A long‐standing paradigm in ecology holds that herbivore pressure and thus plant defences increase towards lower latitudes. However, recent work has challenged this prediction where studies have found no relationship or opposite trends where herbivory or plant defences increase at higher latitudes. Here we tested for latitudinal variation in herbivory, chemical defences (phenolic compounds), and nutritional traits (phosphorus and nitrogen) in leaves of a long‐lived tree species, the English oak Quercus robur. We further investigated the underlying climatic and soil factors associated with such variation. Across 38 populations of Q. robur distributed along an 18° latitudinal gradient, covering almost the entire latitudinal and climatic range of this species, we observed strong but divergent latitudinal gradients in leaf herbivory and leaf chemical defences and nutrients. As expected, there was a negative relationship between latitude and leaf herbivory where oak populations from lower latitudes exhibited higher levels of leaf herbivory. However, counter to predictions there was a positive relationship between leaf chemical defences and latitude where populations at higher latitudes were better defended. Similarly, leaf phosphorus and nitrogen increased with latitude. Path analysis indicated a significant (negative) effect of plant chemical defences (condensed tannins) on leaf herbivory, suggesting that the latitudinal gradient in leaf herbivory was driven by an inverse gradient in defensive investment. Leaf nutrients had no independent influence on herbivory. Further, we found significant indirect effects of precipitation and soil porosity on leaf herbivory, which were mediated by plant chemical defences. These findings suggest that abiotic factors shape latitudinal variation in plant defences and that these defences in turn underlie latitudinal variation in leaf herbivory. Overall, this study contributes to a better understanding of latitudinal variation in plant–herbivore interactions by determining the identity and modus operandi of abiotic factors concurrently shaping plant defences and herbivory.
Titre de l'article
Les variations latitudinales des défenses chimiques des plantes sont à l'origine des modèles latitudinaux de l'herbivorie foliaire.
Les variations latitudinales des défenses chimiques des plantes sont à l'origine des modèles latitudinaux de l'herbivorie foliaire.
Introduction à l'article
En raison des températures plus élevées, des saisons de croissance plus longues et d'une plus grande diversité d'espèces animales et végétales aux latitudes plus basses, on suppose que la force des interactions entre les espèces augmente vers l'équateur. Dans le cas des interactions plantes-herbivores, des études ont montré que les espèces végétales poussant à des latitudes plus basses connaissent des quantités plus élevées d'herbivores que celles à des latitudes plus élevées.
On s'attend donc à ce que les espèces végétales aient développé des niveaux plus élevés de défenses à l'herbivorie aux latitudes inférieures.
1) Y a-t-il des clines latitudinaux de défenses chimiques des feuilles ?
2) La variation latitudinale des défenses foliaires est-elle associée à une variation latitudinale concomitante des herbivores ?
3) Les corrélats abiotiques de latitude (conditions climatiques et pédologiques) sont-ils associés à la variation latitudinale de la défense à l'herbivorie ?
En raison des températures plus élevées, des saisons de croissance plus longues et d'une plus grande diversité d'espèces animales et végétales aux latitudes plus basses, on suppose que la force des interactions entre les espèces augmente vers l'équateur. Dans le cas des interactions plantes-herbivores, des études ont montré que les espèces végétales poussant à des latitudes plus basses connaissent des quantités plus élevées d'herbivores que celles à des latitudes plus élevées.
On s'attend donc à ce que les espèces végétales aient développé des niveaux plus élevés de défenses à l'herbivorie aux latitudes inférieures.
1) Y a-t-il des clines latitudinaux de défenses chimiques des feuilles ?
2) La variation latitudinale des défenses foliaires est-elle associée à une variation latitudinale concomitante des herbivores ?
3) Les corrélats abiotiques de latitude (conditions climatiques et pédologiques) sont-ils associés à la variation latitudinale de la défense à l'herbivorie ?
Expériences de l'article
Le modèle biologique étudié, le chêne, Quercus robur est un arbre à feuilles caduques. Il est natif de la plupart des pays d’Europe. Il est distribué du nord du Portugal (40 ° N) au sud de la Scandinavie (62 ° N).
Dans son aire de répartition d'origine, Q. robur abrite une large communauté d'insectes herbivores.
À la fin de la saison de croissance (de fin août à début octobre), et avant la sénescence foliaire, nous avons échantillonné un total de 38 populations de Q. robur réparties en Espagne, France, Pays-Bas, Danemark et Suède. Le transect échantillonné couvre la plupart des gradients latitudinaux et climatiques que connaît cet arbre sur son aire de répartition.
Le modèle biologique étudié, le chêne, Quercus robur est un arbre à feuilles caduques. Il est natif de la plupart des pays d’Europe. Il est distribué du nord du Portugal (40 ° N) au sud de la Scandinavie (62 ° N).
Dans son aire de répartition d'origine, Q. robur abrite une large communauté d'insectes herbivores.
À la fin de la saison de croissance (de fin août à début octobre), et avant la sénescence foliaire, nous avons échantillonné un total de 38 populations de Q. robur réparties en Espagne, France, Pays-Bas, Danemark et Suède. Le transect échantillonné couvre la plupart des gradients latitudinaux et climatiques que connaît cet arbre sur son aire de répartition.
Résultats de l'article
Variation latitudinale des traits foliaires liés à la défense à l'herbivorie, les régressions univariées ont révélé:
Variation latitudinale des traits foliaires liés à la défense à l'herbivorie, les régressions univariées ont révélé:
Rigueur de l'article
Cet article regroupant des auteurs internationaux, ne présente pas, à mes yeux de conflits d'intérêts.
Il a été publié dans la revue scientifique ECOGRAPHY, cette revue à un facteur d'impact de 4.52 (2017).
Cet article regroupant des auteurs internationaux, ne présente pas, à mes yeux de conflits d'intérêts.
Il a été publié dans la revue scientifique ECOGRAPHY, cette revue à un facteur d'impact de 4.52 (2017).
Ce que cet article apporte au débat
Cette étude est unique en ce sens qu'elle tient compte conjointement de la variation latitudinale de la composition chimique des feuilles, des défenses immunitaires, la teneur en éléments nutritifs, et étudie les facteurs abiotiques qui sous-tendent cette variation.
Les populations de chênes des latitudes plus basses présentaient des niveaux plus élevés d'herbivorie foliaire, mais avaient des niveaux plus faibles de composés de défense, de phosphore et d'azote dans les feuilles. La concentration de tanins dans les feuilles (un groupe clé de composés phénoliques) était le seul caractère végétal associé à l'herbivorie foliaire. Cette relation est négative. Ces résultats étaient contraires aux prédictions préalables des auteurs.
Cette étude est unique en ce sens qu'elle tient compte conjointement de la variation latitudinale de la composition chimique des feuilles, des défenses immunitaires, la teneur en éléments nutritifs, et étudie les facteurs abiotiques qui sous-tendent cette variation.
Les populations de chênes des latitudes plus basses présentaient des niveaux plus élevés d'herbivorie foliaire, mais avaient des niveaux plus faibles de composés de défense, de phosphore et d'azote dans les feuilles. La concentration de tanins dans les feuilles (un groupe clé de composés phénoliques) était le seul caractère végétal associé à l'herbivorie foliaire. Cette relation est négative. Ces résultats étaient contraires aux prédictions préalables des auteurs.
Remarques sur l'article
Ces résultats mettent en évidence les liens entre les facteurs biotiques et abiotiques qui façonnent la variation géographique des défenses à l'herbivorie.
Il reste à déterminer si des dommages plus importants aux latitudes plus basses sont exclusivement associés à des défenses végétales plus faibles ou s'ils sont dus à une plus grande abondance d'herbivores ou à une plus grande richesse en espèces.
"Notamment, l'ACP a indiqué que la concentration de tanins dans les feuilles (un groupe clé de composés phénoliques) était le seul caractère végétal associé à l'herbivorie foliaire chez Q. robur. Cette relation est négative. Cela suggère que l'investissement des tanins foliaires est inversement proportionnelle à la pression d'herbivorie. "
Resource Availability Hypothesis: individus en milieux pauvres investissent plus en mécanismes de défense, car cet investissement est moins coûteux que le remplacement du matériel végétale après herbivorie.
Ces résultats mettent en évidence les liens entre les facteurs biotiques et abiotiques qui façonnent la variation géographique des défenses à l'herbivorie.
Il reste à déterminer si des dommages plus importants aux latitudes plus basses sont exclusivement associés à des défenses végétales plus faibles ou s'ils sont dus à une plus grande abondance d'herbivores ou à une plus grande richesse en espèces.
"Notamment, l'ACP a indiqué que la concentration de tanins dans les feuilles (un groupe clé de composés phénoliques) était le seul caractère végétal associé à l'herbivorie foliaire chez Q. robur. Cette relation est négative. Cela suggère que l'investissement des tanins foliaires est inversement proportionnelle à la pression d'herbivorie. "
Resource Availability Hypothesis: individus en milieux pauvres investissent plus en mécanismes de défense, car cet investissement est moins coûteux que le remplacement du matériel végétale après herbivorie.
Dernière modification il y a plus de 6 ans.