Urbanization effects on floral morphology and plant-pollinator relationships
Effets de l’urbanisation sur la morphologie florale et les relations plantes-pollinisateurs
Résumé
The expansion of urban areas is known to impact the composition of plant and pollinator communities. However, the effects of urbanization on the interdependency between both communities, and the subsequent evolutionary consequences, are still poorly studied. First, we tried to identify along an urbanization gradient which factors shape plant and pollinator communities. Second, we tested the existence of intra-specific evolutionary divergences of plant reproductive characteristics between populations from urban and rural origins. For these purposes, we combined the analysis of data collected in the Ile-de-France region originating from citizen science projects, and we set up a reciprocal transplantation experiment involving four plant species commonly found in this region. We found that floral morphology was the most frequently implicated factor in the observation of insect families along the gradient. Insect families with positive affinity to impervious areas prefer tubular corollas, while families with negative affinity prefer non-tubular (open) corollas. Urbanization modifies the composition of plant communities, by selecting in particular autogamous and non-entomophilous species. Altogether, our results point towards a functional loss of pollinators along with urbanization. A detailed analysis of the species Cymbalaria muralis suggests a greater reproductive benefit in allocating more resources to flower production in urban plantation sites. As a consequence, plants from urban origin tend to produce more flowers compared to plants from rural origin, at the expense of ovule production per flower and flower coloration. This evolutionary divergence could be explained by shifts in pollinator behaviour induced by higher habitat fragmentation in urban areas. This thesis reveals that shifts in the abundance, in the behaviour or in the functional floral affinities of pollinators, induced by urbanization, could act as selection agents on spontaneous plant species.
L'expansion des surfaces urbaines a de fortes conséquences sur la composition des communautés de plantes et de pollinisateurs. Néanmoins, les effets de l'urbanisation sur l’interdépendance entre ces deux communautés et leurs conséquences évolutives restent peu étudiés. Premièrement, nous avons cherché à identifier le long d'un gradient d'urbanisation les facteurs affectant les communautés de plantes et de pollinisateurs. Deuxièmement, nous avons testé l'existence de divergences évolutives intra-spécifiques pour les caractéristiques reproductives de plantes d'origine urbaine et rurale. Dans ce but, nous avons combiné l'analyse de données issues de programmes de sciences participatives en région de l'Ile-de-France et nous avons également mis en place une expérience de transplantation réciproque impliquant quatre espèces végétales fréquentes dans cette région. Nos résultats révèlent que la morphologie florale est le facteur le plus souvent impliqué dans l'observation des familles d'insectes sur les fleurs le long du gradient. Les familles d'insectes ayant une affinité positive aux surfaces imperméables préfèrent les corolles tubulaires, tandis que les familles ayant une affinité négative préfèrent les corolles évasées. L'urbanisation modifie la composition des communautés végétales, en sélectionnant notamment des espèces autogames et non-entomophiles. Nos résultats indiquent une perte fonctionnelle de pollinisateurs en milieu urbain. Une analyse détaillée de l’espèce Cymbalaria muralis suggère que les plantes auraient un plus grand bénéfice reproductif à allouer plus de ressources à la production de fleurs sur les sites de plantation urbain. En conséquence, les plantes d'origine urbaine ont tendance à produire plus de fleurs que celles d’origine rurale, au détriment de la production d'ovules par fleur et de la coloration des corolles. Cette divergence évolutive pourrait s'expliquer par des changements dans le comportement des pollinisateurs induits par une fragmentation accrue de l'habitat dans les zones urbaines. Cette thèse révèle que les changements induits par l'urbanisation dans l'abondance, le comportement ou les affinités florales fonctionnelles des pollinisateurs peuvent servir d'agents de sélection sur les espèces végétales spontanées.
Origine : Version validée par le jury (STAR)