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CD - Effet des pratiques de gestion sur les interactions fonctionnelles plantes-pollinisateurs : application aux espaces verts urbains et connectivité avec les parcelles agricoles

Offre de thèse

CD - Effet des pratiques de gestion sur les interactions fonctionnelles plantes-pollinisateurs : application aux espaces verts urbains et connectivité avec les parcelles agricoles

Date limite de candidature

30-05-2024

Date de début de contrat

01-10-2024

Directeur de thèse

MICHELOT Alice

Encadrement

Encadrement : Alice Michelot-Antalik 75 % et Christian Bockstaller 25 %. Réunions régulières de suivis de la thèse.

Type de contrat

Concours pour un contrat doctoral

école doctorale

SIReNa - SCIENCE ET INGENIERIE DES RESSOURCES NATURELLES

équipe

AGISEM

contexte

Environ 84 % des plantes cultivées dépendent des pollinisateurs, ce qui représente 35 % de la production végétale mondiale (Klein et al., 2007). Un déclin global des pollinisateurs a été observé depuis deux décennies (e.g. Zattara and Aizen, 2021) et il est principalement attribué aux changements d'utilisation des terres et à l'usage des pesticides (Dicks et al., 2021). L'enjeu est donc de conserver les pollinisateurs et la biodiversité associée dans les milieux anthropisés afin de maintenir la production agricole. Des études récentes montrent que les espaces verts urbains pourraient être des refuges pour les pollinisateurs (Baldock et al., 2019), plus favorables que les zones agricoles (Hall et al., 2017) notamment grâce aux pratiques sans usage de pesticide. Un des enjeux scientifiques est de déterminer le rôle, jusqu'ici très peu étudié, des habitats urbains dans le maintien des pollinisateurs pour les parcelles agricoles péri-urbaines. Pour maintenir la diversité des pollinisateurs il est nécessaire de favoriser des traits floraux attractifs tout au long de la saison et des corridors écologiques pour la circulation des espèces. Alors que les approches basées sur les traits fonctionnels se sont beaucoup développées, elles ne constituent pas un point d'entrée évident pour les gestionnaires ou les agriculteurs. Un des défis est donc de transposer cette approche fonctionnelle en approche opérationnelle en lien avec les pratiques de gestion pour la transition agroécologique.

spécialité

Sciences agronomiques

laboratoire

LAE - Laboratoire Agronomie et environnement

Mots clés

Pollinisation, Traits floraux, Agrosystèmes, Pratiques de gestion, Outil multi-critères

Détail de l'offre

Enjeux :

Environ 84 % des plantes cultivées dépendent des pollinisateurs, ce qui représente 35 % de la production végétale mondiale (Klein et al., 2007). Un déclin global des pollinisateurs a été observé depuis deux décennies (e.g. Zattara and Aizen, 2021) et il est principalement attribué aux changements d'utilisation des terres et à l'usage des pesticides (Dicks et al., 2021). L'enjeu est donc de conserver les pollinisateurs et la biodiversité associée dans les milieux anthropisés afin de maintenir la production agricole. Des études récentes montrent que les espaces verts urbains pourraient être des refuges pour les pollinisateurs (Baldock et al., 2019), plus favorables que les zones agricoles (Hall et al., 2017) notamment grâce aux pratiques sans usage de pesticide. Un des enjeux scientifiques est de déterminer le rôle, jusqu'ici très peu étudié, des habitats urbains dans le maintien des pollinisateurs pour les parcelles agricoles péri-urbaines. Pour maintenir la diversité des pollinisateurs il est nécessaire de favoriser des traits floraux attractifs tout au long de la saison et des corridors écologiques pour la circulation des espèces. Alors que les approches basées sur les traits fonctionnels se sont beaucoup développées, elles ne constituent pas un point d'entrée évident pour les gestionnaires ou les agriculteurs. Un des défis est donc de transposer cette approche fonctionnelle en approche opérationnelle en lien avec les pratiques de gestion pour la transition agroécologique.

Objectifs :

La thèse s'articulera sur trois questions de recherche :
1. Comment se structurent les réseaux d'interactions fonctionnelles plantes-pollinisateurs de la métropole de Nancy et quels sont ces déterminants (pratiques, espèces végétales) ?
2. Quels traits fonctionnels et déterminants de gestion faut-il inclure dans un prototype d'outil de gestion des plantations végétales basé sur les interactions fonctionnelles plantes-pollinisateurs ?
3. Quels modes de gestion et niveau de proximité des espaces verts urbains peuvent influencer positivement la diversité et l'abondance des pollinisateurs dans les parcelles agricoles péri-urbaines et améliorer leur production agricole ?

Méthodes :

1. Les données sur des traits floraux et de pollinisateurs acquises entre 2021 et 2024 sur 12 espaces verts seront complétées en 1ère année par l'étude de la strate arborée et des mesures des traits (fleurs, insectes). Les réseaux fonctionnels et leurs déterminants (pratiques, espèces végétales) seront analysés pour identifier les traits fonctionnels, les déterminants pertinents et les relations entre ceux-ci.

2. Les résultats de la question 1 permettront de développer un prototype d'outil de choix des plantations végétales basé sur les interactions fonctionnelles plantes-pollinisateurs intégrant les pratiques de gestion. Cet outil s'inspirera de l'indicateur de valeur pollinisatrice de Ricou et al. (2014). Il sera amélioré en y ajoutant des traits floraux quantitatifs pour mieux différencier les morphotypes de pollinisateurs. La méthode d'agrégation CONTRA sera utilisée pour construire des arbres de décision flous.

3. La cartographie de la métropole et des zones péri-urbaines sera complétée. Le choix des parcelles agricoles échantillonnées se fera selon un gradient de distance aux espaces verts et de pratiques agricoles. Des suivis de pollinisateurs seront réalisés sur les parcelles et à distance de celles-ci avec de nouvelles approches non létales. Des liens seront établis entre distances aux espaces verts, pratiques, rendements et diversité des pollinisateurs.

Keywords

Pollination, Floral traits, Agrosystems, Management practices, Multi-criteria tool

Subject details

Issues: Approximately 84% of cultivated plants rely on pollinators, representing 35% of global plant production (Klein et al., 2007). A global decline in pollinators has been observed over the past two decades (e.g., Zattara and Aizen, 2021), primarily attributed to changes in land use and pesticide use (Dicks et al., 2021). The challenge is to conserve pollinators and associated biodiversity in human-modified environments to sustain agricultural production. Recent studies suggest that urban green spaces could serve as refuges for pollinators (Baldock et al., 2019), potentially more favorable than agricultural areas (Hall et al., 2017), particularly due to reduced pesticide use. A key scientific challenge is to determine the largely understudied role of urban habitats in sustaining pollinators for peri-urban agricultural plots. To maintain pollinator diversity, it is essential to promote attractive floral traits throughout the season and ecological corridors for species movement. While trait-based approaches have advanced significantly, they are not readily accessible for managers or farmers. Thus, a key challenge is to translate this functional approach into operational strategies linked to management practices for agroecological transition. Objectives: The thesis will address three research questions: 1. How are plant-pollinator functional interaction networks structured in the Nancy metropolitan area, and what are the determinants (practices, plant species)? 2. Which functional traits and management determinants should be included in a prototype tool for plant management based on plant-pollinator functional interactions? 3. How do different management approaches and proximity levels of urban green spaces positively influence pollinator diversity and abundance in peri-urban agricultural plots, improving agricultural production? Methods: 1. Data on floral traits and pollinators collected between 2021 and 2024 from 12 urban green spaces will be supplemented in the first year with a study of tree canopy and measurements of traits (flowers, insects). Functional networks and their determinants (practices, plant species) will be analyzed to identify functional traits, relevant determinants, and relationships among them. 2. Results from question 1 will inform the development of a prototype tool for selecting plantations based on plant-pollinator functional interactions integrating management practices. This tool will draw inspiration from Ricou et al.'s (2014) pollinator value indicator, enhanced with quantitative floral traits to better differentiate pollinator morphotypes. The CONTRA aggregation method will be used to construct fuzzy decision trees. 3. Mapping of the metropolitan area and peri-urban zones will be completed. Agricultural plot selection will consider distance gradients from urban green spaces and agricultural practices. Pollinator monitoring will be conducted on and around selected plots using non-lethal methods. Links will be established between distance to green spaces, practices, yields, and pollinator diversity.

Profil du candidat

Profil recherché et compétences

• Master Recherche en Agroécologie / Ecologie / Agronomie
• Goûts pour les expérimentations de terrain et en laboratoire
• Bon niveau en botanique
• Bonnes connaissances en statistiques et analyse de données
• Intérêt pour l'écologie animale, expérience éventuelle d'observations de pollinisateurs
• Capacités d'analyse, de synthèse et de rédaction.
• Autonomie et force de proposition
• Permis B et véhicule indispensables

Modalités de candidature

Envoyer un CV détaillé, une lettre de motivation, les notes et mémoire de M1 et notes de M2, copie du diplôme de M2 s'il est disponible et 2 lettres de recommandations émanant du Responsable de la filière de formation et du tuteur de stage de fin d'études.
Le sujet validé sera déposé sur le site de l'école doctorale Sirena : http://doctorat.univ-lorraine.fr/fr/les-ecoles-doctorales/sirena/offres-de-these

Unité de Recherche : Laboratoire Agronomie et Environnement, UMR 1121 Université de Lorraine – INRAE Nancy-Colmar, 2 avenue de la forêt de Haye 54500 Vandoeuvre-lès-Nancy

Contact pour faire acte de candidature :
Alice Michelot-Antalik
Courriel : alice.michelot@univ-lorraine.fr

Candidate profile

Skills Required

• Master's degree in Agroecology / Ecology / Agronomy
• Interest in field and laboratory experiments
• Botanical knowledge
• Good understanding of statistics and data analysis
• Interest in animal ecology, potential experience in pollinator observations
• Analytical, synthesis, and writing skills
• Autonomy and ability to propose solutions
• Driving license (B) and vehicle required

Application Procedure

Send a detailed CV, a cover letter, transcripts and Master's thesis grades (M1 and M2), copy of Master's degree certificate if available, and 2 recommendation letters from the Program Director and the internship supervisor.

The approved subject will be submitted on the doctoral school Sirena website: http://doctorat.univ-lorraine.fr/fr/les-ecoles-doctorales/sirena/offres-de-these

Research Unit: Agronomy and Environment Laboratory, UMR 1121 University of Lorraine – INRAE Nancy-Colmar, 2 avenue de la forêt de Haye 54500 Vandoeuvre-lès-Nancy

Contact for application submission:
Alice Michelot-Antalik
Email: alice.michelot@univ-lorraine.fr

Référence biblio

Baldock, K.C.R., Goddard, M.A., Hicks, D.M., Kunin, W.E., Mitschunas, N., Morse, H., Osgathorpe, L.M., Potts, S.G., Robertson, K.M., Scott, A.V., Staniczenko, P.P.A., Stone, G.N., Vaughan, I.P., Memmott, J., 2019. A systems approach reveals urban pollinator hotspots and conservation opportunities. Nat Ecol Evol 3, 363–373. https://doi.org/10.1038/s41559-018-0769-y
Dicks, L.V., Breeze, T.D., Ngo, H.T., Senapathi, D., An, J., Aizen, M.A., Basu, P., Buchori, D., Galetto, L., Garibaldi, L.A., Gemmill-Herren, B., Howlett, B.G., Imperatriz-Fonseca, V.L., Johnson, S.D., Kovács-Hostyánszki, A., Kwon, Y.J., Lattorff, H.M.G., Lungharwo, T., Seymour, C.L., Vanbergen, A.J., Potts, S.G., 2021. A global-scale expert assessment of drivers and risks associated with pollinator decline. Nat Ecol Evol 5, 1453–1461. https://doi.org/10.1038/s41559-021-01534-9
Hall, D.M., Camilo, G.R., Tonietto, R.K., Ollerton, J., Ahrné, K., Arduser, M., Ascher, J.S., Baldock, K.C.R., Fowler, R., Frankie, G., Goulson, D., Gunnarsson, B., Hanley, M.E., Jackson, J.I., Langellotto, G., Lowenstein, D., Minor, E.S., Philpott, S.M., Potts, S.G., Sirohi, M.H., Spevak, E.M., Stone, G.N., Threlfall, C.G., 2017. The city as a refuge for insect pollinators. Conservation Biology 31, 24–29. https://doi.org/10.1111/cobi.12840
Klein, A.-M., Vaissière, B.E., Cane, J.H., Steffan-Dewenter, I., Cunningham, S.A., Kremen, C., Tscharntke, T., 2007. Importance of pollinators in changing landscapes for world crops. Proceedings of the Royal Society B: Biological Sciences 274, 303–313. https://doi.org/10.1098/rspb.2006.3721
Langellotto, G.A., Melathopoulos, A., Messer, I., Anderson, A., McClintock, N., Costner, L., 2018. Garden Pollinators and the Potential for Ecosystem Service Flow to Urban and Peri-Urban Agriculture. Sustainability 10, 2047. https://doi.org/10.3390/su10062047
Ricou, C., Schneller, C., Amiaud, B., Plantureux, S., Bockstaller, C., 2014. A vegetation-based indicator to assess the pollination value of field margin flora. Ecological Indicators 45, 320–331. https://doi.org/10.1016/j.ecolind.2014.03.022
Zattara, E.E., Aizen, M.A., 2021. Worldwide occurrence records suggest a global decline in bee species richness. One Earth 4, 114–123. https://doi.org/10.1016/j.oneear.2020.12.005