Soils represent an essential habitat for a wide diversity of invertebrates. Among these organisms, termites are considered ecosystem engineers for their impact on nutrient cycling and soil functioning, stemming from their wide feeding habits. For instance, soil/litter-feeding termites are one of the groups that incorporate the most organic matter from the soil. Thus, the high abundance and diversity of this group of termites does not only indicate its ecological success, but also its high value for the ecosystem. TheApicotermitinae subfamily (family Termitidae) is a highly diverse group of soil-feeding termites widespread in Afro- and Neotropical regions. However, due to taxonomic difficulties in soldierless groups and poor sampling of species living deep in the soil, it is also one of the most understudied subfamilies. In this thesis, I addressed phylogenetic, anatomical, and ecological aspects of the Apicotermitinae, with the ultimate goal of explaining their high diversity and ecological success. In the first axis, we investigated the phylogenetic relationships of Apicotermitinae species by using de novo mitochondrial genomes. African taxa with soldiers form several basal branches. We confirmed the monophyly of Asian and neotropical lineages, resulting from two independent dispersal events from tropical Africa, and established the relationships of the main lineages in the subfamily. The relationships among and within some genera remain unresolved, probably revealing an explosive radiation. Some genera appear as polyphyletic, showing the need for further taxonomic revision. In the second axis, we described for the first time in detail the anatomical structures of the gizzard. Thepulvillar belt bears a highly diverse, sclerotized and autofluorescent structures. These structures and the ornamentation patterns remain limited to African species since the Neotropical species do not present such specialized structures. Consequently, these ornamentations are proposed as a new complementary taxonomic tool, which can prove useful in the future revisions of genera with phylogenetic incongruences. In the third axis, we characterized the content of crop-gizzard and inferred the isotopic niche of species. Slight variations in the food content suggested that Apicotermitinae can be considered as a single feeding group, with mineralized soil as a primary source. Variations in the crop-gizzard volume can be related to food-collecting behavior. The neotropical species exhibited the broadest isotopic spaces, indicating flexibility to explore large organic matter humification gradients. The broad overlap of isotopic niches and co-occurrence with other termites suggests that this group could be affected by spatial segregation. Finally, in an evolutionary context, it was inferred that the Neotropical soldierless taxa underwent an explosive radiation during the early-middle Miocene. While the reduction of sclerotized structures in the gizzard is associated with the dispersal towards the Neotropics, the African soldierless species developed a pulvillar armature. All of these results provide an overview of the understanding of Apicotermitinae and open up new perspectives on the evolutionary and functional aspects of associations in favor of diet as an agent of their success. / Les sols représentent un habitat essentiel pour une grande diversité d'invertébrés. Parmi ceux-ci, les termitessont considérés comme des ingénieurs de l'écosystème, pour leur impact sur le cycle des nutriments ainsique sur le fonctionnement du sol. Ce rôle écologique majeur est du fait entre autres de la grande diversitéde leur régime alimentaire. Les termites qui se nourrissent de sol et/ou de litière constituent l'un des groupesqui incorpore le plus de matière organique depuis le sol. Ainsi, l'abondance et la diversité élevées de cegroupe de termites indiquent non seulement leur succès écologique, mais aussi leur forte valeur pour lesécosystèmes. La sous-famille des Apicotermitinae (Termitidae) constitue un groupe de termites humivorestrès abondant et diversifié dans les régions afrotropicale et néotropicale. Cette sous-famille est pourtant peuétudiée, du fait des difficultés taxonomiques rencontrées pour les termites sans soldats, mais aussi desdifficultés d’échantillonnage associées aux espèces propres aux sols plus profonds. Le présent travail dethèse se veut être une étude de la diversité des Apicotermitinae selon trois axes, à savoir phylogénétique,anatomique et écologique, dans le but d'expliquer les tenants et aboutissants de la grande diversité desApicotermitinae, ainsi que les raisons de leur succès écologique.Dans le premier axe de la thèse, nous avons étudié les relations phylogénétiques entres les différentesespèces d’Apicotermitinae à l’aide de génome mitochondriaux assemblé de novo. Les taxa africains avecsoldats forment plusieurs branches basales. Nous avons confirmé la monophylie des lignées asiatique etnéotropicale, qui résultent de deux colonisations indépendantes au départ de l'Afrique, et établi les relationsentre les principales lignées de la sous-famille. Les relations, entre ou au sein, de certains genres sont malrésolues et correspondraient à une explosion radiative. Plusieurs genres apparaissent commepolyphylétiques, montrant le besoin d’une révision taxonomique future.Dans la deuxième partie de la thèse, nous avons décrit pour la première fois en détail les différentesstructures anatomiques du gésier. La ceinture pulvillaire porte des structures très diverses, sclérifiées etauto-fluorescentes. Ces ornementations sont proposées comme un nouvel outil taxonomiquecomplémentaire, qui serait utile pour les révisions requises dans les genres problématiques susmentionnés.Ces structures et les motifs d'ornementation restent toutefois limités aux espèces africaines, les espècesnéotropicales ne présentant pas de structures spécialisées.Concernant le troisième axe de la thèse, nous avons caractérisé le contenu du jabot-gésier et estimé la nicheisotopique de différentes espèces. Les légères variations du contenu suggèrent que les Apicotermitinaepartagent sensiblement le même régime alimentaire, en ingérant une quantité importante de sol minéralisé.Les variations du volume du jabot-gésier peuvent être liées au comportement de collecte des aliments. Lesespèces néotropicales montrent une étendue des niches isotopiques plus large, ce qui indique la possibilitéd'exploiter plusieurs niveaux d’humification de la matière organique. Le large chevauchement des nichesisotopiques et la co-occurrence avec d'autres termites suggèrent que les espèces de ce groupe tendraient àse ségréger spatialement.Enfin, dans un contexte évolutif, il a été estimé que le groupe des espèces néotropicales sans soldats a subiune explosion radiative au début du Miocène moyen. Alors que la réduction des structures fortementsclérifiées dans le gésier est associée à la dispersion vers les Néo-tropiques, les espèces africaines sanssoldats ont développé une armature pulvillaire. L'ensemble de ces résultats donne un aperçu de lacompréhension des Apicotermitinae et ouvre de nouvelles perspectives quant à des aspects évolutifs etfonctionnels des associations en faveur du régime alimentaire en tant qu'agent de leur succès. / Doctorat en Sciences / info:eu-repo/semantics/nonPublished
| Identifer | oai:union.ndltd.org:ulb.ac.be/oai:dipot.ulb.ac.be:2013/312782 |
| Date | 02 October 2020 |
| Creators | Romero Arias, Johanna |
| Contributors | Roisin, Yves, Mardulyn, Patrick, Drouet, Thomas, Roy, Virginie, Sillam-Dussès, David |
| Publisher | Universite Libre de Bruxelles, Université libre de Bruxelles, Faculté des Sciences – Sciences biologiques, Bruxelles |
| Source Sets | Université libre de Bruxelles |
| Language | English |
| Detected Language | French |
| Type | info:eu-repo/semantics/doctoralThesis, info:ulb-repo/semantics/doctoralThesis, info:ulb-repo/semantics/openurl/vlink-dissertation |
| Format | 3 full-text file(s): application/pdf | application/pdf | application/pdf |
| Rights | 3 full-text file(s): info:eu-repo/semantics/closedAccess | info:eu-repo/semantics/openAccess | info:eu-repo/semantics/closedAccess |
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