Submitted by Renata Lopes (renatasil82@gmail.com) on 2017-05-16T12:20:41Z No. of bitstreams: 1 cristianoferraraderesende.pdf: 1487750 bytes, checksum: df886d8f9947076302c4078f4a93546e (MD5) / Approved for entry into archive by Adriana Oliveira (adriana.oliveira@ufjf.edu.br) on 2017-05-17T16:14:20Z (GMT) No. of bitstreams: 1 cristianoferraraderesende.pdf: 1487750 bytes, checksum: df886d8f9947076302c4078f4a93546e (MD5) / Made available in DSpace on 2017-05-17T16:14:20Z (GMT). No. of bitstreams: 1 cristianoferraraderesende.pdf: 1487750 bytes, checksum: df886d8f9947076302c4078f4a93546e (MD5) Previous issue date: 2016-08-22 / CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / FAPEMIG - Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de Minas Gerais / Syzygium jambos (L.) Alston é uma espécie da família Myrtaceae, conhecida popularmente como “jambo-rosa” e originária da Ásia Tropical. Apresenta grande plasticidade fenotípica a condições ambientais contrastantes e uma elevada capacidade invasora, sendo capaz de adaptar-se tanto a áreas abertas quanto de dossel fechado. Seus indivíduos formam uma copa densa, impedindo a colonização de plantas nativas e o estabelecimento de espécies mais dependentes de luz. É, por isso, de grande importância ecológica. Apesar de ser uma espécie invasora de diversas ilhas oceânicas e áreas continentais tropicais, trabalhos que visem entender os mecanismos ecofisiológicos subjacentes a essa capacidade são inexistentes. Dessa forma, objetivou-se descrever as alterações morfológicas, bioquímicas e metabólicas de plantas de S. jambos cultivadas em diferentes condições de luminosidade e fertilização, além de verificar a viabilidade da utilização do clorofilômetro portátil SPAD-502 na determinação indireta dos teores de pigmentos fotossintéticos foliares. Para tal, sementes foram coletadas de um indivíduo estabelecido no Instituto de Ciências Biológicas da UFJF e germinadas, período durante o qual a mobilização de carboidratos cotiledonares foi avaliada. As sementes foram plantadas em copos descartáveis, e após o crescimento até cerca de 11 cm foram transplantadas para vasos de 25 L, preenchidos com substrato formado por terra e areia (controle), substrato adicionado de esterco bovino e um terceiro com adição de adubo químico. As plantas foram transferidas para diferentes ambientes luminosos, denominados de baixa radiação (BR), radiação intermediária (RI) e alta radiação (AR), permanecendo por cerca de 11 meses. Os resultados do presente trabalho demonstraram importantes respostas adaptativas das plantas de S. jambos aos diferentes ambientes luminosos, como, por exemplo, menor desenvolvimento da parte aérea, maior alocação de biomassa nas raízes, menor comprimento de internódios e a presença de folhas em posição mais vertical em plantas a pleno sol. Por sua vez, as plantas sob baixas radiações apresentaram folhas com áreas maiores, além de teores de pigmentos fotossintéticos significativamente maiores, que as plantas sob maiores intensidades luminosas. Houve correlação positiva significativa entre os teores de pigmentos fotossintéticos aferidos espectrofotometricamente e os índices SPAD obtidos com auxílio do clorofilômetro portátil, validando sua utilização na quantificação indireta desses teores em plantas de S. jambos. Com relação ao metabolismo antioxidativo, foram evidenciadas diferentes estratégias de combate à geração de espécies reativas de oxigênio. De forma geral, ressalta-se a maior atividade de enzimas antioxidativas nos ambientes mais sombreados, bem como a maior produção de carotenoides nas folhas desenvolvidas a pleno sol. Os parâmetros fotossintéticos e de fluorescência evidenciaram importantes respostas à variação na luminosidade. Independentemente do ambiente luminoso, as plantas de S. jambos apresentaram crescimento e desenvolvimento, permanecendo viáveis. Os dados do presente trabalho nos permitem concluir que os atributos morfológicos, fisiológicos e bioquímicos apresentados pela espécie invasora Syzygium jambos em condições contrastantes de luminosidade são de grande importância na sua aclimatação e permanência em ambientes naturais diversos, contribuindo para a sua capacidade invasora. / Syzygium jambos (L.) Alston is a species of the Myrtaceae family, popularly known as “rose-apple” and originated in tropical Asia. It has great phenotypic plasticity to contrasting environmental conditions and high invasiveness, being able to adapt to both open areas as closed canopy. Its individuals form a dense crown, preventing colonization of native plants and the establishment of more light dependent species. It is therefore of great ecological importance. Despite being an invasive species in many tropical oceanic islands and continental areas, works aimed at understanding the ecophysiological mechanisms underlying this capacity are scarce. Thus, this study aimed to describe the morphological, biochemical and metabolic alterations in S. jambos plants grown under different light conditions and fertilization systems, and verify the feasibility of using the SPAD-502 chlorophyll meter in indirect determination of the levels of leaf photosynthetic pigments. For that, seeds were collected from one individual established in the Institute of Biological Sciences of UFJF and placed to germinate, during which the mobilization of cotyledon carbohydrates was assessed. The seeds were planted in plastic cups, and after raising to about 11 cm they were transplanted into pots of 25 L, filled with substrate formed by land and sand (control), substrate added with bovine manure and a third with the addition of chemical fertilizer. The plants were transferred to different light environments, called low radiation (BR), intermediate radiation (RI) and high radiation (AR), where they stood for about 10 months. The results of this study showed significant adaptive responses of S. jambos plants to different light environments, such as lower development of the aerial part, higher allocation of biomass in the roots, shorter internodes and the presence of leaves in a more vertical position in plants at full sun. In turn, plants under low radiation showed leaves with larger areas than plants under higher light intensities, in addition to significantly higher levels of photosynthetic pigments. There was a significant positive correlation between the levels of photosynthetic pigments measured spectrophotometrically and the SPAD indices, obtained with the help of chlorophyll meter, validating its use in indirect quantification of these levels in S. jambos plants. Regarding the antioxidative metabolism, there were different strategies to combat the formation of reactive oxygen species. Overall, the study highlights the increased activity of antioxidant enzymes in shadier environments, as well as increased production of carotenoids in the leaves developed in full sun. The photosynthetic and fluorescence parameters showed significant responses to changes in light condition. Regardless of the ambient light, plants of S. jambos showed growth and development while remaining viable. The present data allow us to conclude that the morphological, physiological and biochemical attributes presented by the invasive species Syzygium jambos in contrasting light conditions are of great importance for their acclimation and permanence in different natural environments, contributing to its invasiveness.

Nos recherches abordent, par une approche multidisciplinaire, l’écologie spatiale et la dynamique d’invasion du ravageur de l’épicéa Ips typographus (Coleoptera :Scolytinae) en Belgique. Bien que cette espèce ne puisse pas être considérée au sens strict comme invasive en Belgique où elle est implantée depuis le milieu du 19ème siècle, de très vraisemblables introductions de souches exotiques en provenance de Russie et des Pays baltes, en font un modèle exceptionnel pour l’étude de ces processus.<p><p>Une analyse en milieu urbain, suivant des transects centre-périphérie, a d’une part suggéré l’introduction probable de ces souches exotiques et d’autre part permis d’étudier ce ravageur forestier dans un milieu qui lui est a priori défavorable. Il en résulte que, malgré un effet de la structure urbaine sur l’abondance du scolyte, sa présence a été observée partout, y compris dans les zones densément bâties du centre de Bruxelles. Cela suggère, en terme de dispersion, que cette espèce est capable d’atteindre des arbres isolés, et en terme d’infestation, que tout épicéa constitue un hôte potentiel tant en milieu forestier qu’en milieu ouvert ou urbain.<p><p>Une étape préliminaire dans l’estimation des risques liés aux invasions biologiques est d’effectuer une analyse de filière, afin d’analyser les différentes voies d’introduction et les risques liés aux pays d’origine des marchandises importées. Sur base de l’analyse de l’ensemble des sources de données statistiques disponibles, nous avons déterminé l’ampleur du commerce de grumes d’épicéa entre l’est de l’Europe et la Belgique, les modes de transport utilisés, les origines et destinations des grumes, ainsi que la variabilité de la localisation et du nombre des différents points d’entrée de ces marchandises sur le territoire belge d’une année à l’autre, depuis le début des importations en 1996. Notre analyse illustre les difficultés inhérentes à ce genre d’étude, particulièrement au niveau de la disponibilité des données à une échelle appropriée.<p> <p>Par une approche de modélisation, nous avons envisagé différents scénarios de dispersion de souches introduites d’Ips typographus afin d’estimer l’expansion de celles-ci en Belgique.<p>Notre modèle a permis de mettre en évidence l’importance de la bonne connaissance de certains paramètres biologiques caractétistiques de l’espèce étudiée (phénologie, capacité de dispersion, taux de croissance). Par ailleurs, les volumes d’importation et la localisation des points d’entrée des marchandises semblent jouer un rôle secondaire.<p><p>Enfin, nous avons utilisé des marqueurs génétiques afin d’essayer de prouver l’introduction de souches russes et baltes du scolyte de l’épicéa en Belgique. Des échantillons ont été collectés dans neuf pays européens ainsi que sur l’ensemble du territoire wallon. La structure génétique observée n’a pas permis de mettre en évidence une différenciation entre les populations de l’est et de l’ouest de l’Europe. La présence d’haplotypes communs à l’est et à l’ouest rejoint l’hypothèse d’une homogénéisation des populations en relation avec le large pouvoir de dispersion du typographe. Cependant, un grand nombre de mutations a été observé entre 2 haplotypes. Des introductions d’origines lointaines telles que la Sibérie ne sont donc pas improbables.<p><p>Les résultats détaillés de chacune de ces études sont développés dans les différents articles constituant cette thèse. La discussion générale met ceux-ci en relation et aborde les perspectives découlant de nos recherches. / Doctorat en sciences, Spécialisation géographie / info:eu-repo/semantics/nonPublished

Cette recherche a été réalisée grâce à l'aide financière du Programme Innov'action agroalimentaire de l'entente Cultivons l'Avenir 2 conclue entre le Ministère de l'Agriculture, des Pêcheries et de l'Alimentation du Québec (MAPAQ) et Agriculture et Agri-Food Canada. / La drosophile à ailes tachetées s’avère être un ravageur exotique particulièrement dommageable pour les cultures de petits fruits puisqu’elle s’attaque aux fruits en murissement. Depuis son invasion des continents américain et européen en 2008, ses populations sont contrôlées majoritairement avec des insecticides chimiques. L’objectif de cette étude était d’explorer le potentiel de la technique des insectes stériles (TIS) comme approche de lutte à la drosophile à ailes tachetées, d’abord en irradiant des pupes à différentes doses pour identifier la dose optimale pour la stérilisation des mâles et, par la suite, en évaluant les capacités reproductives de ces mâles irradiés. En premier lieu, il a été observé que l’irradiation n’avait pas d’effet significatif sur l’émergence, la malformation et la longévité des adultes à chacune des doses testées. Suite à l’accouplement de mâles irradiés avec des femelles saines, deux équations ont été obtenues permettant d’établir une relation entre la dose d’irradiation et un taux d’éclosion des œufs et leur survie jusqu’au stade adulte. Ces résultats ont permis de choisir la dose de 120 Gy comme dose d’irradiation pour la drosophile à ailes tachetées dans un contexte de TIS. Les capacités reproductives des mâles irradiés à cette dose ont ensuite été comparées à celles des mâles non-irradiés. Les mâles irradiés se sont révélés significativement aussi efficaces que les mâles non-irradiés pour accoupler et transmettre du sperme aux femelles en absence de compétition. En conditions de compétition, le succès d’accouplement par le mâle irradié a été de 37,5% et de 62,5% par le mâle non-irradié, mais sans différence significative. Puis, une expérience sur le ré-accouplement des femelles a conclu que celui-ci était peu fréquent et n’était pas influencé significativement par l’irradiation des mâles. / Spotted wing drosophila is an exotic pest especially damaging to berry crops because of its ability to lay eggs inside ripening fruits. Since its invasion of North America and Europe in 2008, its populations are controlled mainly with chemical insecticides. The objective of this study was to explore the potential of the sterile insect technique (SIT) as a control method for the spotted wing drosophila, first by irradiating pupae at different doses to identify the optimum dose for male sterilization, and secondly by evaluating the reproductive capacities of these irradiated males. First, it was observed that irradiation had no significant effect on emergence, malformation and longevity of adults at any of the doses tested. Following mating of irradiated males with healthy females, two equations were obtained to establish a relation between the irradiation dose and the egg hatch rate, and the survival rate to the adult stage. These results made it possible to choose the dose of 120 Gy as the irradiation dose for the spotted wing drosophila in an SIT context. The reproductive capacities of males irradiated at this dose were later compared with those of non-irradiated males. Irradiated males were shown to be significantly as effective as non-irradiated males to mate and transfer sperm to females in absence of competition. In competitive conditions however, the success of irradiated males was of 37.5% and of 62.5% for the non-irradiated males, but without significant difference. Then, an experiment on the re-mating of the females concluded that it was infrequent and was not significantly influenced by the irradiation of the males.

Abstract The life histories of ectoparasites are shaped by both host and off-host environment. A suitable host is primarily needed during reproduction, whereas juvenile stages outside the host are directly exposed to environmental variability. Viviparity, i.e. the development of an embryo inside the body of the mother resulting in large offspring size, increases offspring survival. The production of large offspring has its consequences in terms of high variation in offspring age and in the environment that each young individual will face. I used a viviparous ectoparasite, the deer ked (Lipoptena cervi), to investigate the consequences of long reproductive lifespan and varying offspring environment on offspring life-histories and seasonal adaptations. Offspring life-histories varied seasonally. I showed that the resources provided by the deer ked females determine offspring performance throughout its off-host period. Offspring size increased towards the spring and the end of the reproductive period, and simultaneously offspring survival and cold tolerance increased. Seasonal variation in offspring size did not reflect the resources that would guarantee offspring survival during the longest diapause or the highest cold tolerance during the harshest winter period. Diapause intensity varies with birth time according to the expected length of the winter ahead. However, the deer ked pupae, regardless of their age, overwinter at an opportunistic diapause, which may be terminated rapidly only by an exposure to high temperature. Contrary to general observations, photoperiod has no role in regulating the seasonal shifts of the deer ked. Neither is high cold tolerance associated only with diapause, but it remains high through four seasons, also in the active developmental and adult stages. I also evaluated the effects of life-history variation on the invasion potential of the deer ked. I conducted a large-scale transplant experiment to test the survival and pupal development at and beyond the current range. I found that the lower spring and summer temperatures and the shorter growth season in the north cause a deterioration in pupal performance and shorten the flight period. However, the colder climate may not totally prevent further spread. A more important factor that will affect deer ked invasion is host availability, and especially in Finland, the density of the moose population. Seasonal variation in offspring life histories in viviparous ectoparasites differs from the variation patterns reported in most invertebrates. This may be due to the extremely large offspring size and to the fact that maternally derived resources determine offspring performance through the entire off-host period. Variation in offspring performance is thus determined by maternal resources and seasonal variation in the condition of the moose. / Tiivistelmä Useimpien ulkoloisten elinkierto on riippuvainen isännästä ja isännän ulkopuolella kasvavien jälkeläisten kohtaamista ympäristöoloista. Viviparia eli jälkeläisen kehitys naaraan sisällä ja siitä usein seuraava suuri jälkeläiskoko parantavat jälkeläisten selviytymistä. Suurten jälkeläisten tuottaminen pitkällä aikavälillä johtaa siihen, että eri-ikäiset jälkeläiset kohtaavat vuodenajasta riippuen hyvin erilaiset olosuhteet. Väitöstyössäni tarkastelin Suomessa nopeasti yleistyneen hirvieläinten ulkoloisen, hirvikärpäsen (Lipoptena cervi), avulla, mitä seurauksia viviparialla, pitkällä lisääntymiskaudella ja ympäristön vuodenaikaisvaihtelulla on jälkeläisten elinkierto-ominaisuuksiin. Väitöskirjatyössäni havaitsin, että hirvikärpäsjälkeläisten elinkiertopiirteet vaihtelevat jälkeläisen syntymäajan mukaan. Osoitin myös, että hirvikärpäsnaaraan jälkeläisilleen tarjoamat ravintovarat määrittelevät jälkeläisten isännästä riippumattoman elinkierron aikaisen menestyksen. Jälkeläisten keskimääräinen koko kasvoi lisääntymiskauden edetessä talvesta kohti kevättä, jolloin myös selviytyminen ja kylmänsietokyky paranivat. Jälkeläiskoon vuodenaikaisvaihtelu ei näin ollen vastaa jälkeläisten tarvitsemia resursseja suhteessa talvehtimisen pituuteen eikä korreloi koville talvipakkasille altistumisen todennäköisyyden kanssa. Lepotilan keston määrittelevä diapaussin syvyys vaihteli syntymävuodenaikaa vastaavasti. Diapaussin havaitsin kuitenkin olevan ensisijaisesti opportunistinen, jolloin pelkästään korkea lämpötila voi nopeasti päättää lepotilan kaikenikäisillä yksilöillä. Vastoin yleisiä käsityksiä valorytmi ei vaikuta diapaussin säätelyyn. Vastoin ennakko-odotuksia kylmänsietokyky säilyy korkeana vuoden ympäri ja kaikissa tutkituissa elinkierron vaiheissa. Sovelsin tutkimieni elinkiertopiirteiden vaikutusta myös lajin invaasiokykyyn, ja tutkin istutuskokeen avulla koteloiden selviytymistä ja kehitystä nykyisellä esiintymisalueella ja sen pohjoispuolella. Alhaisemmat kevät- ja kesälämpötilat sekä lyhyempi kasvukausi vähentävät aikuiseksi selviytymistä ja lyhentävät lentoaikaa syksyllä. Ilmastotekijöiden suhteen hirvikärpänen voisi esiintyä nykyistä pohjoisempana. Tärkein tekijä hirvikärpäsen leviämistä tarkasteltaessa on kuitenkin sopivien isäntäeläimien saatavuus ja Suomen oloissa erityisesti hirven eli hirvikärpäsen pääisännän kannan tiheys. Tutkimukseni perusteella ulkoloisten vivipariasta seuraava jälkeläisten elinkiertopiirteiden ajallinen vaihtelu eroaa muiden selkärangattomien vastaavasta vaihtelusta. Yhtenä syynä eroihin lienee se, että hirvikärpäsnaaras tuottaa erityisen suuria jälkeläisiä ja että jälkeläiset puolestaan ovat täysin riippuvaisia emon antamista resursseista. Emon lisääntymisresurssit ja hirven kunnon vuodenaikaisvaihtelu vaikuttavat mahdollisesti siihen, minkälaisia jälkeläisiä hirvikärpänen milloinkin kykenee tuottamaan.

L'azote est souvent considéré comme le premier facteur limitant la croissance des plantes terrestres (Vitousek & Howarth, 1991a; LeBauer & Treseder, 2008). Ainsi, les études sur le contrôle du fonctionnement microbien et la sélection des microorganismes des sols par les plantes se sont principalement intéressées au cycle de l'azote (N) (Chapman et al., 2006). Certaines plantes peuvent inhiber la nitrification ou la minéralisation de l'azote des sols par la libération de métabolites secondaires. Cependant, bien que la dénitrification soit considérée comme une voie majeure de perte d'azote des sols (25-90%) (van der Salm et al., 2007; Radersma & Smit, 2011), l'inhibition de la dénitrification par les métabolites secondaires de plantes n'a jamais été démontrée. Or il a été constaté à de nombreuses reprises qu'aux voisinages de certaines plantes la dénitrification du sol était réduite. C'est le cas du complexe d'espèces Fallopia spp. pour lequel les principaux facteurs connus pour influencer ce processus ne pouvaient expliquer cette réduction (Dassonville et al., 2011). Nos résultats démontrent pour la 1ière fois que les plantes (ici Fallopia) peuvent inhiber la dénitrification par la libération de procyanidines de type B qui induisent en anaérobiose des modifications physiologiques chez les dénitrifiants. Selon les sols, les communautés peuvent être plus ou moins sensibles notamment en fonction de leur exposition précédente à Fallopia spp.. Nos résultats apportent de nouvelles connaissances sur les interactions entre plantes et microorganismes et améliorent notre compréhension sur la capacité des plantes à modeler le fonctionnement microbien des sols / Nitrogen is often considered as the first limiting factor of plant growth (Vitousek & Howarth, 1991a; LeBauer & Treseder, 2008). Thus studies on plant-driven microbial functioning and selection by secondary metabolites have mostly focused on the effect of plant on the nitrogen (N) cycle (Chapman et al., 2006). Some plants can inhibit the nitrification and the nitrogen mineralization processes in soils through the release of secondary metabolites (Subbarao et al., 2009; Dietz et al., 2013; Heumann et al., 2013). However, while denitrification is considered as a major way of N losses in soils (25-90%) (van der Salm et al., 2007; Radersma & Smit, 2011), the denitrification inhibition by plant secondary metabolites was never demonstrated. However, it has been observed several times that the denitrification in soils near some species was reduced. The invasive complex species Fallopia spp. was shown to reduce denitrification in soils without affecting principal factors known to control this process (Dassonville et al 2011). Our, results demonstrate for the first time, that plants (here Fallopia spp.) can inhibit denitrification through the release of B-type procyanidins that induce physiological changes in denitrifying bacteria under anaerobic conditions. These compounds affect specifically the membrane-bound NO3-reductase through conformational changes. Less sensitive soils denitrifying communities may be selected in soils previously exposed to Fallopia spp. Our finding provides new insight into plant-soil interactions and improves our understanding of plants abilities to shape microbial soil functioning

Philosophiae Doctor - PhD / Moss frogs are restricted to permanently moist terrestrial habitats in the south-western Cape Fold Mountains. There is a very close association between Arthroleptella distribution and Table Mountain Sandstone. Suitable habitats are generally occupied by allopatric populations of moss frogs. Comprehensive spatial sampling of moss frogs (genus Arthroleptella) in the Cape Floristic Region biodiversity hotspot yielded 192 new distribution records; 5 842 advertisement calls from 240 individual male frogs; 31 Rag-1,76 16S, 54 12S sequences and morphological measurements of 90 specimens. There are many differences in male advertisement call and genetic sequences between populations on different mountain ranges, even over small distances. A mitochondrial and nuclear gene phylogeny of the southern African Pyxicephalidae places Natalobatrachus as the sister genus to Arthroleptella. Application of a Bayesian relaxed molecular clock model indicates that Arthroleptella arose between 20 and 39 Ma. Phylogenetic trees return two main clades within Arthroleptella: one consists of species which exhibit chirp-like calls and the second contains species with longer calls composed of a series of clicks. These two clades diverged between 19 and 22 Ma. There is a general pattern of strong phylogeographic structure with many small, isolated populations. Three species are identified within the Chirping clade and seven in the Clicking clade, including three undescribed species. This population structure is a result of the patchy distribution of suitable habitat and low vagility of the moss frogs.The distribution and speciation of moss frogs has been affected by drying and cooling climate change, changing geomorphology over the last 20 Ma and the increasing prevalence of fire over the last 5 Ma. An assessment of the threat status of each species according to IUCN criteria categorised one species as Least Concern, seven as Near Threatened, one as Vulnerable and one as Critically Endangered. The primary threats to Arthroleptella are invasive alien plants and increased fire frequencies and intensities.

Depuis plus d'une vingtaine d'années, les espèces invasives ont été hissées au rang des problèmes publics majeurs en raison de leurs effets sur l'environnement, l'économie ou la santé. L'objectif général de cette thèse est d'identifier les facteurs naturels et humains conduisant à attribuer au cours du temps le statut public d'espèce invasive à certaines espèces et dans certains contextes, à travers le cas de l'ajonc d'Europe (Ulex europaeus) sur l'île de La Réunion (Océan Indien). Ce travail se structure en trois parties : (i) une comparaison des caractéristiques biologiques de l'ajonc entre La Réunion, où il est déclaré invasif, et la France métropolitaine, d'où est-il originaire, (ii) une analyse historique de sa dynamique d'expansion géographique et des facteurs naturels et humains qui l'ont favorisée, et (iii) une étude de la construction des statuts publics qui lui ont été attribués depuis son introduction. Les résultats ont révélé une évolution biologique entre des populations d'ajonc de France et de La Réunion sur le taux et la vitesse de germination, et la production et dispersion des graines. Couplée à une croissance des individus plus rapide précédemment démontrée, ceci suggère que les capacités de colonisation de l'ajonc sont plus importantes dans l'île que dans sa zone d'origine. Ces capacités ont favorisé son expansion géographique dans les milieux agricoles et naturels, en interaction avec les usages du sol, les pratiques agricoles et les savoir-faire liés à l'ajonc. Ces éléments découlent eux-mêmes du contexte socio-économique global à l'œuvre, de l'échelle européenne à l'échelle de l'exploitation agricole familiale. La construction et publicisation du statut invasif de l'ajonc dans l'île résulte d'une combinaison entre ces éléments écologiques et les éléments sociologiques suivants : une nouvelle lecture scientifique écologique du monde à l'échelle globale, et, à l'échelle régionale, des jeux d'acteurs complexes autour de la gestion des milieux naturels protégés. Ces résultats mettent une fois de plus en évidence l'importance des approches interdisciplinaires pour appréhender les objets foncièrement hybrides, produits de nature et de culture. / For over twenty years, invasive species have been raised to the rank of major public problems because of their effects on the environment, economy and health. The main objective of this PhD thesis is to identify natural and human factors leading to attribute over time the public status of invasive species to certain species and in certain contexts, through the case of gorse (Ulex europaeus) on the island of La Réunion (Indian Ocean). This work have a three-part structure: (i) a comparison of biological characteristics of gorse between La Reunion, where it is called / declared invasive, and France, its native range, (ii) a historical analysis of its geographic expansion through natural and human factors, (iii) a study of the construction of public status attributed to gorse since its introduction on the island. The results showed a biological evolution between gorse populations of France and La Reunion related to germination rate and velocity, and seed dispersal. Coupled with a faster growth of individuals previously demonstrated, this suggest that colonization capacities of gorse are more important in the invasive region than in its native region. These capacities have favoured its geographic expansion in agricultural and natural environments, in interaction with the uses, agricultural practices and land uses, which themselves result from the overall socio-economic context from European scale to family farming scale. The construction and publicizing of the invasive status of gorse on this island is a combination between these ecological features and sociological elements: a new ecological vision of the world on a global scale, and, on a regional scale, social interactions between stakeholders about the management of protected natural areas. These results demonstrate one more time the importance of interdisciplinary approaches to understand the fundamentally hybrid object, product of nature and culture.

Invasive species are a top threat to global biodiversity. Lionfish (Pterois volitans/miles) are a marine invasive predator that are now established in the Western Atlantic, Caribbean Sea and Gulf of Mexico. Studies that have documented impacts of lionfish suggest they can reduce fish recruitment and native species biomass by up to 80%. Research on lionfish impacts, biology and ecology is heavily focused in tropical and subtropical systems, with considerably less research effort occurring in the temperate regions of their invaded range, such as the South Atlantic Bight. Lionfish life history estimates are important to modeling lionfish population growth, modeling future dispersal and evaluating the efficacy of different removal strategies. Since lionfish life history will vary with a suite of environmental, biological and ecological factors, estimates of lionfish life history should be collected in all regions of their invaded range. The purpose of this study was to collect baseline information of lionfish biology and ecology in the southern portion of the South Atlantic Bight, an unstudied region for this species. As such, chapter one uses a quantitative approach to determine lionfish life history estimates important to management. Some important results of chapter one are: lionfish are recruiting at one main time throughout the year, growth changes seasonally and the population is relatively young (< 3 years of age). Chapter two takes the first step in determining lionfish impacts in this region by quantifying their diet. The main conclusion of this chapter is that round scad (Decapterus punctatus), sand perch (Diplectrum formosum) and black sea bass (Centropristis striata) are the most important prey items in the lionfish diet. Black sea bass are an important fishery in the South Atlantic Bight, and lionfish could be negatively affecting recruitment. Together, these chapters provide important insight into lionfish ecology in this region and in general.

Résumé : La biologie évolutive permet de comprendre et de retracer l'origine des espèces ou des populations, de comprendre leurs dispersions dans différentes zones et d'analyser les différentiations résultant de ces évolutions. L'invasion biologique et les espèces envahissantes en général sont de bons modèles pour étudier et comprendre l'adaptation à de nouveaux environnements. Plasmodium falciparum, un protozoaire parasite agent du paludisme, a envahit de nouvelles populations hôtes et de nouvelles espèces de vecteurs à plusieurs reprises. Notre objectif était d'étudier (i) l'introduction, l'origine et la distribution de P. falciparum dans des environnements radicalement différents : dans une nouvelle aire géographique tout d'abord (en Amérique du Sud) puis dans une nouvelle espèce hôte (chez les primates) et (ii) de déterminer les gènes potentiellement impliqués dans l'adaptation à ces nouveaux environnements. Ces questions ont été abordées à travers différentes approches réunissant des analyses de génétique des populations, de phylogéographie ainsi que des analyses phylogénétiques. Les résultats obtenus démontrent pour la première fois que, P. falciparum a été introduit par l'homme au moins à deux reprises en Amérique du Sud à partir de l'Afrique. Cette thèse a aussi permis de démontrer pour la première fois que ce parasite circule naturellement chez les primates non-humains. L'analyse des patrons de sélection sur des gènes candidats jouant un rôle dans l'invasion des hématies par le parasite a été réalisée afin de déterminer si des évolutions adaptatives particulières avaient opérées sur ces gènes dans ces nouveaux environnements. L'ensemble de nos résultats démontrent que P. falciparum peut être considéré comme une espèce envahissante et que ce parasite n'est en fait pas spécifique à l'homme. L'ensemble de notre travail nous a permis d'avancer dans la connaissance de ce modèle biologique en termes de stratégie d'émergence ou de réémergence dans différents environnements. Nos résultats soulignent les changements qui ont opéré dans la distribution géographique et l'émergence du spectre d'hôte utilisé par P. falciparum au cours de son histoire évolutive passée et présente ce qui peut laisser craindre d'autres évolutions à l'avenir.Mots clés : Invasion biologique, espèce invasive, parasite, origine, adaptation, sélection, maladies émergente, Plasmodium falciparum, Amérique du Sud, génétique des populations, phylogéographie, marqueurs moléculaires, singes. / Abstract: The evolutionary biology allows to understand and to trace the origin of species or populations, to understand their dispersions in different areas and analyse the resulting differentiation of these developments. The biological invasion and invasive species, in general, are good models to study and understand the adaptation to new environments. Plasmodium falciparum, a protozoan parasite, agent of the malaria, invades a new host and new vector species at several times. The objective of this thesis was to analyse (i) introduction, origin and distribution of P. falciparum in radically different environments; first, a new geographical area (South America); second, a new host species (in primates); and (ii) identify genes potentially involved in adaptation to new environments. I addressed these questions using different approaches, including population genetics, phylogeographic analyses, and also phylogenetic analyses. The results demonstrate for the first time, P. falciparum has been introduced by humans at least twice in South America from Africa. This thesis has also demonstrated for the first time that this parasite circulates naturally in nonhuman primates. The analysis of the patterns of the selection on candidate genes play a role in the invasion of erythrocytes by the parasite was performed to determine if adaptive evolutions were occur on these specific genes in these new environments. Overall, our results demonstrate that P. falciparum can be considered an invasive species and that parasite is not specific to humans. All of our work allowed us to advance in the knowledge of the biological model in terms of strategy emergence or reemergence in different environments. Our results highlight the changes that have taken place in the geographical distribution and the emergence of host range used by P. falciparum during its evolutionary history, past and present which may raise concerns of other developments in the future. Keywords : Biological invasion, invasive species, parasite, origin, adaptation, selection, emerging infectious diseases, Plasmodium falciparum, South America, population genetics, phylogeography, molecular markers, apes.

Les changements climatiques ont un impact sur quasiment toutes formes de vie. Des augmentations des moyennes de température ainsi que desfluctuations peuvent causer un stress, particulièrement chez les ectothermes aquatiques sessiles tels que les moules d’eau douce. Cependant, certaines espèces semblent mieux faire face à ces températures stressantes que d’autres. La tolérance au stress thermique peut par exemple expliquer le succès de certaines espèces envahissantes. Il est connu que les mitochondries peuvent jouer un rôle clé dans l’établissement de la thermo-tolérance des ectothermes. Dans cette étude, nous avons visé à caractériser la thermo-tolérance mitochondriale chez des moules d’eau douce endémiques et invasives. À travers l’utilisation de la respirométrie à haute résolution, nous avons analysé la respiration mitochondriale de deux espèces de moules d’eau douce exposées à plusieurs températures différentes. Nous avons remarqué que la moule invasive Dreissena bugensis possédait un métabolisme mitochondrial moins thermo-tolérant que la moule endémique Elliptio complanata. Cette lacune au niveau de la tolérance a été liée à une dépression métabolique aérobique plus marquée à des températures élevées. Ces résultats pourraient potentiellement être associées avec les traits de caractéristiques de vie de ces espèces, car D. bugensis est plus adaptée à des environnements instables dans lesquels les pressions de sélection pour des adaptations de résistance sont réduites. Nos résultats s’ajoutent à la littérature grandissante qui caractérise le métabolisme mitochondrial de plusieurs espèces aquatiques face aux changements climatiques / Climate change is impacting many, if not all, forms of life. Increases in extreme temperature fluctuations and average temperatures can cause stress, particularly in aquatic sessile ectotherms such as freshwater mussels. However, some species seem to thrive more than others in face of temperature-related stressors. Thermal tolerance may for example explain invasive species success. It is also known that mitochondria can play a key role in setting an ectothermic species’ thermal tolerance. In this study, we aimed to characterize the mitochondrial thermo-tolerance in invasive and endemic freshwater mussels. With the use of high-resolution respirometry, we analyzed the mitochondrial respiration of two freshwater bivalve species exposed to a broad range of temperatures. We noticed that the invasive dreissenid Dreissena bugensis displayed a less thermo-tolerant mitochondrial metabolism than the endemic unionid Elliptio complanata. This lack of tolerance was linked with a more noticeable depression of aerobic metabolism at elevated temperatures. These findings may be associated with the life history traits of both species, as D. bugensis is more adapted to unstable habitats, where selection pressures for resistance adaptations are reduced. Our findings add to the growing body of literature characterizing the mitochondrial metabolism of many aquatic ectotherms in the context of climate change.