E4E Evolution dans les écosystèmes forestiers

Responsables de l'équipe : Benjamin Brachi et Santiago Gonzalez-Martinez

Gestionnaire : Florence Le Pierres

Contexte et enjeux

Les forêts sont des systèmes dynamiques où l’environnement change à des échelles de temps contrastées, allant de changements graduels s'étalant sur des centaines voire des millions d'années - comme dans le cas des conditions édaphiques et climatiques - à des changements rapides des communautés et des conditions micro-environnementales à l'échelle de quelques années voire de décennies, exacerbés par les effets dus aux changements globaux.
La biologie de l'évolution porte sur l'étude des changements des fréquences alléliques entre générations alors que l'écologie étudie les fluctuations démographiques et d'interactions écologiques. La différence entre temps écologiques et temps évolutifs a longtemps cloisonné ces champs disciplinaires. Toutefois, les processus évolutifs et écologiques peuvent avoir lieux aux mêmes échelles de temps. En effet, des résultats récents ont montré chez de nombreux organismes, y compris chez les arbres, que la sélection naturelle peut être forte et que les effets des processus évolutifs peuvent être observés à l'échelle d'une seule ou de quelques générations. En conséquence, les changements écologiques peuvent être un moteur de l'évolution et les changements phénotypiques induits par la sélection naturelle peuvent influencer les processus écologiques tels que la démographie des populations (densité et diversité des peuplements) ou les interactions biotiques à l'échelle des écosystèmes.
Dans ce contexte scientifique, notre ambition est de fluidifier la dynamique de partage des idées pour intégrer autant que possible les processus évolutifs et écologiques dans un même champ de recherche. Sur le plan plus appliqué, ces recherches devraient permettre de mieux caractériser le potentiel adaptatif des peuplements forestiers, de contribuer à la conservation et à la valorisation des ressources génétiques forestières et de proposer des pratiques de gestion sylvicoles qui tiennent comptent des processus évolutifs et écologiques.

Objectifs et stratégie scientifique

Les principaux objectifs de l'équipe sont les suivants :

1. Déterminer la part d'évolution adaptative dans les populations d’arbres forestiers et identifier les facteurs environnementaux (sensu lato) auxquels les populations d'arbres répondent.
2. Étudier les relations entre changements micro-évolutifs au niveau phénotypique et génétique
3. Étudier l'évolution des traits fonctionnels par des approches de biogéographie pour mieux comprendre les changements de composition spécifique des forêts le long de gradients environnementaux
4. Proposer des explications au maintien de niveaux élevés de variabilité phénotypique au sein des populations
5. Comprendre en quoi la plasticité phénotypique peut être adaptative et appréhender son rôle dans la persistance et la résilience des populations
6. Quantifier le rôle du flux de gènes et de l'hybridation dans le potentiel adaptatif des populations
7. Identifier les fonctions moléculaires et les mécanismes de régulation génétique expliquant la variation naturelle de phénotypes adaptatifs

Le paysage adaptatif, à savoir les valeurs sélectives des individus dans l'espace des valeurs des traits phénotypiques, et surtout la dynamique spatiale et temporelle d'un tel paysage, sont au centre de nos réflexions. Nous étudions en particulier comment les processus écologiques tel que la compétition, la prédation mais aussi la biogéographie interagissent pour façonner la variation naturelle de phénotypes comme les traits liés aux mécanismes de défense contre les maladies et les prédateurs, les traits de réponse aux stress, sans oublier la croissance, la phénologie et le succès reproducteur.

Impacts

Une telle approche aidera à comprendre, par exemple, comment la migration assistée, notamment par ses effets sur la diversité génétique et phénotypique, peut être un moyen de préserver les forêts en favorisant la résilience des populations plantées ou régénérées naturellement. La plupart des forêts françaises se régénèrent naturellement et le prélèvement des individus se fait principalement sur le critère de taille et de forme. Cette pression de sélection anthropique peut entraîner des pertes de diversité phénotypique sur des traits majeurs et influencer la trajectoire de sélection des individus face à la compétition intra-spécifique et sur la communauté des organismes associés dans la forêt. De même, sous les tropiques, les efforts de conservation et de restauration ont besoin d'intégrer le rôle fonctionnel de la diversité phénotypique (inter- et) intraspécifique et le niveau de diversité requis pour assurer la stabilité et la résilience des écosystèmes. A terme, nos recherches permettront d'évaluer les conséquences de différentes pratiques sylvicoles (e.g. : futée régulière versus futée irrégulière) sur la maintenance et l'évolution de la diversité génétique et phénotypique.

Mots-clés

Ecologie, Evolution, Arbres forestiers, Génétique, Génomique, Biogéographie, Ecophysiologie, Interactions biotiques

Membres de l'équipe