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Many prey species lack innate recognition of their potential predators. Hence, learning is required for them to recognize and respond to predation threats. When wild-caught, these same species may show amazing sophistication in their responses to predator cues. They are able to adjust the intensity of their antipredator responses to a particular predator according to the degree of threat posed by that predator. This ability is therefore acquired through learning. While many studies have shown that prey can learn to respond to predator cues through different learning modes, little is known about what the prey are actually learning. The results presented in this thesis show that learned predator recognition goes beyond the simple labelling of predators as dangerous. Using fathead minnows (Pimephales promelas), woodfrog (Rana sylvatica) tadpoles and boreal chorus frog (Pseudacris maculata) tadpoles, I demonstrated that a one time learning event, either through pairing with alarm cues or through social learning, was enough for prey to learn the level of threat associated with the novel predator cues. I showed that the level of danger associated with the predator cues was determined by the concentration of alarm cues when learning through pairing of alarm cues, or by the intensity of antipredator response displayed by the tutors and by the tutor-to-observer ratio when learning occurred through cultural transmission. Moreover, when subsequently exposed to predator cues, prey adjusted their antipredator responses according to the change in concentration of predator cues between the learning event and the subsequent exposure. Prey displayed stronger antipredator responses when exposed to higher concentrations of predator cues and vice versa. When minnows were provided with conflicting information about the danger level associated with a predator, they displayed a safety strategy and used the most recent information available to respond to predation threats. On a longer time scale, the data also suggest that woodfrog tadpoles are able to learn to respond to predation threats according to the risk posed by the predator at different times of day. Finally, I showed that prey learn to recognize particular characteristics of predators and can generalize their antipredator responses to novel species sharing those characteristics. However, generalization of predator recognition is dependent on the level of risk associated with the predator. Threat-sensitive learning is an extremely complex process shaped by the millions of years of selection imposed by predators on prey.

Many prey species lack innate recognition of their potential predators. Hence, learning is required for them to recognize and respond to predation threats. When wild-caught, these same species may show amazing sophistication in their responses to predator cues. They are able to adjust the intensity of their antipredator responses to a particular predator according to the degree of threat posed by that predator. This ability is therefore acquired through learning. While many studies have shown that prey can learn to respond to predator cues through different learning modes, little is known about what the prey are actually learning. The results presented in this thesis show that learned predator recognition goes beyond the simple labelling of predators as dangerous. Using fathead minnows (Pimephales promelas), woodfrog (Rana sylvatica) tadpoles and boreal chorus frog (Pseudacris maculata) tadpoles, I demonstrated that a one time learning event, either through pairing with alarm cues or through social learning, was enough for prey to learn the level of threat associated with the novel predator cues. I showed that the level of danger associated with the predator cues was determined by the concentration of alarm cues when learning through pairing of alarm cues, or by the intensity of antipredator response displayed by the tutors and by the tutor-to-observer ratio when learning occurred through cultural transmission. Moreover, when subsequently exposed to predator cues, prey adjusted their antipredator responses according to the change in concentration of predator cues between the learning event and the subsequent exposure. Prey displayed stronger antipredator responses when exposed to higher concentrations of predator cues and vice versa. When minnows were provided with conflicting information about the danger level associated with a predator, they displayed a safety strategy and used the most recent information available to respond to predation threats. On a longer time scale, the data also suggest that woodfrog tadpoles are able to learn to respond to predation threats according to the risk posed by the predator at different times of day. Finally, I showed that prey learn to recognize particular characteristics of predators and can generalize their antipredator responses to novel species sharing those characteristics. However, generalization of predator recognition is dependent on the level of risk associated with the predator. Threat-sensitive learning is an extremely complex process shaped by the millions of years of selection imposed by predators on prey.

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Il est probable que les changements climatiques futurs diminuent la croissance forestière en région tempérée. Cette vulnérabilité des espèces face aux contraintes du climat peut être étudiée via les cernes des arbres. Ces derniers sont en effet des archives du carbone utilisé par les arbres pour leur croissance, en lien avec les caractéristiques spécifiques de gestion du carbone et de réponse au climat. L'objectif principal de cette thèse est de déterminer, à partir des cernes, les réponses fonctionnelles de trois essences forestières tempérées (Fagus sylvatica, Quercus petraea et Pinus sylvestris) aux variations climatiques. Pour cela, nous avons réalisé une approche expérimentale en étudiant deux proxys (ou indices climatiques) : la croissance et la composition isotopique en 13C (δ13C) des cernes, à deux échelles temporelles : interannuelle et saisonnière. A l'échelle interannuelle, sur la période 1960-2007, une étude dendrochronologique a été réalisée sur les trois essences et a été complétée par l'analyse du δ13C des cernes (en relation avec le climat). A l'échelle saisonnière, nous avons déterminé précisément, sur une année (2009), les dynamiques de croissance du cerne et les variations de δ13C intra-cerne. Nos résultats mettent en évidence une sensibilité de la croissance et du δ13C des cernes des trois essences aux sécheresses estivales. Grâce à la complémentarité des proxys et des échelles temporelles, nous avons également trouvé des réponses climatiques contrastées entre espèces. La croissance du Hêtre est la plus réactive au climat d'une année à l'autre. Cette croissance ainsi que le δ13C des cernes sont fortement sensibles aux températures de juillet, en plus des précipitations printanières et estivales. Cette réponse immédiate au climat peut être expliquée par une forte dépendance de la croissance au fonctionnement foliaire et une faible utilisation des réserves carbonées pour assurer le début de la croissance. Le Chêne présente lui des arrières-effets climatiques sur sa croissance, via une forte sensibilité aux sécheresses de l'automne précédent, contrairement aux deux autres espèces. Ce résultat est à mettre en relation avec l'utilisation importante de réserves carbonées par rapport aux assimilats pour la croissance du bois initial, cette dernière étant très rapide, comme nous l'avons observé grâce à l'analyse saisonnière de la croissance. Concernant le Pin, la croissance, parce qu'elle dure plus longtemps que celle des décidues, est influencée par les températures et les précipitations de juin jusqu'à août. Le δ13C des cernes de pins est celui qui enregistre le plus la réponse au VPD, aussi bien à l'échelle saisonnière qu'interannuelle, probablement du fait d'une forte sensibilité de la conductance stomatique à ce paramètre. Les informations fournies par les cernes permettent d'appréhender la survie des espèces face aux changements climatiques futurs et peuvent être utilisées pour comprendre le dépérissement lié à ces changements.

Cette thèse visait à étudier la variabilité génétique et plasticité phénotypique de la vulnérabilité à la cavitation chez le hêtre (Fagus sylvatica L.). A cette fin, nous avons tout d'abord testé les variations dues à la méthodologie de mesure de la vulnérabilité à la cavitation. Notre étude a montré que les variations de vulnérabilité à la cavitation au cours du temps sont faibles. Néanmoins, il est préférable d'éviter de récolter les échantillons durant le début de la période de formation du bois. Par ailleurs il est possible de conserver au frais les échantillons sans dégrader les mesures durant au moins un mois. Nos résultats montrent également que la vulnérabilité à la cavitation peut être variable aussi bien au sein d'un même arbre qu'entre populations in situ. Ensuite, nous avons voulu déterminer la part de plasticité phénotypique de la part de variabilité génétique dans la variabilité de la vulnérabilité à la cavitation. Pour cela nous avons étudié 17 populations de hêtre venant de toute l'Europe et poussant dans une plantation comparative. Parmi les 17 populations 6 d'entre elles ont été étudiées dans trois plantations comparatives différentes (France, Espagne et Slovaquie). Nos résultats indiquent que chez le hêtre la vulnérabilité à la cavitation varie considérablement au sein de chaque population. Ils indiquent également que l'on observe peu de différenciation génétique entre populations. Les résultats montrent également que la plasticité phénotypique de la vulnérabilité à la cavitation est importante entre les plantations, et que le degré de cette plasticité peut varier d'une population à l'autre. Pour finir, nous avons regardé s'il existait des relations entre la vulnérabilité à la cavitation et des paramètres d'efficience hydraulique ainsi qu'avec l'efficience d'utilisation de l'eau. Nos résultats ne permettent pas de mettre en évidence des preuves d'un trade-off entre l'efficience et la sureté du xylème.

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Made available in DSpace on 2016-06-02T20:36:48Z (GMT). No. of bitstreams: 1 5580.pdf: 12897921 bytes, checksum: 7de4b9e632d7de714eb77bf5afad7e21 (MD5) Previous issue date: 2013-03-27 / Universidade Federal de Sao Carlos / The leaf-cutting ants are social species, living in permanent colonies. The genera of the greater importance, Atta (saúvas) and Acromyrmex (quenquéns), are the major plagues of Brazilian agriculture, to cause serious damages by its large and uncontrolled grazing, which leads to serious economic losses for many agrosystems. In the same way, the corn maize weevil, Sitophilus zeamais, belonging to the family Curculionidae, is the major pest species of stored corn. The corn grains are drilled and damaged by larvae and adults, causing numerous qualitative and quantitative losses of corn grains disabling its marketing. As the consequence, the effective control of these plagues is extremely important for agriculture and economy that aims to provide the nacional and international market quality products with high commercial value. In this context, the phytochemistry study of Annona sylvatica provides an alternative way to control these plagues, since that studies of these species showed a wide variety of natural products with promising activities, including, insecticide and fungicide, due to the large presence of acetogenins and lignans as secondary metabolites. This study allowed the isolation of fourteen compounds (four lignans, four acetogenins, three alkaloids and three steroids), however were identified eleven compounds due to the high structural complexity presented for the acetogenins. The identification techniques employed have been using single and two-dimensional spectra of 1H and 13C NMR and Mass Spectrometry (HPLC/NMR; HPLC/ESI-MS/MS e HPLC/APCI-MS/MS). For the biological tests, the ethanolic extract of the seeds stood out as potentially toxic to three bioassays cited above. The leaves and branches dichlorometanic fractions obtained by liquid-liquid partitioning of the extracts were toxic for leaf-cutting ants and their symbiotic fungus. Among the acetogenins isolated, only one of them showed a significant activity against corn maize weevil. / As formigas cortadeiras são espécies sociais, vivendo em colônias permanentes. Os gêneros de maior importância econômica, Atta (saúvas) e Acromyrmex (quenquéns), são as principais pragas da agricultura brasileira, por causarem sérios danos pela sua grande e descontrolada herbivoria, o que gera sérios prejuízos econômicos para muitos agroecossitemas. Nessa mesma vertente, o gorgulho do milho, Sitophilus zeamais, pertencente à família Curculionídea, é a principal espécie praga do milho armazenado. Os grãos são perfurados e danificados pelas larvas e adultos, inutilizando sua comercialização. Como consequência, o controle eficaz de tais pragas é de extrema importância para a agricultura e economia do país que visa oferecer ao mercado nacional e internacional produtos de qualidade e alto valor comercial. Nesse contexto, o estudo fitoquímico de Annona sylvatica fornece uma forma alternativa de controle a estas pragas, uma vez que estudos destas espécies mostraram uma ampla variedade de produtos naturais com atividades promissoras, entre elas, inseticida e fungicida, devido à ampla presença de acetogeninas e lignanas como metabólitos secundários. Este estudo resultou no isolamento de 14 compostos (quatro lignanas, quatro acetogeninas, três alcaloides e três esteroides), no entanto, foram identificados 11 compostos, devido à alta complexidade estrutural apresentada para as acetogeninas. As técnicas de identificação utilizadas foram através dos espectros uni e bidimensionais de RMN 1H e 13C e por Espectrometria de Massas (HPLC/NMR; HPLC/ESI-MS/MS e HPLC/APCI-MS/MS). Para os ensaios biológicos, o extrato etanólico das sementes destacou-se como potencial tóxico frente aos três bioensaios citados acima. As frações diclorometânicas das folhas e ramos obtidas através do particionamento líquido-líquido dos extratos foram tóxicas para as formigas cortadeiras e seu fungo simbionte. Dentre as acetogeninas isoladas, apenas uma apresentou uma atividade significativa frente ao gorgulho do milho.

En Europe, les séries climatiques révèlent un réchauffement global et une augmentation de la fréquence des sécheresses estivales. Le facteur climatique est considéré comme le principal déterminant de l'aire de répartition d'une espèce forestière. Les zones où les espèces sont les plus menacées de disparition en Europe sont donc les marges sud des aires de répartition, où les conditions climatiques sont actuellement les plus chaudes et sèches de leur niche. Il est donc crucial de mieux connaître le comportement des essences forestières dans ces bordures sud. Le hêtre (Fagus sylvatica), essence majeure des forêts européennes et à large amplitude écologique, représente une espèce modèle pour de telles études. De récents travaux de modélisation statistique suggèrent une forte régression vers le centre de son aire sous climats futurs. La présence actuelle de l'espèce en plaine diminue fortement dans le sud-ouest de la France, qui correspond à sa limite sud de répartition pour l'ouest de l'Europe. Dans cette zone, des îlots de présence de hêtre sont cependant observés dans les données d'inventaire, peu de dépérissements ont été notés et sa probabilité de présence modélisée sous climat actuel n'est pas nulle. Nous avons donc cherché à redéfinir le concept d'aire de distribution par l'utilisation de différents descripteurs et à caractériser les contraintes d'ordre climatique, microclimatique et édaphique, déterminant le succès de l'espèce en limite d'aire / In Europe, climatic series show a global warming and an increase in frequency of summer drought. Climate is considered to be the main factor determining forest species distribution. Consequently, the zones where species are more prone to disappear in Europe are the southern margins, where current climatic conditions are the warmest and the driest of their range. So, an improved understanding of growth and health of forest tree species in these border areas becomes more than a challenge, a necessity. European beech (Fagus sylvatica), a major tree species of European forests with a broad ecological niche, represents a model species for such studies. Recent works based on statistical modelling suggested a sharp reduction of its distribution towards its core range, under future climates. Current presence of the species in lowlands strongly decreases in the south-west of France which corresponds to its southern margin in Western Europe. In this zone, spots of beech trees are however still observed in inventory databases, few stand declines have been noted and the modelled probability of presence of the species under current climate is not null. We therefore thought to redefine the distribution range concept using various descriptors and to characterize climatic, microclimatic and soil constraints that control the niche of this species

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