AVERTISSEMENT Ce document est le fruit d'un long travail approuvé par le jury de soutenance et mis à disposition de l'ensemble de la communauté universitaire élargie. Il est soumis à la propriété intellectuelle de l'auteur. Ceci implique une obligation de citation et de référencement lors de l’utilisation de ce document. D'autre part, toute contrefaçon, plagiat, reproduction illicite encourt une poursuite pénale. Contact : [email protected] LIENS Code de la Propriété Intellectuelle. articles L 122. 4 Code de la Propriété Intellectuelle. articles L 335.2- L 335.10 http://www.cfcopies.com/V2/leg/leg_droi.php http://www.culture.gouv.fr/culture/infos-pratiques/droits/protection.htm THÈSE Présentée pour l’obtention du titre de Docteur de l’université de Lorraine en sciences agronomiques par Colin VAN REETH Influences de l’organisation du paysage sur l’abondance des abeilles sauvages, leur diversité et le service de pollinisation en prairie permanente Thèse soutenue publiquement le 27/11/2017, devant un jury composé de : Mme Françoise BUREL, Directrice de recherche (CNRS) Rapportrice Mme Isabelle DAJOZ, Professeure (Université Paris Diderot) Rapportrice M. Bernard AMIAUD, Professeur (Université de Lorraine) Examinateur Mme Annie OUIN, Maitre de conférences (ENSAT) Examinatrice M. Christian BOCKSTALLER, Ingénieur de recherche (INRA) Directeur de thèse Mme Nadia MICHEL, Maitre de conférences (Université de Lorraine) Co-directrice de thèse 1 Remerciements Je tiens tout d’abord à remercier chaleureusement Françoise Burel, Isabelle Dajoz, Annie Ouin, et Bernard Amiaud qui ont accepté d’évaluer ce travail de thèse. Merci à mes encadrants, Christian Bockstaller et Nadia Michel de m’avoir accompagné au cours de ces trois années. Merci Christian pour tes conseils, tes relectures et ta réactivité lors de nos échanges durant ces trois années. Merci Nadia pour la confiance que tu m’accordes depuis le stage mémoire, ta gentillesse et la liberté de recherche que tu m’as laissée. Merci également de m’avoir proposé d’assurer des activités d’enseignement et de participer ainsi aux « parenthèses botaniques » de la colline de Sion. Merci à Gaël Caro pour son soutien tout au long de la thèse notamment sur les parties statistiques et rédactionnelles des articles de thèse. Merci aux membres de mon comité de thèse, Emilie Andrieu, Gaël Caro, Violette Le Féon, Bernard Vaissière pour leurs conseils sur ce travail. Merci Violette pour avoir accepté de relire certaines de mes productions. Merci à l’équipe du Parc Naturel Régional de Lorraine et notamment Arnaud Brasselle, Laurent Godé, Raphael Gouill et Morgane Henard pour m’avoir aidé à sélectionner les parcelles d’étude. Merci également à Sebastien Husse pour m’avoir invité à participer aux concours des prairies fleuries du parc. Je me souviendrai longtemps de l’ambiance très chaleureuse de cette journée et de la météo franchement moins chaleureuse… Merci aux organisateurs des journées Apoidea Gallica de m’avoir invité à présenter une partie de mes travaux de recherche. Merci à Violette Le Féon mais aussi à Eric Dufrêne, Pierre Rasmont, Mickael Henry, Benoit Geslin pour leurs retours constructifs. Merci aux stagiaires M2, Loris Petry et Chloé Fournier, qui ont grandement contribué à l’avancement de cette thèse. Votre investissement sur le terrain pour la capture d’abeilles et votre patience pour la préparation des insectes m’ont été d’une aide précieuse. C’était un plaisir d’échanger avec vous et de sentir votre soutien même dans les moments les plus galères (« C’était pas notre prairie ici?? ah bah c’est du maïs maintenant » ou encore « Si le tracteur tire ta voiture et qu’on la pousse, ça va le faire pour sortir du trou ? »). J’en profite pour remercier les « pneus du Saulnois » dont j’ai été un client fidèle et qui, un jour, ont eu la riche idée de s’installer en plein centre de la zone d’étude. Merci à Eric Dufrêne, David Genoud, Alain Pauly, l’Observatoire des abeilles et Anne Vallet qui ont accepté d’identifier les insectes capturés. Merci pour votre rapidité et pour avoir pris le temps de répondre à mes nombreuses questions sur l’écologie passionnante des abeilles. Merci aux agriculteurs du Parc Naturel Régional de Lorraine pour nous avoir permis d’accéder à leurs prairies. Merci d’avoir répondu à nos enquêtes et d’avoir accepté la mise en œuvre de nos protocoles ayant parfois nécessité des retards de fauche. Merci à Nathael Leclech (Chambre régionale d’agriculture Grand Est) et Pierre Dolle (Chambre d’agriculture de Moselle) pour nous avoir fourni des informations sur les conduites culturales du colza dans la région. Merci aux membres du Laboratoire Agronomie Environnement et de PAT pour leur accueil, leur soutien et les moments de détente passés ensemble. Pour tout cela, je remercie Abdelhak, Alain, Alex, Alice, Armand, Aude, Audray, Caro, Claude, Clément, Christophe, David, Françoise, Fred, Frédéric B, Gaël, 2 Gianni, Helmut, Hugues, Jean, Jérémie Go, Jérémie Gr, Julie, Justinne, Jodie, Léa, Léonor, Mariana, Nadia, Romain, Ryosuke, Sandro, Séverine, Simon, Sophie, Sylvain, Victoire et Yuka. Merci aux amateurs de course à pied pour les encouragements et les nombreuses propositions de footing. Merci Claude de m’avoir aidé à concevoir le dispositif de terrain, dépêtré de nombreux problèmes automobiles, apporté ta bonne humeur et ton aide précieuse sur le terrain. Merci Gianni, Caro, Mariana, Jérémie, Clément, Jordan, David pour les supers moments passés ensemble. Merci Gianni d’avoir bien voulu perdre quelques parties de Dobble et Mariana de ne pas en avoir gagné beaucoup ;). Merci Caro pour nos nombreuses discussions autour d’une tasse de quelque chose (à nous deux, nous aurons testé l’intégralité du rayon thé/tisane et découvert quelques horreurs (« y’en a marre de la tisane détox !!! »)). Merci David pour tes talents culinaires (surtout la pizza- roquette). Merci Jérémie et Fred pour votre gentillesse et ces années passées ensemble au sein du bureau D06. Enfin, un grand merci à tous les amis que je n’ai pas encore mentionnés, à ma famille (Patrick, Françoise, Aude, Mélie, Éric, Cécile, Hugo, Sohel et Swann) et à Justine qui m’ont soutenu et apporté beaucoup de bonheur pendant ces années intenses. 3 A ma sœur, Aude 4 Sommaire Introduction : paysages agricoles, service de pollinisation et abeilles sauvages .................. 9 1. L’évolution de l’agriculture en Europe et ses impacts sur les paysages et la biodiversité ....................... 10 1.1. La révolution verte en Europe ............................................................................................................... 10 1.2. Les impacts sur les paysages ruraux et la biodiversité .......................................................................... 11 1.3. L’introduction du concept de service écosystémique ........................................................................... 12 2. Le service de pollinisation et les pollinisateurs ....................................................................................... 14 2.1. Présentation générale du service de pollinisation ................................................................................ 14 2.2. Présentation générale des abeilles ....................................................................................................... 16 2.2.1. Les abeilles: taxonomie, paléontologie, et biologie ....................................................................... 16 2.2.2. Caractéristiques écologiques des abeilles sauvages ...................................................................... 17 2.2.2.1. La taille des espèces et leur capacité de dispersion ............................................................... 17 2.2.2.2. Les différents niveaux de socialité .......................................................................................... 18 2.2.2.3. Les préférences alimentaires des abeilles .............................................................................. 19 2.2.2.4. Les différents sites de nidification des abeilles sauvages ....................................................... 20 2.2.2.5. La phénologie des abeilles ...................................................................................................... 20 2.3. L’implication des abeilles dans le service de pollinisation .................................................................... 21 2.3.1. Les contributions relatives des abeilles sauvages et de l’abeille domestique ............................... 21 2.3.2. Les différences d’efficacité de pollinisation entre espèces d’abeilles sauvages et leur complémentarité ..................................................................................................................................... 21 3. Le déclin des abeilles : du constat aux causes ......................................................................................... 22 3.1. L’abeille domestique : des déclins régionaux mais une augmentation mondiale du nombre de colonies ...................................................................................................................................................................... 22 3.2. Le déclin des abeilles sauvages : un nombre croissant d’études et un seul constat ............................. 24 4. Les causes du déclin des abeilles sauvages ............................................................................................. 27 4.1. Pratiques agricoles ...............................................................................................................................