Importance of an evolutive approach for the study of blological invasions. The example of ragweed invasion in the Rhone valley
Intérêt d'une approche évolutive pour l'étude des invasions biologiques. L'invasion d'Ambrosia artemisiifolia dans la vallée du Rhône
Résumé
Biological invasions have major ecological and economic consequences. Demographic, ecological and genetic mechanisms involved in bioinvasions are well known, but predicting invasions is still impossible. Approaches exploring the ecological characteristics of invaders or invaded environment do not converge to a unifying pattern. Here, we support an alternate, evolutionary approach that investigates two paradoxes: (1) How can some species succeed in an environment different from the one they are adapted to, sometimes displacing native species that should a priori be more adapted to the local conditions? And (2) how can exotic species adapt so rapidly to new conditions despite founder effects? North American common ragweed (Asteraceae) is an invasive species in the Rhône valley in France. This weed poses major health problems since its pollen is a strong allergen. To solve the two paradoxes, we conducted different studies comparing French invasive and North American native populations. We found that French populations may be advantaged by an herbivore pressure release. However, we detected no adaptation consecutive to this enemy release. Moreover, we showed that French populations were more diverse than North American ones, using microsatellites markers that were developed for this study. Introductions from multiple source populations seem to have limited founder effects. Finally, we propose a theoretical evolutionary framework that distinguishes three invasion types: those that require no change in environment or species, those that arise as a consequence of an environmental change and those that result from species adaptation.
Les invasions biologiques ont des conséquences écologiques et économiques considérables. Si leurs mécanismes démographiques, écologiques et génétiques sont maintenant connus, elles restent cependant difficiles à prédire. Les approches fondées sur la recherche des caractéristiques écologiques des espèces envahissantes ou des écosystèmes envahis n'ont pas encore abouti. Nous encourageons une approche évolutive pour mieux appréhender les mécanismes d'invasion, approche qui s'attache à la résolution de deux paradoxes. (1) Pourquoi une espèce "étrangère" réussit-elle à s'établir et à envahir un écosystème auquel elle n'est pas adaptée, surpassant parfois certaines espèces locales ? (2) Pourquoi les populations envahissantes réussissent-elles à s'adapter si rapidement à leur nouvel environnement malgré les effets de fondation ? L'ambroisie commune, envahissante dans la vallée du Rhône, est une Asteraceae d'origine nordaméricaine. Cet adventice des cultures pose d'importants problèmes de santé publique, son pollen étant très allergène. Pour tenter de résoudre les deux paradoxes évolutifs, nous avons mené plusieurs études comparant des populations envahissantes françaises à des populations nord-américaines de l'aire d'origine. Nous avons ainsi détecté un relâchement de la pression des herbivores qui pourrait avantager l'ambroisie dans l'aire d'invasion. En revanche, nous n'avons décelé aucune adaptation consécutive à cette diminution de pression d'herbivorie. Par ailleurs, après avoir développé des marqueurs microsatellites spécifiques, nous avons mis en évidence une diversité génétique plus élevée dans les populations françaises que dans les populations nord-américaines. Les effets de fondation furent probablement limités par l'introduction en France d'individus provenant de plusieurs populations sources. Enfin, nous proposons un cadre théorique évolutif où nous distinguons trois types d'invasion: celles ne nécessitant aucun changement de l'environnement ou de l'espèce, celles qui sont la conséquence d'un changement de l'environnement et celles qui résultent de l'adaptation de l'espèce.