Urban ecosystems are relatively recent and heavily human-altered terrestrial ecosystems with a surprisingly high diversity of animals, plants and other organisms. Urban habitats are also strongly fragmented and subject to higher temperatures, providing a compelling model for studying adaptation to global change. Crepis sancta (Asteraceae), an annual Mediterranean wasteland weed, occupies fragmented urban environments as well as certain unfragmented landscapes in southern France. We tested for shifts in dispersal, reproductive traits and size across a rural–urban gradient to learn whether and how selection may be driving changes in life history in urban and fragmented habitats. We specifically compared the structure of quantitative genetic variation and of neutral markers (microsatellites) between urban and rural and between fragmented and unfragmented habitats. We showed that fragmentation provides a better descriptor of trait variation than urbanization per se for dispersal traits. Fragmentation also affected reproductive traits and plant size though one rural population did conform to this scheme. Our study shows the role of fragmentation for dispersal traits shift in urban environments and a more complex pattern for other traits. We discuss the role of pollinator scarcity and an inhospitable matrix as drivers of adaptation.
This article is part of the themed issue ‘Human influences on evolution, and the ecological and societal consequences’.
Titre de l'article
Effets de la fragmentation sur l'adaptation des plantes aux environnements urbains
Effets de la fragmentation sur l'adaptation des plantes aux environnements urbains
Introduction à l'article
La fragmentation des habitats par les activités humaines et l'urbanisation réduit la diversité des plantes et animaux mais génère de nouveaux habitats qui permettent à certaines espèces de s'installer par une adaptation rapide au nouveau milieu. Cependant, ces facteurs peuvent contraindre l'évolution de ces espèces en réduisant les tailles effectives de la population et le flux de gènes.
De plus, pour s'installer durablement, elles doivent s'adapter à de nouvelles contraintes comme des microclimats, la pollution, la lumière la nuit et le bruit.
L'étude teste la sélection en milieu urbain d'une Asteraceae annuelle Crepis sancta, par l'observation des traits d’histoire de vie tels que la dispersion, la reproduction et la taille. Ils cherchent à déterminer si des adaptations au sein de cet écosystème urbain, en expérimentant dans un environnement commun, sont dues à la fragmentation de l'habitat ou bien à l'urbanisation stricte.
La fragmentation des habitats par les activités humaines et l'urbanisation réduit la diversité des plantes et animaux mais génère de nouveaux habitats qui permettent à certaines espèces de s'installer par une adaptation rapide au nouveau milieu. Cependant, ces facteurs peuvent contraindre l'évolution de ces espèces en réduisant les tailles effectives de la population et le flux de gènes.
De plus, pour s'installer durablement, elles doivent s'adapter à de nouvelles contraintes comme des microclimats, la pollution, la lumière la nuit et le bruit.
L'étude teste la sélection en milieu urbain d'une Asteraceae annuelle Crepis sancta, par l'observation des traits d’histoire de vie tels que la dispersion, la reproduction et la taille. Ils cherchent à déterminer si des adaptations au sein de cet écosystème urbain, en expérimentant dans un environnement commun, sont dues à la fragmentation de l'habitat ou bien à l'urbanisation stricte.
Expériences de l'article
Ils ont collectés dans 6 populations des inflorescences mûres et des tissus de feuilles de 30 à 40 plantes dans et aux alentours de la ville de Montpellier.
Ces populations sont sélectionnées pour maximiser l'étude de la fragmentation, discriminer les effets de l'urbanisation de la fragmentation. Les populations rurales, CL et PSL, sont localisées dans des habitats non fragmentés à moins de 30 km de la ville (un vignoble et dans un vignoble abandonné depuis 5 ans).
Les populations urbaines, BF et VV, ne sont pas fragmentées (pelouse et un vignoble dans la ville), tandis que AI et JC sont fragmentées dans des zones récemment urbanisées pour observer de l'adaptation récente.
Ils ont fait une expérimentation en jardin commun.
Les traitements urbain/rural, fragmenté/non fragmenté sont étudiés par des analyses (statistiques) de traits d'histoire de vie liés à la taille, la reproduction et la dispersion, des mesures phénotypiques et des analyses génétiques.
Ils ont collectés dans 6 populations des inflorescences mûres et des tissus de feuilles de 30 à 40 plantes dans et aux alentours de la ville de Montpellier.
Ces populations sont sélectionnées pour maximiser l'étude de la fragmentation, discriminer les effets de l'urbanisation de la fragmentation. Les populations rurales, CL et PSL, sont localisées dans des habitats non fragmentés à moins de 30 km de la ville (un vignoble et dans un vignoble abandonné depuis 5 ans).
Les populations urbaines, BF et VV, ne sont pas fragmentées (pelouse et un vignoble dans la ville), tandis que AI et JC sont fragmentées dans des zones récemment urbanisées pour observer de l'adaptation récente.
Ils ont fait une expérimentation en jardin commun.
Les traitements urbain/rural, fragmenté/non fragmenté sont étudiés par des analyses (statistiques) de traits d'histoire de vie liés à la taille, la reproduction et la dispersion, des mesures phénotypiques et des analyses génétiques.
Résultats de l'article
En revanche, ils n'ont pas pu montrer d’effet de l'urbanisation sur la variation des traits phénotypiques.
Les résultats montrent qu'il peut y avoir une adaptation rapide des traits des plantes à des milieux urbains fragmentés.
Les traits végétatifs n'ont montré aucune association à la fragmentation ou à l’urbanisation.
La fragmentation agit de manière complexe, probablement à la fois par des effets sélectifs directs et indirects sur les caractères.
En revanche, ils n'ont pas pu montrer d’effet de l'urbanisation sur la variation des traits phénotypiques.
Les résultats montrent qu'il peut y avoir une adaptation rapide des traits des plantes à des milieux urbains fragmentés.
Les traits végétatifs n'ont montré aucune association à la fragmentation ou à l’urbanisation.
La fragmentation agit de manière complexe, probablement à la fois par des effets sélectifs directs et indirects sur les caractères.
Ce que cet article apporte au débat
L'article apporte une distinction entre les effets de l’urbanisation seule ou l'effet de la fragmentation de l'habitat associé aux milieux urbains. L'étude démontre par l'étude génétique et des traits d'histoire de vie que l'adaptation peut être induite, de manière directe ou indirecte, par la fragmentation plus que par l'urbanisation seule. Les milieux ruraux étant pour la plupart peu fragmentés et les urbains très fragmentés, les différences génétiques peuvent être expliquées par ce facteur, induisant ensuite de la dérive génétique par un flux d'échange de gènes très faible.
L'article apporte une distinction entre les effets de l’urbanisation seule ou l'effet de la fragmentation de l'habitat associé aux milieux urbains. L'étude démontre par l'étude génétique et des traits d'histoire de vie que l'adaptation peut être induite, de manière directe ou indirecte, par la fragmentation plus que par l'urbanisation seule. Les milieux ruraux étant pour la plupart peu fragmentés et les urbains très fragmentés, les différences génétiques peuvent être expliquées par ce facteur, induisant ensuite de la dérive génétique par un flux d'échange de gènes très faible.
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