Rarity types among plant species with high conservation priority in Switzerland

We investigated the ecogeographic characteristics of 118 Swiss plant species listed as those deserving highest conservation priority in a national conservation guide and classified them into the seven Rabinowitz' rarity types, taking geographic distribution, habitat rarity and local population size into account. Our analysis revealed that species with high conservation priority in Switzerland mostly have a very restricted geographic distribution in Switzerland and generally occur in rare habitats, but do not necessarily constitute small populations and are generally not endemics on a global scale. Moreover, species that are geographically very restricted on a regional scale are not generally restricted on a global scale. By analysing relationships between rarity and IUCN extinction risks for Switzerland, we demonstrated that species with the highest risk of extinction are those with the most restricted geographic distribution; whereas species with lower risk of extinction (but still high conservation priority) include many regional endemics. Habitat rarity and local population size appeared to be of minor importance for the assessment of extinction risk in Switzerland, but the total number of fulfilled rarity criteria still correlated positively with the severity of extinction risk. Our classification is the first preliminary assessment of the relative importance of each rarity type among endangered plant species of the Swiss flora and our results underline the need to distinguish between a regional and a global responsibility for the conservation of rare and endangered species.

Do habitat suitability models reliably predict the recovery areas of threatened species?

1. Identifying those areas suitable for recolonization by threatened species is essential to support efficient conservation policies. Habitat suitability models (HSM) predict species' potential distributions, but the quality of their predictions should be carefully assessed when the species-environment equilibrium assumption is violated.2. We studied the Eurasian otter Lutra lutra, whose numbers are recovering in southern Italy. To produce widely applicable results, we chose standard HSM procedures and looked for the models' capacities in predicting the suitability of a recolonization area. We used two fieldwork datasets: presence-only data, used in the Ecological Niche Factor Analyses (ENFA), and presence-absence data, used in a Generalized Linear Model (GLM). In addition to cross-validation, we independently evaluated the models with data from a recolonization event, providing presences on a previously unoccupied river.3. Three of the models successfully predicted the suitability of the recolonization area, but the GLM built with data before the recolonization disagreed with these predictions, missing the recolonized river's suitability and badly describing the otter's niche. Our results highlighted three points of relevance to modelling practices: (1) absences may prevent the models from correctly identifying areas suitable for a species spread; (2) the selection of variables may lead to randomness in the predictions; and (3) the Area Under Curve (AUC), a commonly used validation index, was not well suited to the evaluation of model quality, whereas the Boyce Index (CBI), based on presence data only, better highlighted the models' fit to the recolonization observations.4. For species with unstable spatial distributions, presence-only models may work better than presence-absence methods in making reliable predictions of suitable areas for expansion. An iterative modelling process, using new occurrences from each step of the species spread, may also help in progressively reducing errors.5. Synthesis and applications. Conservation plans depend on reliable models of the species' suitable habitats. In non-equilibrium situations, such as the case for threatened or invasive species, models could be affected negatively by the inclusion of absence data when predicting the areas of potential expansion. Presence-only methods will here provide a better basis for productive conservation management practices.

Les amphibiens du bassin de l'Aubonne: distribution et analyse d'habitat

La faune amphibienne du bassin de l'Aubonne et de ses affluents entre Ballens et Allaman a été recensée durant deux campagnes de terrain en 2000 et 2001. Douze espèces d'amphibiens ont été observées sur 63 sites répartis sur près de 130 km2. Plus des deux tiers des espèces amphibiennes de Suisse sont représentées dans le secteur 1Laboratoire de Biologie de la Conservation, Institut d'Ecologie, Bâtiment de Biologie CH-1015 Dorigny E-mail: Jerome.Pellet@ie-zea.unil.ch CODEN: BSVAA6 © Société vaudoise des Sciences naturelles Droits de reproduction réservés 42 J. Pellet, S. Dubey et S. Hoehn étudié. Des cartes illustrent la distribution de chaque espèce. Une régression logistique appliquée à chaque espèce tente de mettre en évidence une relation entre les données de présence et 23 paramètres d'habitats mesurés dans 48 sites. Dans 5 cas, un ou deux paramètres d'habitat peuvent être mis en relation avec la répartition de l'amphibien en question. Ainsi, le crapaud commun est positivement corrélé avec la proportion de végétation érigée recouvrant les plans d'eau et négativement corrélé avec l'altitude. Le crapaud calamite est lui fortement lié aux paysages rudéraux et gravières, tandis que la répartition des grenouilles rousses et rieuses est limitée par l'altitude. La rainette verte semble éviter les plans d'eau où la conductivité est trop élevée. Indication dans un paysage rural d'une charge en nitrates, la conductivité d'un plan d'eau peut être considérée comme une mesure indirecte de sa pollution organique. Un suivi du secteur prospecté permettra de connaître l'évolution des populations de chaque espèce présente.

Formica pratensis (Hyménoptères: Formicidae) dans le canton de Vaud: état des peuplements et importance des talus de routes comme milieu de substitution.

Formica pratensis (Hyménoptères Formicidae) figure sur la liste rouge des espèces menacées de Suisse. Cette espèce de fourmis des bois colonise les milieux herbacés ouverts comme les prés et prairies sèches peu exploitées, les talus bien exposés. Face à la raréfaction de ces habitats liée à l'intensification de l'agriculture, elle colonise de plus en plus souvent les talus herbeux en bordure de routes. Afin de mieux comprendre la situation actuelle de l'espèce et ses besoins en milieux naturels, nous avons mené une étude à large échelle dans le cnaton de Vaud (Suisse). F.pratensis se rencontre sur l'ensemble du territoire, principalement en dessous de 800 m, mais elle ne semble plus aussi fréquente qu'autrefois. F.pratensis recherche surtout des stations en pente bien exposées au soleil et avec une végétation assez ouverte. De tels milieux se faisant de plus en plus rares dans le paysage agricole moderne, les talus de route apparaissent souvent comme une alternative (ou milieu de subsitution) pour F.pratensis. les importantes perturbations (pollution, fauche répétitive, pauvreté du milieu) ne permettent toutefois pas aux sociétés de fourmis de se développer pleinement et la survie de l'espèce passe par la sauvegarde d'autres milieux ouverts exploités extensivement. Grâce aux données collectées, un suivi comparatif des populations pourra être effectuée dans les années à venir

Contribution à l'écologie et la zoogéographie de Micropotamogale lamottei (Mammalia, Tenrecidae)

Eighty eight specimens of the West African Pigmy Otter shrew Micropotamogale lamottei were collected in Western Ivory Coast between 1971 and 1976. Most of the animals had been drowned accidentally bow-nets; four were live-trapped by the author. The Pigmy Otter shrew lives not only in swampy areas, as supposed by other authors, but also in small rivers and forest streams. The species is well adapted to its aquatic environment; it feeds mainly on fresh water crab and fish, swims well, is able to remain submerged for 10 to 15 minutes when alarmed, and grooms itself carefully and regularly. A survey carried out locally shows that the species is relatively common in the mountainous region surrounding Danané and Man, and further west in similar habitats of Liberia and Guinea. Its distribution in the Ivory Coast extends no more than 50 km around Danané-Man core-area. It is thought that living Potamogalinae stem from an early adaptative radiation of the Tenrecidae in continental Africa. Later on, the terrestrial forms were probably eliminated by competing Soricidae and Erinaceidae, their aquatic way of life enabling the Potamogalinae to survive until now.

Habitat selection in zones of parapatric contact between the Common shrew Sorex araneus and Millet's shrew S. coronatus

(1) The common shrew Sorex araneus and Millet's shrew S. coronatus are sibling species.They are morphologically and genetically very similar but do not hybridize. Their parapatric distribution throughout south-western Europe, with a few narrow zones of distributional overlap, suggests that they are in competitive parapatry. (2) Two of these contact zones were studied; there was evidence of coexistence over periods of 2 years as well as habitat segregation. In both zones, the species segregated on litter thickness and humidity variables. (3) A simple analysis of spatial distribution showed that habitats visible in the field corresponded to the habitats selected by the species. Habitat selection was found throughout the annual life-cycle of the shrews. (4) In one contact zone, a removal experiment was performed to test whether habitat segregation is induced by interspecific interactions. The experiment showed that the species select habitats differentially when both are present and abandon habitat selection when their competitor is removed. (5) These results confirm the role of resource partitioning in promoting narrow rangesof distributional overlap between such parapatric species and qualitatively support the prediction of habitat selection theory that, in a two-species system, coexistence may be achieved by differential habitat selection to avoid competition. The results also support the view that the common shrew and Millet's shrew are in competitive parapatry.

Adaptive colour polymorphism of Acrida ungarica H. (Orthoptera: Acrididae) in a spatially heterogeneous environment

Intra-specific colour polymorphism provides a cryptic camouflage from predators in heterogeneous habitats. The orthoptera species, Acrida ungarica (Herbst, 1786) possess two well-distinguished colour morphs: brown and green and displays several disruptive colouration patterns within each morph to improve the crypsis. This study focused on how the features of the background environment relate to the proportion of the two morphs and to the intensity of disruptive colouration patterns in A. ungarica. As the two sexes are very distinct with respect to mass and length, we also distinctively tested the relationship for each sex. In accordance with the background matching hypothesis, we found that, for both sexes, the brown morph was in higher proportion at sites with a brown-dominant environment, and green morphs were in higher proportion in green-dominant environments. Globally, individuals in drier sites and in the drier year also had more intense disruptive colouration patterns, and brown morphs and females were also more striped. Colour patterns differed largely between populations and were significantly correlated with relevant environmental features. Even if A. ungarica is a polymorphic specialist, disruptive colouration still appears to provide strong benefits, particularly in some habitats. Moreover, because females are larger, they are less able to flee, which might explain the difference between sexes

Temporal and spatial dynamics of benthic invertebrate communities in an alpine glacier-fed alluvial system

Summary The present thesis work focused on the ecology of benthic invertebrates in the proglacial floodplain of the Rhone in the Swiss Alps. The main glacial Rhone River and a smaller glacial tributary, the Mutt River, joined and entered a braiding multi-thread area. A first part concentrated on the disruption of the longitudinal patterns of environmental conditions and benthic invertebrate fauna in the Rhone by its tributary the Mutt. The Mutt had less harsh environmental conditions, higher taxonomic richness and more abundant zoobenthos compared to the Rhone upstream of the confluence. Although the habitat conditions in the main stream were little modified by the tributary, the fauna was richer and more diverse below the confluence. Colonisation from the Mutt induced the occurrence of faunal elements uncommon of glacial streams in the upper Rhone, where water temperature remains below 4°C. Although the glacial Rhone dominated the system with regard to hydrology and certain environmental conditions, the Mutt tributary has to be seen as the faunal driver of the system. The second part of the study concerned the spatio-temporal differentiation of the habitats and the benthic communities along and across the flood plain. No longitudinal differentiation was found. The spatial transversal differentiation of three habitat types with different environmental characteristics was successfully reflected in the spatial variability of benthic assemblages. This typology separated marginal sites of the flood plain, left bank sites under the influence of the Mutt, and the right bank sites under the influence of the Rh6ne. Faunistic spatial differences were emphasized by the quantitative structure of the fauna, richness, abundances and Simpson index of diversity. Seasonal environmental variability was positively related with Simpson index of diversity and the total richness per site. Low flow conditions were the most favourable season for the fauna and November was characterized by low spatial environmental heterogeneity, high spatial heterogeneity of faunal assemblage, maximum taxonomic richness, a particular taxonomic composition, highest abundances, as well as the highest primary food resources. The third part studied the egg development of three species of Ephemeroptera in the laboratory at 1.5 to 7°C and the ecological implications in the field. Species revealed very contrasting development strategies. Baetis alpinus has a synchronous and efficient egg development, which is faster in warmer habitats, enabling it to exploit short periods of favourable conditions in the floodplain. Ecdyonurus picteti has a very long development time slightly decreasing in warmer conditions. The high degree of individual variation suggests a genetic determination of the degree-days demand. Combined with the glacial local conditions, this strategy leads to an extreme delay of hatching and allows it to develop in very unpredictable habitats. Rhithrogena nivata is the second cold adapted species in Ephemeroptera. The incubation duration is long and success largely depends on the timing of hatching and the discharge conditions. This species is able to exploit extremely unstable and cold habitats where other species are limited by low water temperatures. The fourth part dealt with larval development in different habitats of the floodplain. Addition of data on egg development allowed the description of the life histories of the species from oviposition until emergence. Rhithrogena nivata and loyolaea generally have a two-year development, with the first winter passed as eggs and the second one as larvae. Development of Ecdyonurus picteti is difficult to document but appears to be efficient in a harsh and unpredictable environment. Baetis alpinus was studied separately in four habitats of the floodplain system with contrasting thermal regimes. Differences in success and duration of larval development and in growth rates are emphasised. Subvention mechanisms between habitats by migration of young or grown larvae were demonstrated. Development success and persistence of the populations in the system were thus increased. Emergence was synchronised to the detriment of the optimisation of the adult's size and fecundity. These very different development strategies induce a spatial and temporal distribution in the use of food resources and ecological niches. The last part of this work aimed at the synthesis of the characteristics and the ecological features of three distinct compartments of the system that are the upper Rhone, the Mutt and the floodplain. Their particular role as well as their inter-dependence concerning the structure and the dynamics of the benthic communities was emphasised. Résumé Ce travail de thèse est consacré à l'écologie des invertébrés benthiques dans la zone alluviale proglaciaire du Rhône dans les Alpes suisses. Le Rhône, torrent glaciaire principal, reçoit les eaux de la Mutt, affluent glaciaire secondaire, puis pénètre dans une zone de tressage formée de plusieurs bras. La première partie de l'étude se concentre sur la disruption par la Mutt des processus longitudinaux, tant environnementaux que faunistiques, existants dans le Rhône. Les conditions environnementales régnant dans la Mutt sont moins rudes, la richesse taxonomique plus élevée et le zoobenthos plus abondant que dans le Rhône en amont de la confluence. Bien que les conditions environnementales dans le torrent principal soient peu modifiées par l'affluent, la faune s'avère être plus riche et plus diversifiée en aval de la confluence. La colonisation depuis la Mutt permet l'occurrence de taxons inhabituels dans le Rhône en amont de la confluence, où la température de l'eau se maintient en dessous de 4°C. Bien que le Rhône, torrent glaciaire principal, domine le système du point de vu de l'hydrologie et de certains paramètres environnementaux, l'affluent Mutt doit être considéré comme l'élément structurant la faune dans le système. La deuxième partie concerne la différentiation spatiale et temporelle des habitats et des communautés benthiques à travers la plaine alluviale. Aucune différentiation longitudinale n'a été mise en évidence. La différentiation transversale de trois types d'habitats sur la base des caractéristiques environnementales a été confirmée par la variabilité spatiale de la faune. Cette typologie sépare les sites marginaux de la plaine alluviale, ceux sous l'influence de la Mutt (en rive gauche) et ceux sous l'influence du Rhône amont (en rive droite). Les différences spatiales de la faune sont mises en évidence par la structure quantitative de la faune, la richesse, les abondances et l'indice de diversité de Simpson. La variabilité saisonnière du milieu est positivement liée avec l'indice de diversité de Simpson et la richesse totale par site. L'étiage correspond à la période la plus favorable pour la faune et novembre réunit des conditions de faible hétérogénéité spatiale du milieu, de forte hétérogénéité spatiale de la faune, une richesse taxonomique maximale, une composition faunistique particulière, les abondances ainsi que les ressources primaires les plus élevées. La troisième partie est consacrée à l'étude du développement des oeufs de trois espèces d'Ephémères au laboratoire à des températures de 1.5 à 7°C, ainsi qu'aux implications écologiques sur le terrain. Ces espèces présentent des stratégies de développement très contrastées. Baetis alpinus a un développement synchrone et efficace, plus rapide en milieu plus chaud et lui permettant d'exploiter les courtes périodes de conditions favorables. Ecdyonurus picteti présente une durée de développement très longue, diminuant légèrement dans des conditions plus chaudes. L'importante variation interindividuelle suggère un déterminisme génétique de la durée de développement. Cette stratégie, associée aux conditions locales, conduit à un décalage extrême des éclosions et permet à l'espèce de se développer dans des habitats imprévisibles. Rhithrogena nivata est la seconde espèce d'Ephémères présentant une adaptation au froid. L'incubation des oeufs est longue et son succès dépend de la période des éclosions et des conditions hydrologiques. Cette espèce est capable d'exploiter des habitats extrêmement instables et froids, où la température est facteur limitant pour d'autres espèces. La quatrième partie traite du développement larvaire dans différents habitats de la plaine alluviale. Le développement complet est décrit pour les espèces étudiées de la ponte jusqu'à l'émergence. Rhithrogena nivata et loyolaea atteignent généralement le stade adulte en deux ans, le premier hiver étant passé sous forme d'oeuf et le second sous forme de larve. Le développement de Ecdyonurus picteti est difficile à documenter, mais s'avère cependant efficace dans un environnement rude et imprévisible. Baetis alpinus a été étudié séparément dans quatre habitats de la plaine ayant des régimes thermiques contrastés. La réussite et la durée du développement embryonnaire ainsi que les taux de croissance y sont variables. Des mécanismes de subvention entre habitats sont possibles par la migration de larves juvéniles ou plus développées, augmentant ainsi la réussite du développement et le maintien des populations dans le système. L'émergence devient synchrone, au détriment de l'optimisation de la taille et de la fécondité des adultes. Ces stratégies très différentes induisent une distribution spatiale et temporelle dans l'usage des ressources et des niches écologiques. La dernière partie synthétise les caractéristiques écologiques des trois compartiments du système que sont le Rhône amont, la Mutt et la zone alluviale. Leurs rôles particuliers et leurs interdépendances du point de vue de la structure et de la dynamique des communautés benthiques sont mis en avant.

Circum-Alpine marine circulation and paleoenvironmental conditions during the Miocene

Trace element and isotopic compositions of marine fossils and sediment were analyzed from several Miocene deposits in the circum-Alpine region in order to reconstruct the paleoceanographic and paleoclimatic changes related to sea level changes, basin evolution and Alpine orogeny. To the north and the east the Alps were border by an epicontinental sea, the Paratethys, while to the south the Mediterranean surrounded the uplifting mountains during the Miocene. The thesis mainly focused on sediments and fossils sampled from Miocene beds of these two oceanic provinces. The north Alpine Molasse, the Vienna and Pannonian Basins were located in the Western and Central Paratethys. O-isotope compositions of well-preserved phosphatic fossils in these sediments support deposition under sub-tropical to warm-temperate climate with water temperatures between 14 to 28 °C for the Miocene. δ18O values of fossil shark teeth from different horizons vary similarly to those of the global trend until the end of the Badenian, however the δ18O values show wider range, which indicates local effects iii the sub-basins. The trend of 87Sr/86Sr in the samples roughly agrees with an open ocean environment for the Miocene. Yet a number of samples deviate from typical open ocean compositions with higher ratios suggesting modification of seawater by local and old terrestrial sources. In contrast, two exceptional teeth from the locality of La Moliere have extremely low δ18O values and low 87Sr/86Sr. However, the REE patterns of their enameloid are similar to those of teeth having O and Sr isotopic compositions typical of a marine setting at this site. Collectively, this suggests that the two teeth formed while the sharks frequented a freshwater environment with very low 18O-content and 87Sr/86Sr controlled by Mesozoic calcareous rocks. This is consistent with a paleogeography of high-elevation (~2300m) Miocene Alps adjacent to a marginal sea. The local effects are also reflected in the εNd values of the Paratethyan fossils, which is compatible with input from ancient crystalline rocks and Mesozoic sediments, while other samples with elevated εNd values indicate an influence of Neogene volcanism on the water budget. Excluding samples whose isotopic compositions reflect a local influence on the water column, an average εNd value of -7.9 ± 0.5 may be inferred for the Paratethys seawater. This value is indistinguishable from the Miocene value of the Indian Ocean, supporting a dominant role of ludo-Pacific water masses in the Paratethys. Regarding the Mediterranean, stable C-and O-isotope compositions of benthic and planktonic foraminifera from the Umbria-Marche region (UMC) have an offset typical for their habitats and the changes in composition mimic global changes, suggesting that the regional conditions of climate and the carbon cycle were controlled by global changes. The radiogenic isotope compositions of the fossil assemblages allow for distinction of periods. From 25 to 19 Ma, high εNd values and low 87Sr/86Sr of sediments and fossils support intense tectonism and volcanism, related to the opening of the western Mediterranean. Between 19 and 13 Ma the Mediterranean has εNd values that are largely controlled by incursion of Indian Ocean water. Brief periods of local hinterland control on seawater compositions are indicated by spikes in the εNd record, coinciding with volcanic events and a short sea-level decrease at about 15.2 Ma. Lower 87Sr/86Sr compared to the open ocean is compatible with rapid uplift of the hinterland and intense influx of Sr from Mesozoic carbonates of the western Apennines, while higher 87Sr/86Sr for other sites indicates erosion of old crustal silicate rocks. Finally, from 13 to 7 Ma the fossils have 87Sr/86Sr similar to those of Miocene seawater and their εNd values indicates fluctuating influence of Atlantic, and Indian Ocean or Paratethys sources of seawater entering the Mediterranean, driven by global sealevel changes and local tectonism. RÉSUMÉ DE LA THÈSE Les compositions en éléments traces et isotopiques de fossiles marins et de sédiments on été analysées à partir de nombreux dépôts marins dans la région circum Alpine dans le but de reconstruire les changements paléocéanographiques et paléoclimatiques liés aux changements du niveau marin, à l'évolution en bassins et à l'orogénie alpine. Au nord et à l'est des Alpes, une mer épicontinentale appelée Paratéthys s'est ouverte, alors que plus au sud la mer Méditerranée bordait au Miocène les Alpes naissantes. Le but de cette recherche est de se concentrer sur les sédiments et les fossiles provenant des couches du Miocènes de ces deux provinces marines. Les bassins de la Molasse Alpine du nord, de Vienne et Pannonien étaient situés au niveau de la Paratéthys Occidentale et Centrale. Les compositions isotopiques de l'oxygène de fossiles phosphatés bien préservés dans ces sédiments étayent la théorie d'un dépôt sous un climat subtropical à tempéré chaud avec des températures entre 14 et 28°C pendant le Miocène. Les valeurs δ18O des fossiles sont similaires à la tendance globale jusqu'à la fin du Badénien. Cependant les larges fluctuations en δ18O indiquent des effets locaux au niveau des sous bassins. En outre, deux dents de requin exceptionnelles présentent des valeurs extrêmement basses de δ18O. Ces données suggèrent que ces deux dents se sont formées alors que les requins fréquentaient un environnement d'eau douce avec de faibles valeurs de 18O. Le calcul de la composition isotopique de l'oxygène de cette eau douce permet d'obtenir une estimation de la paléoélévatian moyenne des Alpes du Miocène (~2300m). La tendance 87Sr/86Sr pour ces échantillons concorde approximativement avec un environnement d'océan ouvert au cours du Miocène. Toutefois un nombre d'échantillons dévie des compositions d'océan ouvert typiques, avec des rapports élevés suggérant des modifications de l'eau de mer par des sources locales et terrestres. Les effets locaux sont aussi reflétés au niveau des valeurs en εNd des fossiles paratéthysiens. Ceci est cohérent avec un apport d'anciennes roches cristallines et de sédiments mésozoïques, tandis que d'autres échantillons avec des valeurs hautes de εNd indiquent une influence d'un volcanisme néogène dans le budget marin. En excluant les échantillons dont les compositions isotopiques confirment une influence locale, une valeur moyenne de εNd de 7.9 t 0.5 peut être déduite pour l'eau de la Parathétys. Cette valeur est semblable à la valeur correspondant à l'Océan Indien durant le Miocène, confirmant un rôle dominant de cet océan dans la Paratéthys. Au niveau de la Méditerranée, les compositions en isotopes stables du Carbone et de l'Oxygène de foraminifères planctoniques et benthique de la région Umbria-Marche présentent un offset typique à leurs habitats. De plus les changements dans leurs compositions suivent les changements globaux, suggérant ainsi que les conditions climatiques régionales et le cycle du carbone étaient contrôlés par des phénomènes globaux. La composition en isotopes radiogéniques d'assemblages fossiles permet une reconnaissance sur trois périodes distinctes. De 25 à 19 millions d'années (Ma), des valeurs élevées de εNd et un faible rapport 87Sr/86Sr dans les sédiments soutiennent l'idée d'une activité tectonique et volcanique intense, liée à l'ouverture de la Méditerranée occidentale. Entre 19 et 13 Ma, la Méditerranée montre des valeurs de εNd qui sont largement contrôlées par une incursion d'eau provenant de l'Océan Indien. En effet, aux alentours de 15,2 Ma, des pics dans l'enregistrement des valeurs de εNd, coïncidant avec des événements volcaniques et de brèves diminutions du niveau marin. Enfin, de 13 à 7 Ma, les fossiles ont des rapports ß7Sr/8fiSr similaires à ceux de l'eau de mer au Miocène. Leurs valeurs de εNd indiquent une influence changeante de l'océan Atlantique, et de l'océan Indien ou des sources d'eau de merde la Parathétys qui entrent dans les bassins méditerranéens. Ce changement est guidé par des modifications globales du niveau marin et par la tectonique locale. RÉSUMÉ DE LA THÈSE (POUR LE GRAND PUBLIC) Les analyses des compositions en éléments traces et isotopiques des fossiles marins sont un outil très utile pour reconstruire les conditions océaniques et climatiques anciennes. Ce travail de thèse se concentre sur les sédiments déposés dans un environnement marin proches des Alpes au cours du Miocène, entre 23 et 7 millions d'années (Ma). Cette période est caractérisée par une tectonique alpine active, ainsi que par des changements climatiques et océanographiques globaux importants. Dans le but de tracer ces changements, les compositions isotopiques du Strontium, du Néodyme, de l'Oxygène et du Carbone ont été analysées dans des fossiles bien préservés ainsi que les sédiments contemporains. Les échantillons proviennent de deux provinces océaniques distinctes, la première est la Mer Méditerranée, et l'autre est une mer épicontinentale appelée Parathétys, qui existait au nord et à l'est des Alpes durant le Miocène. Au niveau de la Parathétys Occidentale et Orientale, les compositions isotopiques d'oxygène de dents de requins confirment un dépôt sous un climat subtropical à tempéré chaud avec des températures d'eau entre 14 et 28°C au Miocène. En outre, deux dents de requins exceptionnelles ont enregistré des compositions isotopiques d'oxygène extrêmement basses. Cela suggère que ces deux dents se sont formées alors que les requins entraient dans un système d'eau douce. Le calcul de la composition isotopique de l'oxygène de cette eau douce permet d'obtenir une estimation de la paléoélévation des Alpes au Miocène qui est aussi élevée que celle d'aujourd'hui. La tendance isotopique du Strontium pour ces échantillons concorde approximativement avec un environnement d'océan ouvert. Cependant un certain nombre d'échantillons indique des modifications de l'eau de mer par des sources terrestres locales. Les effets locaux sont aussi visibles au niveau des compositions isotopiques du Néodyme, qui sont en accord avec un apport provenant de roches cristallines anciennes et de sédiments du Mésozoïque, alors que d'autres échantillons indiquent une influence volcanique néogène dans le budget marin. A l'exclusion des échantillons dont les compositions correspondent à une influence locale, les compositions isotopiques du Néodyme de la Parathétys sont très similaires aux valeurs de l'Océan Indien, montrant ainsi un rôle important des masses d'eau IndoPacifiques dans cette région. Au niveau de la Méditerranée, les compositions en isotopes stables du Carbone et de l'Oxygène de foraminifères planctoniques et benthique de la région Umbria-Marche présentent un offset typique à leurs habitats. De plus, les changements dans leurs compositions suivent les changements globaux, suggérant ainsi que les conditions climatiques régionales et le cycle du carbone étaient contrôlés par des phénomènes globaux. La composition en isotopes radiogéniques d'assemblages fossiles permet une reconnaissance sur trois périodes distinctes. De 25 à 19 Ma, des rapport isotopiques élevés pour le Néodyme et faibles pour le Strontium dans les sédiments et les fossiles soutiennent l'idée d'une activité tectonique et volcanique intense, liée à l'ouverture de la Méditerranée occidentale. Entre 19 et 13 Ma, la Méditerranée présente des rapports isotopiques du Néodyme qui sont largement contrôlés par une incursion d'eau provenant de l'Océan Indien. En effet, aux alentours de 15,2 Ma, des pics dans l'enregistrement des valeurs des isotopes du Néodyme coïncident avec des événements volcaniques et de brèves diminutions du niveau marin. Finalement, de 13 à 7 Ma, les fossiles ont des rapports isotope Strontium similaires à ceux de l'eau de mer au Miocène. Les rapports isotopiques du Néodyme indiquent une influence changeante de l'océan Atlantique, et de l'océan Indien ou des sources d'eau de mer de la Parathétys qui entrent dans les bassins méditerranéens. Ce changement est guidé par des modifications globales du niveau marin et par la tectonique locale.

Origin and expansion of the allotetraploid Aegilops geniculata, a wild relative of wheat.

*This study reconstructs the phylogeography of Aegilops geniculata, an allotetraploid relative of wheat, to discuss the impact of past climate changes and recent human activities (e.g. the early expansion of agriculture) on the genetic diversity of ruderal plant species. *We combined chloroplast DNA (cpDNA) sequencing, analysed using statistical parsimony network, with nonhierarchical K-means clustering of amplified fragment length polymorphism (AFLP) genotyping, to unravel patterns of genetic structure across the native range of Ae. geniculata. The AFLP dataset was further explored by measurement of the regional genetic diversity and the detection of isolation by distance patterns. *Both cpDNA and AFLP suggest an eastern Mediterranean origin of Ae. geniculata. Two lineages have spread independently over northern and southern Mediterranean areas. Northern populations show low genetic diversity but strong phylogeographical structure among the main peninsulas, indicating a major influence of glacial cycles. By contrast, low genetic structuring and a high genetic diversity are detected in southern Mediterranean populations. Finally, we highlight human-mediated dispersal resulting in substantial introgression between resident and migrant populations. *We have shown that the evolutionary trajectories of ruderal plants can be similar to those of wild species, but are interfered by human activities, promoting range expansions through increased long-distance dispersal and the creation of suitable habitats.

Interplanetary transfer of photosynthesis: an experimental demonstration of a selective dispersal filter in planetary island biogeography.

We launched a cryptoendolithic habitat, made of a gneissic impactite inoculated with Chroococcidiopsis sp., into Earth orbit. After orbiting the Earth for 16 days, the rock entered the Earth's atmosphere and was recovered in Kazakhstan. The heat of entry ablated and heated the rock to a temperature well above the upper temperature limit for life to below the depth at which light levels are insufficient for photosynthetic organisms ( approximately 5 mm), thus killing all of its photosynthetic inhabitants. This experiment shows that atmospheric transit acts as a strong biogeographical dispersal filter to the interplanetary transfer of photosynthesis. Following atmospheric entry we found that a transparent, glassy fusion crust had formed on the outside of the rock. Re-inoculated Chroococcidiopsis grew preferentially under the fusion crust in the relatively unaltered gneiss beneath. Organisms under the fusion grew approximately twice as fast as the organisms on the control rock. Thus, the biologically destructive effects of atmospheric transit can generate entirely novel and improved endolithic habitats for organisms on the destination planetary body that survive the dispersal filter. The experiment advances our understanding of how island biogeography works on the interplanetary scale.

What drives invasibility? A multi-model inference test and spatial modelling of alien plant species richness patterns in northern Portugal

Understanding and anticipating biological invasions can focus either on traits that favour species invasiveness or on features of the receiving communities, habitats or landscapes that promote their invasibility. Here, we address invasibility at the regional scale, testing whether some habitats and landscapes are more invasible than others by fitting models that relate alien plant species richness to various environmental predictors. We use a multi-model information-theoretic approach to assess invasibility by modelling spatial and ecological patterns of alien invasion in landscape mosaics and testing competing hypotheses of environmental factors that may control invasibility. Because invasibility may be mediated by particular characteristics of invasiveness, we classified alien species according to their C-S-R plant strategies. We illustrate this approach with a set of 86 alien species in Northern Portugal. We first focus on predictors influencing species richness and expressing invasibility and then evaluate whether distinct plant strategies respond to the same or different groups of environmental predictors. We confirmed climate as a primary determinant of alien invasions and as a primary environmental gradient determining landscape invasibility. The effects of secondary gradients were detected only when the area was sub-sampled according to predictions based on the primary gradient. Then, multiple predictor types influenced patterns of alien species richness, with some types (landscape composition, topography and fire regime) prevailing over others. Alien species richness responded most strongly to extreme land management regimes, suggesting that intermediate disturbance induces biotic resistance by favouring native species richness. Land-use intensification facilitated alien invasion, whereas conservation areas hosted few invaders, highlighting the importance of ecosystem stability in preventing invasions. Plants with different strategies exhibited different responses to environmental gradients, particularly when the variations of the primary gradient were narrowed by sub-sampling. Such differential responses of plant strategies suggest using distinct control and eradication approaches for different areas and alien plant groups.

Multiple processes regulate long-term population dynamics of sea urchins on Mediterranean rocky reefs

We annually monitored the abundance and size structure of herbivorous sea urchin populations (Paracentrotus lividus and Arbacia lixula) inside and outside a marine reserve in the Northwestern Mediterranean on two distinct habitats (boulders and vertical walls) over a period of 20 years, with the aim of analyzing changes at different temporal scales in relation to biotic and abiotic drivers. P. lividus exhibited significant variability in density over time on boulder bottoms but not on vertical walls, and temporal trends were not significantly different between the protection levels. Differences in densities were caused primarily by variance in recruitment, which was less pronounced inside the MPA and was correlated with adult density, indicating density-dependent recruitment under high predation pressure, as well as some positive feedback mechanisms that may facilitate higher urchin abundances despite higher predator abundance. Populations within the reserve were less variable in abundance and did not exhibit the hyper-abundances observed outside the reserve, suggesting that predation effects maybe more subtle than simply lowering the numbers of urchins in reserves. A. lixula densities were an order of magnitude lower than P. lividus densities and varied within sites and over time on boulder bottoms but did not differ between protection levels. In December 2008, an exceptionally violent storm reduced sea urchin densities drastically (by 50% to 80%) on boulder substrates, resulting in the lowest values observed over the entire study period, which remained at that level for at least two years (up to the present). Our results also showed great variability in the biological and physical processes acting at different temporal scales. This study highlights the need for appropriate temporal scales for studies to fully understand ecosystem functioning, the concepts of which are fundamental to successful conservation and management.

A comparison of rapid bioassessment protocols used in 2 regions with Mediterranean climates, the Iberian Peninsula and South Africa

Abstract. The ability of 2 Rapid Bioassessment Protocols (RBPs) to assess stream water quality was compared in 2 Mediterranean-climate regions. The most commonly used RBPs in South Africa (SAprotocol) and the Iberian Peninsula (IB-protocol) are both multihabitat, field-based methods that use macroinvertebrates. Both methods use preassigned sensitivity weightings to calculate metrics and biotic indices. The SA- and IB-protocols differ with respect to sampling equipment (mesh size: 1000 lm vs 250 300 lm, respectively), segregation of habitats (substrate vs flow-type), and sampling and sorting procedures (variable time and intensity). Sampling was undertaken at 6 sites in South Africa and 5 sites in the Iberian Peninsula. Forty-four and 51 macroinvertebrate families were recorded in South Africa and the Iberian Peninsula, respectively; 77.3% of South African families and 74.5% of Iberian Peninsula families were found using both protocols. Estimates of community similarity compared between the 2 protocols were .60% similar among sites in South Africa and .54% similar among sites in the Iberian Peninsula (BrayCurtis similarity), and no significant differences were found between protocols (Multiresponse Permutation Procedure). Ordination based on Non-metric Multidimensional Scaling grouped macroinvertebrate samples on the basis of site rather than protocol. Biotic indices generated with the 2 protocols at each site did not differ. Thus, both RBPs produced equivalent results, and both were able to distinguish between biotic communities (mountain streams vs foothills) and detect water-quality impairment, regardless of differences in sampling equipment, segregation of habitats, and sampling and sorting procedures. Our results indicate that sampling a single habitat may be sufficient for assessing water quality, but a multihabitat approach to sampling is recommended where intrinsic variability of macroinvertebrate assemblages is high (e.g., in undisturbed sites in regions with Mediterranean climates). The RBP of choice should depend on whether the objective is routine biomonitoring of water quality or autecological or faunistic studies.