Journée d'échanges « Semer et planter local : un défi pour la biodiversité » 26 juin - Paris

Pourquoi des plantes indigènes sauvages d’origine locale?

Armin Bischoff, IMBE, Université d’Avignon

Indigène versus exotique

Les mélanges « prairies ou bandes fleuries » sont de plus en plus utilisés dans la revégétalisation (ronds points, espaces verts, parcs, talus, etc.)

Ces mélanges comprennent souvent les cultivars des espèces indigènes et/ou les espèces sauvages mais exotiques

Voici la première page google.fr (image) pour wildflower mixture

Indigène versus exotique Sélection des fleurs « jolies », mélanges colorés

Fonctions écologiques souvent largement modifiées: interactions avec autres plantes, herbivores, pollinisateurs, décomposeurs, organismes du sol, etc.

Mauvaise adaptation (semis annuel) ou à l’inverse: invasion

Cultivars du bleuet Sauvage, exotique: Cosmos sp.

Espèces indigènes: local versus non-local

Les avantages écologiques des espèces indigènes sont bien connus

Demande croissante en espèces indigènes (révégétalisation)

Cependant espèces indigènes ≠ origine locale!!

Aujourd’hui il existe un marché international d’échange de graines

impliquant de nombreuses espèces indigènes en France

Problèmes potentiels des origines non locales:

• Installation insuffisante car les génotypes sont mal adaptés aux conditions locales

• Invasion « cryptique » des génotypes étrangers

• Effets sur les organismes d’autres niveaux trophiques

• Hybridation avec populations autochthones: changement de la structure génétique, outbreeding depression

Espèces indigènes: adaptation locale

Population d’origine 1

Population d’origine 2

Théorie de l’adaptation locale

La population locale est toujours supérieure (a)

Restauration écologique (b): fitness (performance des populations)

diminue en fonction de la distance aux habitats sources des végétaux

D’après Kawecki & Ebert 2004

Distance de l’habitat source

Fitn

ess (

sites à

resta

ure

r)

(b)

Espèces indigènes: adaptation locale

Transplantation réciproque et expérimentations en « jardin commun »

• Analyser les échelles de la différenciation génétique

• Tester l’adaptation locale et ses échelles spatiales

Plante annuelle des zones humides

perturbées

Deux habitats principaux : marais

salants et berges de rivières

Archéophyte, depuis >2500 en

France, grande aire de répartition

Attaquée par de nombreux

invertébrés herbivores

Espèce modèle: Brassica nigra (moutarde noire)

Espèces indigènes: adaptation locale

0

20

40

60

80

100

120

140

160

Site

Fru

its p

er

pla

nt

Donges (AC) Ponts-de-Cé (RV)

population Vallée de Rivière (RV)

population Côte Atlantique (AC)

Local vs. non local: P<0,001

Intérieur: berges des rivières

Côte: marais salants

Transplantation réciproque entre côte Atlantique et intérieur (120 km)

Populations locales montrent toujours une meilleure performance:

plantes côtières sur la côte, populations fluviales à l’intérieur

Bischoff & Hurault 2013, Am J Bot

Espèces indigènes: échelles d’adaptation

0

2

4

6

8

10

12

14

16

RV

10km

RV

10km

RV

15km

RV

50km

AC

110km

AC

120km

RV

1000

Cum

ula

tive s

hoot le

ngth

(m

)

a

ab

bcc

cc

cRV: River valley population

AC: Coastal population

km

Bischoff & Trémulot 2011,

Oecologia

« Jardin commun » à l’intérieur: pas diminution de la performance en

fonction de la distance, populations de la côte relativement proches

(120 km) poussent mieux que populations éloignées (1000 km)

Populations

RV: Vallée de Rivière AC: Côte Atlantique

Espèces indigènes: échelles d’adaptation

Etude précédente: transplantation

réciproque impliquant une 2ème

population originaire d’un habitat

différent (contraste humide/sec)

0

2

4

6

8

10

12

14

16

Local (home) Local (different) Foreign

Nu

mb

er

of

sp

ike

s p

er

pla

nt

*

0

4

8

12

16

20

24

Local (home) Local (different) Foreign

Pa

nic

les p

er

pla

nt

Plantago lanceolata Holcus lanatus

Cette 2ème pop locale d’un habitat

différent pousse significativement

moins bien que la vraie pop locale (à

peine mieux que les pop étrangères)

** **

*

Espèces indigènes: échelles d’adaptation F

itness (

site à

resta

ure

r)

Ce n’est pas si simple!

Distance de l’habitat source

Espèces indigènes: échelles d’adaptation

Adaptation aux facteurs environnementaux qui changent à petite

échelle complique la relation performance - distance géographique!

C’est plutôt

comme ça!

Fitness (

site à

resta

ure

r)

Distance de l’habitat source

Espèces indigènes: invasions cryptiques Et des fois les populations étrangères sont nettement plus

performantes que les populations locales

Invasion dite « cryptique »: le génotype étranger devient envahissant

Exemple invasion du roseau eurasien aux Etats-Unis

Genotype américain (native) et

eurasien (invasive) de Phragmites

australis

Saltonstall 2002

PNAS

Espèces indigènes: invasions cryptiques

Le génotype eurasien est beaucoup plus

compétitif que le génotype américain et

menace la biodiversité des zones

humides. Traitements de contrôle sont

couteux

Photo: Ontario Ministry of Natural Resources 2012

Hypothèse: isolation à très grande

échelle a permis une sélection

indépendante (sans concurrence

directe). Sous conditions

environnementales similaires évolution

d’un génotype supérieur

Distance de l’habitat source

Fitn

ess (

site à

resta

ure

r)

Adaptation locale: organismes associés

0

2

4

6

8

10

12

14

RV

10km

RV

10km

RV

15km

RV

50km

AC

110km

AC

120km

RV

1000

% D

am

aged leaves

aab

ab

ab

ab

b b

Quelles sont les interactions avec d’autres organismes?

Brassica nigra: invertébrés répondent significativement aux

génotypes. Dégâts causés par phytophages défoliateurs différents:

attractivité et/ou résistance dépendend de l‘origine des végétaux

km

Bischoff & Trémulot 2011,

Oecologia

Populations

RV: Vallée de Rivière AC: Côte Atlantique

Adaptation locale: organismes associés Lien avec différences

phénologiques entre pop

Attaque des inflorescences

par mouches de fruits

(tephritidae) très differente

entre populations de 5

régions allemandes

Centaurea

jacea

Bucharova

et al. 2017

« Seed zones » comme solution?

Gonseth et al., 2001, in SKEW 2003

A Jura, Plateau et versant

nord des Alpes

B Alpes centrales

occidentales

C Alpes centrales orientales

D versant sud des Alpes

Concept « Seed zones »: limite l’échange des graines/végétaux aux

régions biogéographiques +/- homogènes

La Suisse comme pays pionnier en Europe (depuis 2001): 4 régions

principales, 11 sous-régions

Régions +/- arbitraires

« Seed zones » comme solution? Première approche scientifique en Europe (SIG): projet Regiosaaten

(Allemagne, 2008-2010), 9 critères pédoclimatiques (température,

précipitation, continentalité, géologie)

22 régions d’origine, 9 pour la multiplication

« Seed zones » comme solution? Première approche génétique en Europe: projet ECONADA

(Norvège, 2011-2015), AFLP sur 7 à 20 populations de 6 espèces:

En moyenne 4 zones suffisantes

PCA scores de toutes les 6

espèces testées (moyennes

par site d’origine):

Agrostis mertensii, Avenella

flexuosa, Carex bigelowii,

Festuca ovina, Poa alpina,

Scorzoneroides autumnalis

Jørgensen et al. 2016

28 unités naturelles 11 régions d’origine

« Seed zones » comme solution? Et en France? Projet florelocale (2012-2014) pour développer les

zones d’origine inspirée par l’approche allemande: zones

biogéographiques prenant en compte des cartes synthétiques

existantes (notamment végétation), les limites des massifs (>1000

m), le climat, le pH du sol et l’avis des experts

http://www.imbe.fr/armin-bischoff.html, armin.bischoff@univ-avignon.fr

Conclusions • « Semer et planter local » peut éviter les risques liés à l’utilisation

des populations et/ou espèces non-locales: mauvaise adaptation,

invasion cryptique, désintégration des interactions avec d’autres

organismes, « pollution génétique ».

• Le développement des « seed zones » est une approche

importante et pertinente pour réaliser cette idée et représente un

grand progrès par rapport à la situation actuelle.

• Ces zones peuvent être construites à la base des analyses

génétiques moléculaires (variation neutre) et/ou des données

biogéographiques (variation adaptative).

• De meilleures connaissances sur les échelles d’adaptation et de

différenciation génétique sont nécessaires pour ajuster les zones

et pour prendre en compte la différenciation intra-zone.