Response of native flora, soil fauna and their habitat to the introduction of invasive alien species

Les espèces exotiques envahissantes végétales sont des plantes introduites et naturalisées hors de leur aire de répartition native et capables de maintenir et d’accroitre leur population. Certaines sont considérées comme transformatrices de par leur effet sur les écosystèmes : leur structure, leur fonctionnement ainsi que leur communauté végétale et animale. Ces transformations peuvent rendre certaines de ces espèces nuisibles de par leurs impacts écologiques et économiques important. Les travaux réalisés dans le cadre de cette thèse et présentés ici ont pour objectif d’approfondir les connaissances sur l’impact des invasions biologiques. La faune du sol, la végétation native et leur substrat ainsi que son fonctionnement ont été étudiés à différentes échelles spatiales. Deux espèces exotiques, envahissantes en Europe, ont été considérées comme modèles pour ces travaux : le robinier faux-acacia (Robinia pseudoacacia) et la renouée du japon (Reynoutria japonica). Premièrement, une méta-analyse globale a permis de démontrer l’effet positif des invasions biologiques végétales sur l’abondance de certains groupes de la faune du sol, notamment les consommateurs primaires, en fonction de la structure de l’habitat (ouvert ou fermé). Ensuite, une étude à large échelle sur le robinier faux-acacia a permis d’illustrer les différences qui peuvent exister dans la réponse des écosystèmes forestiers aux invasions le long d’un gradient latitudinal. Ce gradient, composé de quatre régions distinctes en Europe de l’Ouest présente des différences de climat et de végétation dominante, ces différences modifiant l’impact du robinier faux-acacia. Une étude approfondie sur le robinier faux-acacia en Normandie a permis de mieux comprendre l’effet du robinier faux-acacia sur les communautés animales et végétales ainsi que sur le fonctionnement des écosystèmes par comparaison avec deux essences natives dominantes. Finalement, une manipulation expérimentale en laboratoire a démontré l’impact des composés allélopathiques de la renouée du Japon sur une partie de la faune du sol. Cette étude a montré que certaines espèces exotiques envahissantes sont susceptibles d’influencer la faune, et les réseaux trophiques, du sol par leur métabolisme secondaire. Ces travaux illustrent l’intérêt, dans le contexte des invasions biologiques végétales, de l’étude simultanée des compartiments aériens et souterrains à différentes échelles spatiales.Invasive alien plants are species introduced and naturalized outside of their native distribution range and which have the capacity to maintain and expand their population. Some of these species are considered to be ecosystem transformers by altering their structure, functioning as well as resident animal and plant communities. These induced alterations make some of these species undesirable through their ecological and economical impacts. The work presented in this thesis aimed at a better understanding of the impact of biological invasions by alien plants. The soil fauna, native vegetation and their substrate, as well as ecosystem functioning, were studied at different spatial scales. Two exotic alien species, invasive in Europe, were considered as biological models for this work: the black locust (Robinia pseudoacacia) and the Japanese knotweed (Reynoutria japonica). Firstly, a global meta-analysis demonstrated the positive impact that plant invasions can exert on the abundance of some groups within the soil fauna, notably primary consumers, within different types of habitats (open or closed). Then, a large-scale study on the black locust revealed the differences that can can occur in the response of forest ecosystems to invasions along a latitudinal gradient. Study sites along this gradient, distributed amog four distinct regions in western Europe, exhibit differences in climate and dominant native vegetation which can alter the impact of the black locust. A detailed study on black locust impact in Normandy demonstrated the impact of R. pseudoacacia on native plant and soil fauna communities, as well as some ecosystem functions, in comparison to two native tree species. Finally, a laboraty experiment demonstrated the impact that allelopathic compounds extracted from Japanese knotweed rhizomes can have on some organisms within the soil fauna. This study showed that some invasive alient plants can influence the soil fauna, and soil food webs, through their secondary metabolism. This thesis illustrates that simultaneous study of both aboveground and belowground ecosystem compartments at different spatial scales is of interest in the context of biological invasions