Understanding local adaptation and phenotypic plasticity in fitness-related traits across the European beech range : implications under climate change

Abstract

Le changement climatique modifie l'aire de répartition des espèces dans le monde. Pour mieux comprendre et prévoir de façon plus réaliste les aires de répartition futures des espèces, il est essentiel de tenir compte de l'adaptation locale et de la plasticité phénotypique dans les réponses des populations au changement climatique. C'est un défi, cependant, parce que l'adaptation locale et la plasticité phénotypique dépendent des caractères et parce que les caractères varient le long des gradients climatiques dans toute la gamme, avec des conséquences différentes pour la condition physique. C'est un défi, cependant, parce que l'adaptation locale et la plasticité phénotypique dépendent des caractères et parce que les caractères varient le long des gradients climatiques dans toute la gamme, avec des conséquences différentes pour la valeur adaptative. Une façon de relever ce défi consiste à construire des modèles à partir de données empiriques issues d'expériences à grande échelle sur les jardins communs, comme celles qui ont été réalisées au cours des dernières décennies pour certaines essences forestières. Cette thèse a utilisé des mesures individuelles de plusieurs caractères phénotypiques liés à la valeur adaptative (croissance verticale et radiale des arbres, phénologie foliaire printanière et automnale et mortalité) du hêtre européen (Fagus sylvatica L.) enregistrés dans le cadre du projet BeechCOSTe52, le plus grand réseau de caractères phénotypiques d'arbres mesurés dans des jardins communs à travers l'Europe (>150 000 arbres) pour modéliser la réponse probable de l'espèce au changement climatique récent. Plus précisément, j'ai poursuivi les objectifs suivants (i) quantifier la variation et la covariation à l'échelle de l'aire de répartition de l'adaptation locale et de la plasticité phénotypique pour quatre caractères phénotypiques majeurs liés à la valeur adaptative (croissance verticale, croissance radiale, survie et phénologie des feuilles au printemps), et de projeter son aire de répartition dans le climat actuel et futur en fonction de cette information (chapitre 1) ; (ii) quantifier les variations entre les populations en ce qui concerne la phénologie foliaire printanière et automnale et la durée de la période de végétation qui en résulte, et prévoir leurs tendances à l'échelle de l'aire de répartition sous le climat actuel et futur (chapitre 2) ; et (iii) quantifier la plasticité phénotypique à différents stades de développement pour la croissance verticale, la croissance radiale, la survie et la phénologie des feuilles au printemps et à l'automne, et déterminer dans quelle mesure la variation climatique interannuelle au cours du 20e siècle est liée à la variation de la plasticité phénotypique dans l'aire de répartition des espèces (chapitre 3). Après avoir mis en place les bases de données requises, j'ai réalisé différents types de modèles linéaires à effets mixtes qui relient la variation et la covariation des caractères à l'adaptation locale (c'est-à-dire la variation des caractères liée au climat d'origine des populations plantées) et la plasticité phénotypique (c'est-à-dire la variation des caractères liée au climat du site de plantation). Finalement, j'ai calculé un indice de plasticité phénotypique pour les populations en fonction de leurs normes de réaction (la forme spécifique de la réponse phénotypique à l'environnement d'un individu ou du génotype). Mes résultats l'ont révélé : [... )