Emerging evidence that cities drive micro-evolution raises the question of whether rapid urbanization of Earth might impact ecosystems by causing systemic changes in functional traits that regulate urban ecosystems’ productivity and stability. Intraspecific trait variation—variation in organism's morphological, physiological or behavioural characteristics stemming from genetic variability and phenotypic plasticity—has significant implications for ecological functions such as nutrient cycling and primary productivity. While it is well established that changes in ecological conditions can drive evolutionary change in species’ traits that, in turn, can alter ecosystem function, an understanding of the reciprocal and simultaneous processes associated with such interactions is only beginning to emerge. In urban settings, the potential for rapid trait change may be exacerbated by multiple selection pressures operating simultaneously. This paper reviews evidence on mechanisms linking urban development patterns to rapid phenotypic changes, and differentiates phenotypic changes for which there is evidence of micro-evolution versus phenotypic changes which may represent plasticity. Studying how humans mediate phenotypic trait changes through urbanization could shed light on fundamental concepts in ecological and evolutionary theory. It can also contribute to our understanding of eco-evolutionary feedback and provide insights for maintaining ecosystem function over the long term. This article is part of the themed issue ‘Human influences on evolution, and the ecological and societal consequences’.
Titre de la review
Changements phénotypiques en milieu urbain: observations empiriques et implications théoriques pour une rétroaction éco-évolutionniste
Changements phénotypiques en milieu urbain: observations empiriques et implications théoriques pour une rétroaction éco-évolutionniste
Résumé de la review
1. Introduction
Comment les changements évolutifs rapides en zone urbaine affectent le fonctionnement et la stabilité des écosystèmes?
La review:
2. Dynamiques éco-évolutives sur une planète en urbanisation
Quelques études sur les changements évolutifs ont éxaminés l'impact anthropique, mais peu ont étudié de près le rôle de l'urbanisation. L'état écologique d'un milieu peut être décrit sur un espace à 3 dimensions: l'axe abiotique, l'axe biotique et l'axe social.
3. Mécanismes liant les motifs urbains au changement phénotypique
Le développement des villes entraine des changements de composition des paysages, des cycles biogéochimiques et des régimes de perturbations, l'introduction de nouvelles espèces et la formation de nouveaux habitats.
Les villes peuvent faciliter la différenciation génétique. L'apparition d'un isolement reproducteur peut être engendrée par l'apprentissage social et la plasticité. Pour certaines espèces, l'urbanisation entraine une augmentation de leur probabilité d'extinction. En plus de modifier la structure physique des habitats, les villes modifient la disponibilité des ressources et leur variabilité au cours du temps (limitant leur effet sur la structure de la communauté)
Comment l'urbanisation entraîne les changements phénotypiques?
5 mécanismes:
Modification de l'habitat: Perte, isolation, simplification, stress urbain... Entraine des modifications phénotypiques par mécanismes adaptatifs ou non-adaptatifs.
Interactions biotiques: dispersion d'espèces invasives, modification des distributions, nouvelles relations de compétition et de prédation.
Hétérogénéité: La fragmentation des habitats réduit la connectivité des populations et accélère les taux d'adaptation, de dérive génétique ou d'extinction. En ville, le grand nombre de petits habitats n'est pas associé à davantage d'espèces, car globalement la perte de biodiversité est notable.
Nouvelles perturbations: Affectent la disponibilité des ressources, la productivité des écosystèmes et la diversité spécifique. Les nouvelles perturbations anthropiques maintiennent les habitats urbains à un jeune stade de succession. Elles peuvent également produire des adaptations comportementales.
Interactions sociales: L'urbanisation modifie les interactions entre humains et entre les humains et d'autres espèces.
4. Influences urbaines multidimensionnelles sur les traits phénotypiques
Hypothèses:
Les taux de changement phénotypique sont plus grands en ville qu'ailleurs.
L'hétérogénéité spatiale et temporelle amène à la divergence génétique entre les populations urbaines et non-urbaines.
En ville, les changements évolutifs émergent de mécanismes génétiques et culturels.
La divergence génétique dans les régions en cours d'urbanisation variera selon la proportion des populations de plantes et d'animaux urbains.
En ville, le mélange d'habitats anciens et nouveaux peut expliquer le maintien du fonctionnement des écosystèmes pendant les périodes de changement environnemental rapide.
5. Rétroactions éco-évolutives et bien-être humain
En ville, les changements phénotypiques peuvent affecter les fonctions écosystémiques. Certaines sont liées au bien-être humain.
6. Conclusion
Villes = laboratoire d'étude des dynamiques éco-évolutives, interactions, niches écologiques et rétroactions éco-évolutives.
Besoin d'études standardisées permettant la comparaison à grande échelle.
L'Homme évolue aussi, quand deviendra-t-il Homo urbanus?
1. Introduction
Comment les changements évolutifs rapides en zone urbaine affectent le fonctionnement et la stabilité des écosystèmes?
La review:
2. Dynamiques éco-évolutives sur une planète en urbanisation
Quelques études sur les changements évolutifs ont éxaminés l'impact anthropique, mais peu ont étudié de près le rôle de l'urbanisation. L'état écologique d'un milieu peut être décrit sur un espace à 3 dimensions: l'axe abiotique, l'axe biotique et l'axe social.
3. Mécanismes liant les motifs urbains au changement phénotypique
Le développement des villes entraine des changements de composition des paysages, des cycles biogéochimiques et des régimes de perturbations, l'introduction de nouvelles espèces et la formation de nouveaux habitats.
Les villes peuvent faciliter la différenciation génétique. L'apparition d'un isolement reproducteur peut être engendrée par l'apprentissage social et la plasticité. Pour certaines espèces, l'urbanisation entraine une augmentation de leur probabilité d'extinction. En plus de modifier la structure physique des habitats, les villes modifient la disponibilité des ressources et leur variabilité au cours du temps (limitant leur effet sur la structure de la communauté)
Comment l'urbanisation entraîne les changements phénotypiques?
5 mécanismes:
Modification de l'habitat: Perte, isolation, simplification, stress urbain... Entraine des modifications phénotypiques par mécanismes adaptatifs ou non-adaptatifs.
Interactions biotiques: dispersion d'espèces invasives, modification des distributions, nouvelles relations de compétition et de prédation.
Hétérogénéité: La fragmentation des habitats réduit la connectivité des populations et accélère les taux d'adaptation, de dérive génétique ou d'extinction. En ville, le grand nombre de petits habitats n'est pas associé à davantage d'espèces, car globalement la perte de biodiversité est notable.
Nouvelles perturbations: Affectent la disponibilité des ressources, la productivité des écosystèmes et la diversité spécifique. Les nouvelles perturbations anthropiques maintiennent les habitats urbains à un jeune stade de succession. Elles peuvent également produire des adaptations comportementales.
Interactions sociales: L'urbanisation modifie les interactions entre humains et entre les humains et d'autres espèces.
4. Influences urbaines multidimensionnelles sur les traits phénotypiques
Hypothèses:
Les taux de changement phénotypique sont plus grands en ville qu'ailleurs.
L'hétérogénéité spatiale et temporelle amène à la divergence génétique entre les populations urbaines et non-urbaines.
En ville, les changements évolutifs émergent de mécanismes génétiques et culturels.
La divergence génétique dans les régions en cours d'urbanisation variera selon la proportion des populations de plantes et d'animaux urbains.
En ville, le mélange d'habitats anciens et nouveaux peut expliquer le maintien du fonctionnement des écosystèmes pendant les périodes de changement environnemental rapide.
5. Rétroactions éco-évolutives et bien-être humain
En ville, les changements phénotypiques peuvent affecter les fonctions écosystémiques. Certaines sont liées au bien-être humain.
6. Conclusion
Villes = laboratoire d'étude des dynamiques éco-évolutives, interactions, niches écologiques et rétroactions éco-évolutives.
Besoin d'études standardisées permettant la comparaison à grande échelle.
L'Homme évolue aussi, quand deviendra-t-il Homo urbanus?
Rigueur de la review
Ce que cette review apporte au débat
L'urbanisation peut entrainer l'apparition d'une divergence génétique, mais aussi l'apparition de nouveaux comportements.
La plasticité phénotypique rentre en jeu dans ces processus, mais peut être le moteur d'un isolement reproducteur.
Cependant, même si la villes peuvent permettre l'apparition d'une certaine diversité, certaines populations ont une grande probabilité d'extinction étant donné leur faible diversité génétique.
L'urbanisation peut entrainer l'apparition d'une divergence génétique, mais aussi l'apparition de nouveaux comportements.
La plasticité phénotypique rentre en jeu dans ces processus, mais peut être le moteur d'un isolement reproducteur.
Cependant, même si la villes peuvent permettre l'apparition d'une certaine diversité, certaines populations ont une grande probabilité d'extinction étant donné leur faible diversité génétique.
Remarques sur la review
Les tableaux fournis donnent de nombreux exemples et références intéressantes.
Les tableaux fournis donnent de nombreux exemples et références intéressantes.
Dernière modification il y a plus de 8 ans.