the determinants of their biodiversity in relation to soil properties. This will ultimately provide insights to improve the conservation strategy of these species.
In this thesis work, the candidate will study the diversity of pollinators that nest in the soil, in larval or adult form, in relation to the type of vegetation. In a second step, the diversity of plants pollinated by these soil invertebrates will be estimated from the plant-pollinator database.
The field work will be carried out within the network of permanent Vigiflore plant monitoring plots, in Île-de-France. Three types of vegetation will be compared (meadow, forest and annual crop), to explore several axes:
1. What proportion of pollinators have a phase of their life cycle in the soil?
The pollinator species found on the surface in the adult phase by the Vigiflore network will be compared to those found in the soil in order to estimate the proportion of pollinators which have a life phase in the soil.
2. Which plants depend on underground pollinators?
From the list of underground pollinators, the candidate will use existing plant-pollinator databases (4) in order to construct the plant-pollinator interaction networks that are based on underground species. The candidate will compare their topological structure (e.g. specificity) to both classic aerial networks in the literature and to the ones obtained from the aerial temporal monitoring of the permanent plots. The candidate will, among other things, evaluate the proportion of plants that are pollinated by soil-dwelling pollinators.
3. Are pollinators associated with particular vegetation types during their life phase in the soil?
In this part of the work, the communities of underground pollinators will be compared between the different types of vegetation in order to determine if certain types of vegetation act as a refuge, or if, on the contrary, there is no preferably with respect to the type of vegetation.
4. Is there a spatial decoupling between nesting sites and pollinated plants?
By comparing aerial and underground pollinators between adjacent vegetation types, the candidate will determine whether there are meta-network spatial couplings between vegetation types. This may be the case in particular if there are pollinators which are restricted to one type of vegetation during their life in the soil, but which pollinate plants of another type of vegetation, during another life stage.
References
1. Dicks, L. V. et al. A global-scale expert assessment of drivers and risks associated with pollinator decline. Nat Ecol Evol 5, 1453–1461 (2021).
2. Christmann, S. Regard and protect ground-nesting pollinators as part of soil biodiversity. Ecological Applications 32, e2564 (2022).
3. Antoine, C. M. & Forrest, J. R. K. Nesting habitat of ground-nesting bees: a review. Ecological Entomology 46, 143–159 (2021).
4. Thébault, E. & Fontaine, C. A database of plant-pollinator networks. https://doi.org/10.5281/zenodo.6630184 (2022).
Références bibliographiques de l’équipe d’encadrement (5 publications majeures)
• Multiple invasion routes have led to the pervasive introduction of earthworms in North America. Mathieu J., Reynolds J.W., Fragoso, C., Hadly, E. Nature Ecology & Evolution, 2024
• sOilFauna – a global synthesis effort on the drivers of soil macrofauna communities and functioning. Mathieu, J., Antunes, A. C., Barot, S., Bonato Asato, A. E. ., Bartz, M. L. C. ., Brown, G. G., Calderon-Sanou, I., Decaëns, T., Fonte, S. J., Ganault, P., Gauzens, B., Gongalsky, K. B., Guerra, C. A., Hengl, T., Lavelle, P., Marichal, R., Mehring, H., Peña-Venegas, C. P., Castro, D., Potapov, A., Thébault, E., Thuiller, W., Witjes, M., Zhang, C., & Eisenhauer, N. SOIL ORGANISMS 94(2), 111–126, 2022
• Global distribution of earthworm diversity. Phillips, H [14] Mathieu J. [100] , Science, 366, 480-485, 2019
• Landscape features impact connectivity between soil populations: a comparative study of gene flow in earthworm Dupont L., Torres-Leguizamon M., René-Corail P., Mathieu J. Molecular Ecology, 26(12) 3128–3140, 2016
Profil du candidat recherché
Le candidat devra présenter une affinité pour le travail de terrain et l’identification taxonomique basée sur l’anatomie des pollinisateurs (hyménoptères, diptères, coléoptères, lépidoptères) ainsi que sur la biologie moléculaire (barcoding moléculaire). Un intérêt pour les approches réseaux d’interaction et des bases en programmation (R ou python) sont également souhaitées.
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