Birds' responses to climate change : towards a multi-scale approach to reveal their drivers and consequences

Les changements globaux affectent la biodiversité à tous les niveaux de l’espace, du temps et d’organisation biologique. Afin de limiter notre impact sur le monde naturel, il est nécessaire de concilier nos activités avec les dynamiques de la biodiversité. Dans ce but, l’écologie scientifique a pour rôle d’apporter les connaissances scientifiques nécessaires à la compréhension et à la prédiction des réponses de la biodiversité lorsqu’elle est confrontée à de tels changements environnementaux. Or, la compréhension des processus par lesquels les activités humaines influent sur la diversité écologique est limité par la compartimentation de la discipline dans les échelles spatiales, temporelles, et entre les niveaux d’organisations.Partant de ce constat, ce travail de thèse s’est intéressé aux réponses des communautés d’oiseaux communs au changement climatique, en proposant une vision intégrative de l’écologie des changements globaux. J’ai notamment cherché à montrer comment la prise en compte des interactions entre les différentes échelles nous permettaient de lever le voile sur les processus mis en jeu dans les réponses des communautés précédemment décrites sur de larges échelles. En analysant des données issus de suivis à long-terme des oiseaux nicheurs communs en Europe (France, Suède) et en Amérique du Nord, j’ai proposé une navigation dans les dimensions spatiales, temporelles et les niveaux d’organisations. En confrontant les différentes échelles, mes travaux ont notamment montré que :(i) la recomposition thermique des communautés est une réponse non-linéaire aux variations de température déterminée à l’échelle locale, probablement via des processus démographiques influencés par les anomalies de températures.(ii) la présence d’aires protégées, la diversité en habitat et la topographie du paysage facilite la réponse des oiseaux communs aux variations de températures locales.(iii) la réponse à l’échelle des communautés est le fruit d’une interaction entre les dynamiques des espèces et les caractéristiques de leur niche thermique : les espèces abondantes ainsi que les espèces plus rares aux niches thermiques froides sont responsables des dynamiques de communautés observées.(v) le changement climatique joue un rôle notable dans le processus d’homogénéisation biotique. Les variations de température locales amènent une perte des espèces spécialistes et fonctionnellement originales, probablement via le relâchement des filtres écologiques sur l’assemblage des communautés.J’explore les conséquences de ces résultats sur notre compréhension des processus qui sous-tendent l’impact du changement climatique sur la composition fonctionnelle des communautés, ainsi que sur l’adaptation de nos stratégies d’aménagement du territoire. Je propose en conclusion de dépasser les clivages de l’écologie pour prendre plus explicitement et plus systématiquement en compte les interactions entre échelles. Je défends l’idée selon laquelle cette évolution de paradigme est nécessaire au développement d’une (macro) écologie plus mature et prédictive à même de répondre au défi imposé par la crise de la biodiversité.Global changes affect biodiversity at all spatial, temporal and biological scales. In order to mitigate the human impact on nature, we must balance our activitis with biodiversity dynamics. To this end, scientific ecology must provide the scientific knowledge necessary for the understanding and prediction of biodiversity responses facing environmental changes. However, understanding the processes by which human activities affect the ecological diversity is still limited by the separation of ecology in different geographical, temporal, and biological levels.My work investigated birds’ communities responses to climate change by adopting an integrative view of global changes ecology. I precisely sought to show how considering interactions between different scales can unveil the processes involved in over large scales community responses previously described. By analyzing data from long-term monitoring of common breeding birds in Europe (France, Sweden) and North-America, I proposed proposed a multi-scale consideratin of space, time and levels of organizations. By confronting different scales, my work has shown that:(i) thermal recomposition of communities is a non-linear response to temperature variations locally determined, probably via demographic processes influenced by temperature anomalies.(ii) the amount of protected areas, habitat diversity and landscape topography promotes the response of common birds to local temperature variations.(iii) community level responses are shaped by the interaction between the species dynamics and their their thermal niche: both abundant species and rare species with cold thermal niches are responsible for the observed community dynamics.(iv) climate change drives a part of the biotic homogenization process. Local temperature changes lead to a relative loss of habitat-specialist and functionally original species, probably via the relaxation of environmental filters on the assembly of communities.I discussed the implications of these results on our understanding of the processes underlying the impact of climate change on the functional composition of communities, as well as adaptation of our land-management strategies. In conclusion, I suggest to move towards a more unified ecology by taking more explicitly and systematically into account the interactions between scales. I argue that such a change is necessary for the development of a more mature and predictive ecology able to took on the challenge imposed by the ongoing biodiversity crisis