Nature, Conservation et Sociétés

John D. THOMPSON

Directeur de recherches, première classe

CEFE/CNRSJohn webmini
Campus du CNRS
1919, route de Mende
34293 Montpellier 5

tél : +33 4 67 61 32 14
fax: +33 4 67 41 06 16

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 Programme de recherche

Pendant ma carrière de scientifique à Montpellier de 1989 à aujourd’hui, l'essentiel de mes activités    de recherche et d’expertise a été principalement orienté sur l'écologie, l'évolution et la conservation de la biodiversité Méditerranéenne. Mes recherches se placent toujours dans le cadre biogéographique et paysager particulièrement fascinant de la région Méditerranéenne. Dans cette région, un point chaud de biodiversité mondiale, la rapidité des changements contemporains pourrait avoir des conséquences profondes aussi bien pour la dynamique et la viabilité des populations et des communautés, que pour la capacité de réponse évolutive rapide des espèces, aspect scientifique trop souvent négligé. Un élément clé dans la dynamique de la biodiversité de cette région concerne la forte variabilité du milieu qui s'exprime sur des distances très courtes, créant ainsi une véritable mosaïque d'habitats dans le paysage. Désormais, le paysage méditerranéen est fortement affecté par les changements d’utilisation des terres d’une façon souvent contrastée1,2.

A l'échelle régionale, ces travaux concernent plus particulièrement la dynamique, l'écologie et l'adaptation des populations végétales en relation avec la variabilité et la fragmentation de la mosaïque paysagère et les changments d’environnement. A l'échelle biogéographique l'objectif est de mieux discerner les processus de différenciation et d’évolution des espèces en relation avec les patrons de distribution. En 2005 j’ai synthétisé l'ensemble des travaux sur ces thèmes dans un livre intitulé "Plant Evolution in the Mediterranean" publié par Oxford University Press. Une nouvelle version de ce livre, totalement remanié est en cours de préparation. Un élément clé dans mes recherches concerne mon investissement dans une recherche "impliquée" qui s'articule autour de collaborations interdisciplinaires très étroites (sciences humaines) et l'animation d'une interface fonctionnelle entre problématique scientifique et enjeux de conservation et de gestion.

Expliquer les patrons de distribution dans la flore Méditerranéenne

La flore Méditerranéenne est caractérisée par un fort taux d'espèces endémiques, dont certaines sont anciennes et isolées sur le plant taxinomique, d’autres sont apparentées à des espèces à distribution plus large, et enfin d’autres font partie des genres dont les espèces présentent des patrons de distribution très disjointes. Etroitement liée à l’histoire géologique et les changements climatiques depuis la Pliocène, l'évolution de ce patron nécessite des études sur la spécialisation écologique, la différenciation génétique au sein et entre les différentes espèces, l'évolution du système de reproduction, et les relations phylogénétiques entre les espèces. Dans ce contexte, l’étude de la différenciation des populations et l'évolution du système de reproduction au sein et entre trois espèces à floraison printanier et très apparentées du genre Cyclamen dans l'ouest du bassin Méditerranéen - menée avec mon collègue de l’époque Max Debussche au CEFE entre 1990 et 2010 - a été particulièrement révélatrice3.

Un patron typique en région méditerranéenne concerne les espèces endémiques qui sont très apparentées aux espèces bien plus répandues. Les résultats d'une étude comparative (basée sur des contrastes indépendants de 25 caractéristiques écologiques et traits biologiques chez 20 paires con-génériques d’espèces endémiques restreintes et d’espèces plus répandues dans la région méditerranéenne française) appuient fortement l'hypothèse que les espèces endémiques ont une écologie adaptée à leur présence dans un milieu stable, dans une sorte de « niche de persistance4.

Un autre patron de distribution des espèces en région méditerranéenne concerne les espèces largement répandues dans l’ouest du bassin méditerranéen (les péninsules italienne et Ibérique voire en Afrique du Nord et sur les îles Tyrrhéniennes et Baléares) qui se trouvent en limite de l’aire de répartition en région méditerranéenne française. Certaines de ces espèces sont protégées en France sans qu’aucune information ne soit connue sur leur dynamique populationnelle, leur écologie, ou leur vulnérabilité. Dans une étude comparative de la niche écologique des populations centrales et périphériques de 12 espèces que nous avons mené en collaboration avec les collègues espagnols et italiens nous avons trouvé que les populations en limite d’aire présentent dans bien des cas (mais pas toujours, d’où l’intérêt d’une étude multi spécifique) non seulement une originalité écologique par rapport aux populations centrales mais que leur niche écologique est aussi très souvent plus spécialisé que celle des populations centrales5. De surcroît, pour certaines espèces on observe des modifications marquantes en termes de composition génétique des populations et des patrons de distribution qui peuvent résulter d’une persistance locale des espèces dans les micro-refuges lors des périodes de glaciation climatiques pendant le Quaternaire6. Enfin, dans une synthèse bibliographique concernant les questions des populations en limite d’aire, nous avons pu revisiter l’évidence empirique concernant les patrons de variabilité (écologique, génétique, abondance) dans les populations en limite d’aire par rapport aux populations centrales7.

 

L’adaption des populations aux changements globaux

La littérature scientifique nous renseigne encore très peu sur la réponse évolutive des espèces aux changements climatiques. Au lieu de se déplacer, les espèces, ne pourraient-elles pas, tout simplement, s’adapter ? Pas évident pour certains : l’adaptation est un processus long et souvent en décalage avec les changements d’environnement. Or, dans une étude récente des changements de distribution des chémotypes du thym (Thymus vulgaris) nous avons pu mettre en évidence une réponse adaptative très rapide au relâchement d’une pression de sélection associée aux extrêmes de température qui sont de moins en moins fortes. Alors que la distribution de l’espèce n’a pas été modifiée, l’organisation spatiale de son patrimoine génétique change, soit par une capacité de réponse locale au sein des stations soit par un flux de gènes entre populations. Ainsi, même les plantes pérennes peuvent rapidement s’adapter aux changements climatiques en cours, tant que leurs populations ne sont pas trop fragmentées par les activités humaines. Cette étude8, mené en collaboration avec les auteurs des premiers papiers sur le thym dans les années 1980 (Philippe Vernet et Pierre-Henri Gouyon) a été lauréat du  « W.S. Cooper Award” (plants along evironmental gradients) » attribué par « The Ecological Society of America » en 2013.

Dynamiques écologiques et évolutives : fragmentation paysagère  

A travers mes programmes de recherche je me suis intéressé à plusieurs situations où la configuration spatiale des habitats joue un rôle important dans la dynamique écologique des populations et de la diversité intra-spécifique.

Chez plusieurs espèces du genre Narcissus (Amaryllidacées) en région méditerranéenne les populations sont composées de deux types d'individus : soit à fleur à style longue, soit à fleur à style court. Par le biais d'un ensemble d'études expérimentales sur le terrain et en conditions contrôlées nous avons pu démontrer comment la combinaison de différents mécanismes, en l'occurrence la sélection au sein des populations et une stochasticité liée à la fragmentation des habitats, contribue au maintien du polymorphisme, d'une part, et à la variabilité de la fréquence des deux formes florales, d'autre part9,10,. A l’échelle interspécifique on observe aussi une autre forme de phasage de mécanismes agissant sur la richesse des communautés en lien avec les modifications paysagères. Une étude de la recolonisation des escarpements rocheux d’âge variable (de 10 à 80 ans) créés par la construction de routes dans le département de l’Hérault pendant la 20ième siècle et leur comparaison avec les milieux similaires mais naturels montre que le retour de la végétation est très variable selon l’espèces et que la dynamique des communautés pendant la succession (il s’agit d’une étude originale d’une succession de type « primaire ») suit un trajectoire en deux temps11.

Evaluation de l’état de conservation des populations d’espèces rares

En lien avec les projets d’aménagement du territoire qui sont à l’origine de la destruction de leur habitat, nous avons mené des recherches sur l’écologie et la dynamique des populations de huit espèces végétales afin de mieux cerner leur état de conservation et leur vulnérabilité aux impacts des programmes d’aménagement.

Cette étude nécessite la mise en place de suivis avec une méthodologie cohérente et standardisée afin de pouvoir comparer la dynamique d'un échantillon représentatif de leurs populations et de suivre aussi la recolonisation spatiale et temporelle par ces espèces sur les zones impactées par les aménagements ou suite à un projet de renforcement ou de création de nouvelles populations12. Notre protocole repose sur l’analyse de transitions de fréquences (en termes de présence / absence) et de changements d’abondance (densité) à ces deux échelles. La méthodologie permet de voir si, à l'échelle des populations, l'espèce est en déclin, en augmentation ou stable en termes d’occupation de l’espace et d’abondance locale ; elle se repose donc sur une étude du fonctionnement et de dynamique des populations. Aussi, elle est applicable à une grande gamme d’espèces. Cette base commune permet de synthétiser l’information inter-espèces et de suivre de manière uniforme leurs populations et de confronter les dynamiques observées à une évaluation de la vulnérabilité de leur habitat afin de pouvoir évaluer de manière approfondie l’état de conservation de leurs populations. L’application de ce cadre à nos espèces étudiées illustre sa pertinence en tant qu’outil pratique pour les gestionnaires13.

En lien avec les suivis nous avons entamé des études des exigences écologiques de chaque espèce afin de pouvoir proposer un arbre décisionnel pour le choix des méthodologies de renforcement et/ou de création de nouvelles populations qui intègre l’échelle de fonctionnement des populations (échelle de la métapopulation). Enfin, nous abordons la problématique de renforcement et de réintroduction de populations dans le cas très intéressant des plantes communes mais qui représente la seule plante hôte pour la ponte de papillons rares et protégés : deux espèces d’Aristolochia qui sont les plantes nourricières pour les chenilles de deux espèces de papillons protégés, la Diane (Zerynthia polyxena) et la Proserpine (Zerynthia rumina).

 

Une interface recherche – gestion dynamique et fonctionnelle

Un élément clé dans mes recherches actuelles concerne mon investissement dans une recherche "impliquée" qui s'articule autour de collaborations interdisciplinaires très étroites avec des chercheurs en sciences humaines (sociologie, géographie et droit de l’environnement) et l'animation d'une  interface recherche – gestion fonctionnelle et dynamique. J’ai pu mettre en place de nombreux partenariats avec le monde de la gestion (Conservatoire des Espaces Naturels Régional, Parc National des Pyrénées) et mes travaux intègrent des collaborations de plus en plus étroites avec d’autres organismes de conservation et de gestion (Parcs Nationaux de France, Conservatoire Botanique National (CBN)  Méditerranéen de Porquerolles, CBN de Midi-Pyrénées, Parc Naturel Régional de la Narbonnaise en Méditerranée) et des collectivités territoriales (Convention cadre avec le Conseil Général de l’Hérault) et les services de l’état (DREAL -  LR, Ministère de l’Ecologie).

En partant du principe qu’il est devenu urgent d’inciter les organismes publics et les élus à s'approprier le concept de la biodiversité, et de ses enjeux face aux changements globaux, et d'agir en conséquence, il s’agit de convaincre et de faire évoluer une culture de décisions plus souvent basées sur des jugements subjectifs que sur ceux issus d’une science objective. Pour moi, les chercheurs n'ont pas comme seule vocation d’être des « témoins » mais aussi de participer en tant que « acteurs » de la transformation de la biodiversité en question de société. C'est alors une recherche « impliquée » que l’on propose

Cette interface avec la société civile est reconnue au sein du programme national REPERE (Ministère de l’Ecologie). Ce programme a été l’occasion de tester des principes du concept de solidarité écologique14,15,16 que nous avons développé avec mon collègue Raphael Mathevet en sciences humaines et sociales. Ce concept a été introduit dans le droit de l’environnement lors de la réforme de la loi sur les Parcs nationaux français en 2006. Nous proposons que ce concept polysémique se fonde sur la prise de conscience des interdépendances du vivant et une nouvelle vision de la conservation de la nature. Sur la base des évolutions conceptuelles de l’écologie de la conservation, nous avons décliné la solidarité écologique selon une typologie qui intègre les enjeux de l’hétérogénéité spatio-temporelle de la biodiversité et ses modes de fonctionnements dans l’espace. L’objectif ici a été de formuler les objectifs de conservation qui permet d’intégrer les aires protégées au sein de leurs territoires. Ainsi, le concept fournit un cadre pour l’élaboration des trames verte et bleue et à la gestion intégrée de la biodiversité à l’échelle des territoires17,18,19,20,21.

Au delà des multiples travaux en commun avec les gestionnaires, les aires protégées et las acteurs de collectivités territoriales, je suis, d’une part, membre du comité éditorial de la revue « Espaces Naturels »  où je coordonne la valorisation des travaux des scientifiques (rubrique « Etudes – Recherches ») et, d’autre part, de commissions scientifiques de conservation en région méditerranéenne et à l’échelle nationale (voir ci-dessous).

Publications récentes

1 Thompson J.D. & Gauthier, P. (coordination). 2011. Activités humaines et dynamique de la biodiversité en région méditerranéenne. Problématique scientifique, enjeux de conservation. Centre d'Ecologie Fonctionnelle et Evolutive et Mediaterra, 94 pp.

2 Khater C., Thompson J.D, Raevel V., Hamze M. & Martin A. 2012. Restoring ecosystems around the Mediterranean Basin: beyond the frontiers of ecological science. Restoration Ecology, 20, 1–6.

3 Thompson, J.D., Gaudeul, M. & Debussche, M. 2010. The conservation value of sites of hybridization in peripheral populations of rare plant species. Conservation Biology, 24, 236-245.

4 Lavergne, S., Thompson, J.D., Garnier, E. & Debussche, M. 2004. The biology and ecology of narrow endemic and widespread plants: a comparative study of trait variation in 20 congeneric pairs. Oikos, 107, 505-518.

5 Papuga, G. Gauthier, P., Ramos, J. Pons, V. Pironon, S. Farris, E. & Thompson, J.D. Ecological niche differentiation in peripheral populations: a comparative analysis of Mediterranean plants at their northern range limits. Soumis.

6 Papuga, G. Gauthier, P., Ramos, J. Pons, V. Pironon, S. Farris, E. & Thompson, J.D. 2015. Range-wide variation in the ecological niche and floral polymorphism of the western-Mediterranean geophyte Narcissus dubius Gouan. International Journal of Plant Science, 176, 724-738.

7 Papuga, G., Pironon, S., Villellas, J., Angert, A.L., García, M.B. & Thompson, J.D. Geographic variation in genetic and demographic performance: new insights from the analysis of an old biogeographical paradigm. Soumis

8 Thompson, J. D., Charpentier, A., Bouguet, G., Charmasson, F., Roset, S., Buatois, B., Vernet, P. & Gouyon, P.-H. 2013. Evolution of a genetic polymorphism with climate change in a Mediterranean landscape. Proceedings of the National Academy of Science (USA), 110, 2893-289.

9 Thompson, J.D., Barrett, S.C.H. & Baker, A.M. 2003. Frequency-dependent variation in reproductive success in Narcissus: implications for the maintenance of stigma-height dimorphism. Proceedings of the Royal Society London ser. B., 270, 949-953.

10 Berjano R., Gauthier P., Parisi, C., Pons V., Renaux, A., Vaudey, V., Doblas, D., & Thompson J.D. 2015. Morph ratio variation and the dynamics of a floral polymorphism in relation to spatial population configuration in a Mediterranean landscape. Journal of Plant Ecology, in press.

11 Raevel, V., Munoz, F., Pons, V., Renaux, A., Martin, A. & Thompson, J.D. 2013. Changing assembly processes during a primary succession of plant communities on Mediterranean roadcuts. Journal of Plant Ecology, 6, 19-28.

12 Gauthier, P. & Thompson, J.D. 2013. C’est possible : suivre une population sans pouvoir identifier les individus. Espaces Naturels, 41, 27.

13 Gauthier, P., Pons, V., Letourneau, A. & Thompson, J.D. Combining population trends with criteria for habitat vulnerability to assess the conservation status of plant populations. Soumis.

14 Mathevet, R., Thompson, J.D., Delanoë, O., Cheylan, M., Gil-Fourrier, C. & Bonnin, M. 2010. La solidarité écologique : un nouveau concept pour une gestion intégrée des parcs nationaux et des territoires. Nature Sciences Société, 18, 424-433.

15 Thompson, J.D., Mathevet, R., Delanoë, O., Gil-Fourrier, C., Bonnin, M. & Cheylan, M. 2011. Ecological solidarity as a conceptual tool for rethinking ecological and social interdependence in conservation policy for protected areas and their surrounding landscape. Comptes Rendus de l’Académie des Science, Biologies, 334, 412-419.

16 Mathevet, R., Thompson, J.D. & Bonnin, M. 2012. La solidarité écologique : prémices d’une pensée écologique pour le XXIème siècle ? Ecologie et Politique, 44, 129-138.

17 Delanoë, O. & Thompson, J.D. 2010. Construire un projet de territoire autour de la solidarité écologique. Espaces Naturels, 32, 36-37.

18 Thompson, J.D. 2011. C’est nécessaire : articuler biodiversité et paysage. Espaces Naturels, 34, 24-25.

19 Vimal, R. Mathevet, R. & Thompson, J.D. 2012. The changing landscape of ecological networks. Journal of Nature Conservation, 20, 49-55.

20 Thompson, J.D., Mathevet, R., Landrieu, G. & Delanoë, O. 2014. La solidarité écologique : un nouveau concept pour la territorialisation de la conservation de la biodiversité, pp. 199-221, in M. Gauthier-Clerc, F. Mesleard & J. Blondel (eds.), Sciences de la Conservation, De Boeck.

21 Thompson, J.D. & Letourneau, A. 2015. L’écologie des territoires. La revue d’Humanité et Biodiversité. N°2, in press.

Encadrement récent ou en cours

Post-doctorante

Berjano, Regina. Octobre 2011-2013. Fragmentation des populations et sauvetage génétique des populations d'espèces rares.

Thèse

Papuga, Guillaume. Comparative studies of the ecological niche in central and peripheral populations of Mediterranean plants, 2012-2015. Université de Sassari (Sardaigne). Soutenance prévue : février 2013.

Bigard, Charlotte. Comment améliorer l’efficacité de la séquence Eviter-Réduire-Compenser à l’échelle territoriale. Université de Montpellier 2, 2015-2018.

Master

Berton, Solène. 2014. L’intégration des changements climatiques dans les processus décisionnels de hiérarchisation des actions visant le maintien de la biodiversité et des continuités écologiques dans le département de l’Hérault, Université de Sherbrooke. Maîtrise en Environnement.

De Manincor, Natacha. 2014. Interactions entre deux espèces de papillons protégés (Zerynthia polyxena et Z. rumina) et leurs plantes hôtes du genre Aristolochia : premiers éléments de connaissance pour le renforcement et la réintroduction des deux plantes hôtes. M2 Université de Bologna (Italie).

Chelo, Chiara. 2015. Variabilité de la niche écologique à travers la distribution de deux espèces dans l’ouest du basin Méditerranéen. M2. Université de Sassari (Italie).

Comités scientifiques

Comission pluraliste REPERE, Ministère de l’environnnement

Comité scientifique du Conservatoire Botanique National Méditerranéen de Porquerolles

Comité scientifique du Parc National du Mercantour

Comité scientifique du Parc National des Calanques

Comité scientifique de Parcs Nationaux de France

Comité scientifique du Parc Naturel Régional de la Narbonnaise en Méditerranée

Comité d’Orientation de l’Atlier Technique des Espaces Naturels (ATEN)

Conseil Scientifique Régional du Patrimoine Naturel du Languedoc-Roussillon

IUCN Comité Français, Commission des Aires Protégées

Ouvrages et prix

 

ECOLOGICAL SOCIETY OF AMERICAjohn1

W.S. COOPER AWARD (2013)

PLANTS ALONG ENVIRONMENTAL GRADIENTS

 

 

 

Plant Evolution in the Mediterraneanjohn2

OXFORD UNIVERSITY PRESS (2005)