Vers une taxonomie intégrative pour la circonscription des espèces du genre Cecropia Loefl. - INRAE - Institut national de recherche pour l’agriculture, l’alimentation et l’environnement Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2020

Towards an integrative taxonomy for the Cecropia Loefl genus

Vers une taxonomie intégrative pour la circonscription des espèces du genre Cecropia Loefl.

Résumé

The Neotropical genus Cecropia Loefl. includes pioneer trees that colonize open gaps and disturbed environments. It is distributed from northern Argentina to southern Mexico and the West Indies. Cecropia constitutes a model for study in a wide variety of disciplinary fields (e.g.: ecological role in forest succession, mutualistic relationships with ants, structurefunction relationships in trees, invasive dynamics...). In spite of the volume and diversity of research carried out on this genus, it is paradoxical that the core ability to identify Cecropia species remains problematic and impedes progress. The monograph by Berg & Franco- Rosselli (2005) describe 61 species and 2 subspecies whereas 215 taxa have been described since the description of the genus in 1758. The proposed circumscription is essentially based on morphological characters. For the last 30 years, the advent of digital technology and advances in molecular biology have made it possible to approach taxonomy in a much more integrative manner. Approaches in numerical taxonomy can thus be confronted with other points of view such as the coherence of the ecological niche, phenology or genetic structure of populations. With the disappearance of the last two specialists of the genus and authors of the monograph, the objective of this thesis is to organize a framework through a series of software and analytical tools to (i) extract the "substantial marrow" of the monograph by a numerical approach and (ii) to review the circumscription of species by an integrative taxonomy approach coupling numerical taxonomy and niche models on a continental scale. A study of the demography of the populations of two species on the Paracou experimental station complements this study to discuss the importance of scales in the characterization of the ecological niche of the species. Our results show that the monograph is coherent, with taxa that are morphologically well delineated, but with a massive synonymy that is not argued. Our analysis allows us to identify the most discriminating characters to be used in a numerical taxonomy approach, on the one hand, and allowed us to build a multi-entry identification key for the genus, on the other hand. At the specimen level, we find well delineated morphotypes that are consistent with the description of the species in the monograph. On the other hand, the species within the "peltata" infrageneric group forms not very coherent subsets. It seems that C.C. Berg and P. Franco-Rosselli favoured geographical coherence to the detriment of morphological coherence within the group. Nevertheless, our results do not allow us to reconcile these two aspects and we remain at an impasse. The modelling of the climatic niche shows a strong overlap between the species and no climatic identity really specific to one of them. The identification of aberrant specimens in the geographical space or in the climatic niche space nevertheless helps to identify poor determinations or heterogeneous collection intensities within the potential distribution range of the species. We also identify several species with highly invasive potential. The analysis of population dynamics on the Paracou experimental device shows subtle edaphic preferences of species at a local scale. This work calls for the integration of molecular biology approaches that seem indispensable to help circumscribe species and better understand the evolutionary dynamics of what appears to be a species complex, where frequent hybridization generates a morphological continuum. This work makes it possible to generate "roadmaps" for designating geographical locations to be studied as a priority where species recognized in the monograph cohabit, but whose morphological delimitations remain fragile.
Le genre Néotropical Cecropia Loefl. regroupe des arbres pionniers qui colonisent les milieux ouverts et perturbés. Il se répartit du nord de l’Argentine jusqu’au sud du Mexique ainsi qu’aux Antilles. Les Cecropia constituent un modèle d’étude dans des champs disciplinaires très variés (p. ex. : rôle écologique dans la succession forestière, relations mutualistes avec les fourmis, relations structure-fonction chez l’arbre, dynamiques invasives. . . ). Malgré le volume et la diversité des recherches menées sur ce genre, il est paradoxal de constater que l’identification des espèces reste extrêmement difficile et constitue un frein à l’ensemble de ces études. La monographie de Berg & Franco-Rosselli (2005) retient 61 espèces et 2 sous-espèces alors que 215 taxons ont été décrits depuis la description du genre en 1758. La circonscription proposée repose essentiellement sur des caractères morphologiques. Depuis une trentaine d’années, l’avènement du numérique et les progrès en biologie moléculaire permettent d’aborder la taxonomie de manière beaucoup plus intégrative. Des approches en taxonomie numérique peuvent être ainsi confrontées avec d’autres points de vue tels que la cohérence de la niche écologique, de la phénologie ou de la structure génétique des populations. Avec la disparition des deux derniers spécialistes du genre et auteurs de la monographie, l’objectif de cette thèse est d’organiser un cadre de travail par une série d’outils logiciels et analytiques pour (i) extraire la substantifique moelle de la monographie par une approche numérique et (ii) revoir la circonscription des espèces par une approche en taxonomie intégrative couplant taxonomie numérique et modèle de niches à une échelle continentale. Une étude de la démographie des populations de deux espèces sur le dispositif de Paracou vient compléter cette étude pour discuter de l’importance des échelles dans la caractérisation de la niche écologique des espèces. Nos résultats montrent que la monographie est cohérente, avec des taxons bien séparés d’un point de vue morphologique, mais avec une mise en synonymie massive qui n’est pas argumentée. Notre analyse permet d’identifier les caractères les plus discriminants à utiliser dans une approche en taxonomie numérique d’une part, et nous a permis de construire une clef d’identification multi-entrées pour le genre d’autre part. À l’échelle des spécimens, on retrouve des morphotypes bien délimités et cohérents avec la description de l’espèce faite dans la monographie. En revanche, les espèces au sein du groupe infra-générique « peltata » forment des sous-ensembles peu cohérents. Il semble que C.C. Berg et P. Franco-Rosselli aient favorisé une cohérence géographique au détriment d’une cohérence morphologique au sein du groupe. Néanmoins, nos résultats ne permettent pas de concilier ces deux aspects et nous restons dans une impasse. La modélisation de la niche climatique montre un fort recouvrement entre les espèces et pas d’identité climatique réellement propre à l’une d’entre elles. L’identification de spécimens aberrants dans l’espace géographique ou dans l’espace de niche climatique permet néanmoins d’aider à repérer des mauvaises déterminations ou des intensités de collectes hétérogènes au sein de l’aire de distribution potentielle des espèces. Nous identifions également plusieurs espèces à haut potentiel invasif. L’analyse de la dynamique des populations sur le dispositif expérimental de Paracou montre des préférences édaphiques subtiles des espèces à une échelle locale. Ce travail appelle à intégrer des approches en biologie moléculaire qui semblent indispensables pour aider à la circonscription des espèces et mieux comprendre la dynamique évolutive de ce qui semble être un complexe d’espèces où l’hybridation fréquente génère un continuum morphologique. Ce travail permet de proposer des « feuilles de route » pour désigner des lieux géographiques à étudier en priorité où cohabitent des espèces reconnues dans la monographie, mais dont les délimitations morphologiques restent fragiles.
Fichier non déposé

Dates et versions

tel-03131550 , version 1 (04-02-2021)

Identifiants

  • HAL Id : tel-03131550 , version 1

Citer

Xuan Bach Nguyen Le. Vers une taxonomie intégrative pour la circonscription des espèces du genre Cecropia Loefl.. Systématique, phylogénie et taxonomie. Université de Guyane, 2020. Français. ⟨NNT : 2020YANE0010⟩. ⟨tel-03131550⟩
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