Contrôles exercés par les mosaïques de systèmes de culture sur les dynamiques du carabe Pterostichus melanarius Illiger (Coleoptera, Carabidae)
Résumé
Biodiversity conservation or ecosystem services management as biological control for crop protection call for a better understanding of the dynamics arthropods populations in agricultural landscapes. This study contributes to the development of a systemic framework for arthropods dynamics, at the crossroads between landscape ecology and agro-ecology. First, we used the literature to illustrate i) the role of agricultural practices to construct a “hidden spatiotemporal heterogeneity”, and ii) that various processes involved in arthropods population dynamics are strongly controlled by the heterogeneity of the cropping system mosaic. This framework has been applied to the study of the ground beetle P. melanarius, a generalist predator associated to crop habitats. We combined an empirical approach and a mechanistic model to explore how the heterogeneity emerging from crop cover and practices asynchrony at the landscape level controls P. melanarius population dynamics at fine and coarse spatio-temporal scales. The empirical study highlighted that fields population levels depend on fields capacity to produce a new generation in direct relation with timing of soil tillage. Fields population levels are also controlled by important exchanges with adjacent fields, whose intensity and orientation depend on crop cover dynamics and harvest. We developed an agro-ecological spatiotemporally population model (ANGORA) to explore long-term persistence of P. melanarius. The first results suggested that a mosaic of asynchronous practices can enhance metapopulation persistence if organized to increase spatiotemporal habitat complementation during the reproductive season. Approaches and concepts developed in this PhD provide original perspectives for study dynamics of beneficial arthropods and pests. We identify potential levers of action of their management which can be mobilized by farmers.
La compréhension des dynamiques des populations d’arthropodes dans les paysages agricoles doit permettre de répondre à des enjeux importants tels que la gestion de la biodiversité ou la gestion du service de régulation biologique pour la protection des cultures. Cette thèse contribue au développement d’un cadre d’analyse systémique de ces dynamiques, à l’interface entre écologie du paysage et agro-écologie. Un premier travail de synthèse bibliographique nous permet d’illustrer notamment i) le rôle des pratiques agricoles dans la construction d’une hétérogénéité spatiotemporelle organisée des paysages agricoles, ii) les processus impliqués dans les dynamiques de populations d’arthropodes, qui sont contrôlés par l’hétérogénéité de la mosaïque des systèmes de culture. Nous avons ensuite couplé une approche empirique et la modélisation informatique pour étudier la dynamique de P. melanarius, un carabe marcheur et prédateur généraliste, associé aux milieux cultivés. Nous avons étudié la dynamique de cette espèce en réponse à l’hétérogénéité générée par l’asynchronie des couverts cultivés, du travail du sol et des récoltes à l’échelle du paysage. L’étude empirique nous a permis de montrer que la capacité des parcelles à produire une nouvelle génération de carabes, qui conditionne les niveaux de populations dans les parcelles, dépend de la période de réalisation du travail de sol. Cependant les populations locales dépendent également des échanges avec les autres parcelles, dont l’intensité et l’orientation sont contrôlées par la dynamique des couverts cultivés et par les récoltes. Les premiers résultats du modèle de dynamique de population agro-écologique spatio-temporellement explicite (ANGORA) que nous avons développé, suggèrent qu'une mosaïque de pratiques asynchrones peut favoriser le maintien à long terme de la métapopulation lorsque son organisation favorise la complémentation spatio-temporelle d’habitat entre cultures au cours de la saison de reproduction. Les approches et concepts développés dans cette thèse ouvrent des perspectives originales pour l’étude de la dynamique des auxiliaires et des ravageurs des paysages agricoles et pour l’identification de leviers d’actions qui pourraient être mobilisés par les agriculteurs pour la gestion de ces espèces.