Identifier les leviers permettant de stimuler la régulation naturelle des bioagresseurs tout en préservant la biodiversité est indispensable pour concevoir des paysages agricoles fonctionnels. A partir d’une méta-analyse et d’une étude empirique reposant sur 42 parcelles viticoles localisées dans Nouvelle Aquitaine (France), nous avons cherché à évaluer l’impact du déploiement de l’agriculture biologique à de large échelles spatiales sur 1) les communautés d’ennemis naturels, 2) les services de régulation naturelle, 3) les taux d’infestation par les bioagresseurs. Dans ce travail, nous avons montré que la proportion d’agriculture biologique est un facteur structurant plus les communautés d’ennemis naturels que la proportion d’habitats semi-naturels dans le paysage. De plus, nous avons montré que les communautés de bioagresseurs rencontrées dans les vignes ne sont pas influencées par la proportion d’agriculture biologique alors qu’elles répondent plutôt négativement à la proportion d’habitats semi-naturels. Par ailleurs, nous avons montré que l’agriculture biologique, à l’échelle globale et indépendamment du type de culture considérée est un système de culture stimulant la régulation naturelle des bioagresseurs. En viticulture, elle permet de réduire l’utilisation des produits phytosanitaires, comparé à l’agriculture conventionnelle. Enfin, nos analyses ont révélé qu’au-delà de la différence de systèmes de culture, un certain nombre de facteurs locaux (e.g., âge des parcelles, fréquence de traitements, productivité) permettent d’expliquer la structure des communautés d’ennemis naturels et des services de régulation naturelle des bioagresseurs. Tout en produisant des connaissances sur les processus permettant d’expliquer les assemblages des communautés d’ennemis naturels et les niveaux de services de régulation rendus, notre travail suggère des pistes pour l’aménagement des paysages viticoles permettant de concilier préservation de la biodiversité et maximisation des régulations naturelles. / Identifying landscape context and farming systems that enhance natural pest control while maintaining biodiversity is crucial to design functional agricultural landscapes. Using a meta-analysis and an empiric study based on 42 vineyards in Nouvelle Aquitaine (France), we investigated the effect of the deployment of organic farming at a landscape scale on 1) natural enemy communities, 2) natural pest control and 3) pest infestation levels. Here, we showed that the proportion of organic farming structured more natural enemy communities than the proportion of semi-natural habitats. On the opposite, pest and pathogen infestations were never influenced by the proportion of organic farming while they were negatively influenced by the proportion of semi-natural habitats. Furthermore, at a global scale and for every crop types, organic farming, per se, enhances natural pest control. In viticulture, it is less dependent of synthetic agrochemicals than conventional farming. Moreover, local factors such as the treatment frequency index, the field age and the crop productivity had important effects on natural enemy communities and natural pest control. Finally, we yielded knowledge on processes that impact natural enemy assembly and natural pest control in agrosystems. For vineyards-dominated landscapes, our work suggests some tracks for landscape planning that support biodiversity conservation and natural pest control.

Les recherches menées au cours des dernières années ont permis de mettre en évidence les nombreuses fonctions écologiques des composés organiques volatils (COVs) émis par les plantes. Cette thèse a eu pour objectif d'utiliser ces connaissances dans un cadre de protection des cultures. Nous avons essayé de poser les bases d'une stratégie de type « Push-Pull » contre la mouche du chou (Delia radicum) en utilisant des sources d'odeurs synthétiques (diffuseurs de COVs) ou des sources d'odeurs naturelles (plantes compagnes). A partir d'observations menées en plein champ nous avons sélectionné plusieurs brassicacées présentant des taux d'infestations contrastés vis-à-vis de la mouche du chou. Des expérimentations de laboratoires combinant des études comportementales et des analyses chromatographiques ont permis (i) d'établir un lien entre l'infestation et l'attractivité de certaines plantes (ii) d'identifier de nouveaux COVs potentiellement impliqués dans les prises de décisions comportementales de D. radicum. En parallèle, des études de terrain ont permis de tester l'efficacité de diffuseurs de COVs synthétiques au sein de parcelles expérimentales, que ce soit (i) pour favoriser le recrutement d'ennemis naturels (ii) attirer (composante « Pull ») ou repousser (composante « Push ») la mouche du chou. Enfin, l'utilisation de plantes pièges concentrant le ravageur semble être intéressante pour modifier la répartition de la mouche du chou à l'échelle de la parcelle en vue de protéger des cultures d'intérêt telles que le brocoli. / Volatile organic compounds (VOCs) emitted by plants are used by phytophagous, predatory and parasitoid insects to adjust behavioral decisions in complex environments. We aimed at using these ecological functions of VOCs in crop protection. We developed the first steps of a "Push-Pull" strategy toward the cabbage root fly (Delia radicum) with both dispensers of synthetic VOCs and natural blends of VOCs released by plants. We conducted a field study to select brassicaceous plants exhibiting contrasted levels of infestation toward the cabbage root fly. Laboratory bioassays combining behavioral observations and gas chromatographic analyses allowed to (i) investigate the relation between plant infestation and plant attractiveness (ii) identify novel VOCs involved in behavioral decisions of the cabbage root fly. Parallel field experiments were used to test the potential of dispensers of synthetic VOCs to (i) enhance natural enemies recruitment (ii) modify cabbage root fly behavior, attracting ("Pull" component) or repelling the pest ("Push" component). Finally, we demonstrated that attractive plants are promising for a trap crop approach enabling to redistribute cabbage root fly density at the field scale in order to protect main crop such as broccoli.

Les herbivores consomment les tissus végétaux et affectent la survie et la croissance des végétaux. Les ennemis naturels des herbivores peuvent réguler leurs populations et indirectement diminuer les dommages sur la végétation. Les relations entre plantes, herbivores et prédateurs sont liées aux caractéristiques intrinsèques des espèces végétales mais aussi influencées par la communauté végétale environnante. L'hypothèse de résistance par association stipule qu'une communauté végétale diversifiée entraîne une diminution des dégâts sur une plante cible par dilution, répulsion des herbivores et/ou favorisation des ennemis naturels. Inversement, les herbivores peuvent se concentrer sur la plante-cible dans une communauté végétale diversifiée (susceptibilité par association). L'objectif de cette thèse est d'évaluer 1) l'influence de la composition de la communauté végétale sur les herbivores et leurs dommages sur une plante-cible, 2) l'impact de la régulation des herbivores par les prédateurs et 3) les interactions entre herbivores, communauté végétale et prédateurs, et les conséquences pour les intensités d'herbivorie sur la plante-cible. Nous nous sommes focalisés sur les dommages causés par les insectes herbivores sur des plantules d'essences forestières feuillues (Betula pendula, Quercus robur et Q. ilex). La variété importante de communautés végétales, au niveau inter (essences dominantes) et intraparcellaire (présence, structure et composition), nous a permis de tester les effets du voisinage végétal sur les insectes herbivores et leurs dommages sur les plantules cibles. Les oiseaux insectivores sont les principaux prédateurs d'insectes et nous avons cherché à estimer les effets de leur exclusion sur les insectes et les conséquences pour les plantules, et ceci le long des gradients de composition du voisinage végétal. Enfin, le degré de spécialisation (spécialiste/généraliste) et le mode de vie (exo/endophyte) ont été caractérisés car ils conditionnent les réponses des insectes herbivores à la végétation voisine ainsi que la prédation avienne. Le voisinage végétal des plantules-cibles modifie la charge en herbivores et les dommages engendrés. Ces réponses sont liées à la spécialisation de l'insecte herbivore : la colonisation des plantules par les espèces spécialistes (mineuses de feuilles) est négativement affectée par la structure de la végétation locale (présence, recouvrement arbustif). Les dommages d'insectes généralistes augmentent avec la richesse spécifique des peuplements et dans les parcelles dominées par des espèces conspécifiques. Les abondances des insectes externes et leurs dommages sont régulés par les oiseaux insectivores mais cet effet indirect dépend de l'espèce de plantule-cible et de la composition de la communauté végétale. Les effets de cascade trophique sont les plus intenses dans les parcelles de pin maritime où les plantules constituent une ressource nouvelle pour les niveaux trophiques supérieurs. Plus localement, le voisinage végétal modifie la sensibilité des arthropodes à la prédation: les oiseaux insectivores bénéficient aux plantules lorsque les proies sont plus accessibles (végétation environnante supprimée).Pour conclure, une des principales richesses de ces résultats vient de la mise en évidence d'interactions très fortes existant entre les effets des oiseaux insectivores et la végétation environnante. Les effets indirects des prédateurs et directs de la végétation environnante sont très liés au degré de spécialisation des insectes phytophages et à leur mode de vie. / Herbivory is thought to depend on intrinsic plant resistance traits and negatively affect survival and growth of plants. Predators can depress herbivore populations and thereby indirectly limit the consumption of primary producers. The surrounding vegetation is also expected to modify the interactions between a focal plant, its herbivores and their natural enemies. The surrounding vegetation may disrupt the colonisation and the consumption of a focal plant by insect herbivores, providing associational resistance. Increasing diversity of neighbouring vegetation can decrease resource availability or enhance herbivores control by predators. By contrast, associational susceptibility may occur with higher levels of herbivory in a focal plant in more diverse plant communities. We tested 1) the effect of the neighbouring vegetation on the levels of herbivory on seedlings, 2) the indirect impact of predators on herbivores and subsequent herbivory, and 3) the interactions between surrounding vegetation, focal plants, herbivores and predators. We examined the damage caused by insect herbivores on three native broadleaved species. We then compared the importance of taxonomic similarity between seedlings and canopy tree species and the structure and composition of surrounding vegetation at both large- and small-scales. Birds are vertebrate predators likely to limit damage to plants and facilitate plant growth by consuming herbivorous insects. We estimated their effects by excluding them from focal plants, and compared their interactive effects with vegetation diversity or removal. The effects of surrounding vegetation and avian predation were also disentangled on concealed- vs. external-feeding guilds (predation sensitivity) and specialist- vs. generalist-insects.Surrounding vegetation of focal seedlings influences the abundance of insect herbivores and damage. Specialist insects (leaf miners) are affected by the understorey vegetation close to oak seedlings, decreasing with its presence or structural diversity. The damage caused by generalist insects depend on the large-scale composition of plant communities, and increase with tree species richness and cover or on conspecific forest habitats. Exclusion of insectivorous birds affects insect herbivory in a species-specific manner, and also greatly varies with forest habitats and presence of vegetation around focal plants. The indirect effect of bird predation on leaf damage is observed on seedlings beneath noncongeneric canopy trees. The removal of local surrounding vegetation affects the top-down effect of insectivorous birds on insect herbivores, according to their sensitivity to predation and the accessibility of preys. To conclude, our studies provide experimental evidences of interactive effects between bird predation and neighbouring vegetation on insect herbivores and levels of herbivory. These indirect effects are strongly related to the specialisation of herbivores and to their sensitivity to bird predation.

Harmonia axyridis is a ladybird native to Asia, but introduced widely as a biocontrol agent. It is invasive and detrimental to native species in North America, which meant its arrival in Britain was met with concern. Establishment was seen as an opportunity to track the spread of an invasive alien species (IAS) whilst also monitoring impacts on native species. The aims of this thesis were to examine the responses of native British ladybirds to the arrival of H. axyridis, to establish the effect of the IAS on native ladybirds when compared to other drivers, and to investigate the possible facilitation of the H. axyridis invasion by natural enemy release. Modelling ladybird distributions with life-history and resource-use traits found that species predatory on a wide range of prey families had larger range sizes than those which ate fewer prey types. This suggests that the wide diet breadth of the IAS is likely to have played a critical role in the species’ rapid spread. Dietary niche overlap between H. axyridis and native ladybirds showed positive correlation with declines of native ladybirds. This indicates that the IAS is playing an important role, but the significance of urbanisation suggests habitat destruction is also significant. Abundance of H. axyridis was influenced by habitat type and aphid abundance, but not by the native ladybird community, suggesting the spread of the IAS will not be slowed by biotic resistance. Harmonia axyridis is attacked by native parasitoids, but at a much lower rate than is the native Coccinella septempunctata, in line with natural-enemy release theory. There was no evidence of attack rate increasing with time since arrival in an area. Overall, H. axyridis is an extremely successful IAS, with detrimental effects on native ladybirds which are likely to continue.

During last century rising populations and changed market preferences have led to large structuralchanges in agriculture in the developed world. Most conventional cultivation methods involve theproduction of few monoculture crops within a homogenous landscape, where pesticides and inorganicfertilizers are used to increase yields. The cereal aphid Rhopalosiphum padi (L.) is a pest in cerealsresulting in large economic losses for farmers throughout Europe, and are currently removed withchemical pest control. However, the pesticides also affect existing ecosystem services like potentiallypest-controlling insects as well as the surrounding environment negatively. According to previousstudies higher landscape diversity leads to a higher diversity of natural enemies to pest insects, but nostudy has investigated if the pest control is enhanced around non-crop remnants such as midfield islets(MI). This thesis investigates (i) if MI will reduce the number of aphids in crop field, (ii) if larger MIwill be more effective than smaller MI by having higher aphid predation rate, and (iii) if larger MI willprovide a more effective reduction of pest insects over a longer distance from edge. To assess thepotential for pest control, aphids were glued on papers and placed at ground level in crop fields andaround MI in nine fields. The collected data was processed statistically, and the result demonstratesthat MI play an important role by providing habitats for natural enemies to pests. The increased size ofMI have a positive effect of number of aphids consumed around MI, however the distance from edgewas not significance. This study highlights the value of MI in crop fields as an existing ecosystemservice in biological pest control. The naturally occurring predators are able to reduce R.padi andthereby minimize the need for insecticide applications. / Ökat befolkningstryck och större efterfrågan av jordbruksprodukter på marknaden har det senasteseklet lett till stora förändringar i västvärldens jordbrukslandskap. Odlingslandskapet är idaghomogent och monokulturellt där besprutningsmedel används för att ge större avkastning iproduktionen. Skadeinsekten havrebladlus (Rhopalosiphum padi) angriper vårgrödor vilket leder tillstora ekonomiska förluster för bönder runtom i Europa. Pesticider används för att reducera angreppenmen påverkar även miljön negativt samt existerande ekosystemtjänster, såsom naturliga fiender sombiologiskt kan begränsa skadeinsekters angrepp. Tidigare studier visar att heterogena landskap har enhög biologisk mångfald, men ingen studie har undersökt åkerholmars (ÅH) eventuella potential förbiologisk bekämpning av skadeinsekter i säd. Denna studie undersöker därför (i) om ÅH leder tillökad reducering av havrebladlöss i säd, (ii) om större ÅH är mer effektiva än mindre i frågan ompestreducering, samt (iii) om större ÅH begränsar lusangrepp längre ut i fält från ÅH:s kant än mindreholmar. Studiens hypoteser testades genom experiment utförda i nio fält med vårgrödor där lössklistrades på etiketter som placerades ut i omgivande fält. Dessa samlades in efter tjugo fyra timmarför att studera antal löss konsumerade i relation till ÅH. Det insamlade materialet är bearbetatstatistiskt och resultatet visar att ÅH spelar en betydande ekologisk roll för naturliga fiender tillskadeinsekten havrebladlus. Fler löss konsumerades runt större ÅH än de med mindre yta eller i de fältutan ÅH. Däremot har avståndet från ÅH en mindre betydelse, vilket indikerar att pestreduceringen ärmest effektiv nära stora ÅH. Denna studie synliggör värdet av existerande ÅH som inhysernyttoinsekter i jordbrukslandskapet, samt att heterogena landskap har högre potential för en mernaturlig skadedjursbekämpning. Naturliga fiender är därmed en existerande ekosystemtjänst som kanbegränsa bladlusangreppen (R.padi), som i sin tur ger möjligheten att reducera användandet avbekämpningsmedel, vilket för oss närmare miljömålet ”en giftfri miljö”.

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