Diversity, ecology and distribution of species of the Laurifoliae series in the genus Passiflora
Diversité, écologie et distribution des espèces de la série Laurifoliae du genre Passiflora
Résumé
Most of the ca. 600 Passiflora species are distributed in Central and South America. The last classification proposes five subgenera, themselves divided into supersections, sections and series (Feuillet et MacDougal, 2003; Krosnick et al., 2009). The latter often show limited morphological variation around a relatively well-defined pattern. The series Laurifoliae (subgenus Passiflora, supersection Laurifolia) is the most homogeneous one, with about 20 species distributed throughout tropical America, especially under hot and humid conditions. They are valued for their medium fruit, with an edible sweet pulp and several of them are cultivated (Yockteng et al., 2011). Their surprising morphological and ecological homogeneity makes their distinction particularly difficult and raises questions about the mechanisms of speciation within the series. The thesis therefore focuses on revising the taxonomy of this difficult group, through a morphological and genetic characterization and a study of the distribution of its species. The idea is to combine these different approaches to apprehend speciation in this difficult group. Beyond the systematic study of a particularly interesting group in terms of fruit genetic resources, the thesis addresses the biogeography and ecology of these species by taking into account climate and soil, as well as their phenology in a context of sympatry, to understand the importance of these factors in the evolution of this diversity. Thus, the first results reduce series Laurifoliae to 15 species, most of which are widely distributed across the South American continent, contradicting the current perception of a mosaic of narrow endemisms. Despite the striking morphological homogeneity of the group, three main floral types are identified, as well as the diagnostic criteria to distinguish the species. The genetic results are congruent with the morphological analyses, although the observed diversity remains complex, made up of combinations not supported by clearly specific traits or genetic markers. A taxonomic synthesis, composed of a determination key with a description, a photographic plate and information on distribution, ecology and ethnobotany, is presented for each species. A study of biogeography and ecology, carried out on the seven best sampled species, shows that the geographical and phenological separations among them are not sufficient to explain their long-term stability. However, this analysis allows building hypotheses on the evolution and diversification of this group of plants. Finally, this thesis work recalls the need for an integrative taxonomy, essential for understanding neotropical ecosystems.
Le genre Passiflora compte près de 600 espèces dont la majorité est répartie en Amérique Centrale et du Sud. La dernière classification propose cinq sous-genres, eux-mêmes divisés en supersections, sections et séries (Feuillet et MacDougal 2003 ; Krosnick et al., 2009). Ces dernières montrent souvent une variation morphologique limitée autour d’un patron relativement bien défini. Une des plus homogènes est la série Laurifoliae (sous genre Passiflora, Supersection Laurifolia), qui comprend une vingtaine d’espèces distribuées dans toute l’Amérique tropicale, surtout sous des conditions chaudes et humides. Elles sont appréciées pour leur fruit moyen, avec une pulpe douce comestible et plusieurs d’entre elles sont cultivées (Yockteng et al., 2011). Leur surprenante homogénéité morphologique et, apparemment, écologique, rend leur distinction particulièrement ardue et pose question sur les mécanismes de spéciation au sein de la série. La thèse s’attache à réviser la taxonomie de ce groupe difficile, par une caractérisation morphologique, génétique et une étude de la distribution de ses espèces et de leur écologie. Il s’agit de combiner ces différentes approches afin de mieux appréhender le concept d’espèce dans ce groupe difficile. Au-delà de l’étude systématique d’un groupe particulièrement intéressant en termes de ressources génétiques fruitières, la thèse abordera la biogéographie et l'écologie de ces espèces en prenant en compte le climat et le sol, ainsi que leur phénologie dans un contexte de sympatrie, afin d'appréhender l'importance de ces facteurs dans l’évolution et le maintien de leur diversité. Ainsi, les premiers résultats réduisent la série Laurifoliae à 15 espèces dont une majorité est largement distribuée à travers le continent sud-américain, contredisant la perception actuelle d’une mosaïque d’endémismes étroits. Malgré la grande homogénéité morphologique apparente du groupe sont identifiés trois grands types floraux ainsi que les critères discriminants les espèces. Les résultats génétiques sont congruents avec l’analyse morphologique, même si la diversité observée reste complexe, faite de combinaisons non étayées par des traits clairement spécifiques. Une synthèse taxonomique, avec une description, une planche photographique et des informations sur la distribution, l'écologie et l'ethnobotanique, est présentée pour chacune des espèces, et complétée d'une clé de détermination. Une étude de la biogéographie et de l'écologie, réalisée sur les sept espèces les mieux représentées dans notre échantillon, montre que les séparations géographiques et phénologiques entre espèces ne suffisent pas à expliquer le maintien global de cette diversité. Néanmoins, cette analyse permet de proposer des hypothèses quant à l'évolution et la diversification de ce groupe de plantes, en lien avec les événements géologiques qui ont affecté les néotropiques, notamment le soulèvement andin. Enfin, ce travail de thèse rappelle la nécessité d'une taxonomie intégrative, indispensable à la compréhension des écosystèmes néotropicaux.
Origine : Version validée par le jury (STAR)