The Niche Concept under Contemporary Climate Change

I’m proud to announce the forthcoming PhD defense of Safaa Wasof who did her PhD under my supervision at Jules Verne University of Picardie (UPJV) within the research unit “Ecologie et dynamique des systèmes anthropisés” (Edysan, FRE3498 CNRS-UPJV). Safaa’s PhD defense is scheduled on Friday 27 November at 9H00 am at the Faculty of Pharmacy (Pôle Santé Saint Charles, 1 Rue des Louvels, 80037 Amiens Cedex, France). If you are somewhere around at that time, you are welcome to join. Please find below a short summary written by Safaa. You can also read more on Safaa’s work by downloading her papers on (i) “Disjunct populations of European vascular plant species keep the same climatic niches” and (ii) “Ecological niche shifts of understorey plants along a latitudinal gradient of temperate forests in north-western Europe“, both published in Global Ecology and Biogeography.

Ecological niche under climate change: conservatism and role in the biodiversity-ecosystem functioning relationship

Abstract: The scientific literature has shown a revival of interest in the concept of the ecological niche for the recent decades. This interest was largely promoted by the increasing use of species distribution models (SDMs) to inform conservation and management strategies in relation to climate change. In this thesis, I studied and used the concept of the ecological niche to answer two research questions which are heavily debated in ecology: the niche conservatism hypothesis and the relationship between biodiversity and ecosystem functioning. The first part of my work provides the first large-scale (i.e. Europe) assessment of the niche conservatism hypothesis between distinct populations of the same species and for a large number of vascular plant species (389 species) in their native geographical range. Main results from this work suggest that niche conservatism of vascular plant species is a widespread phenomenon. However, we also found that regional differences in niche width and optimum are common suggesting that other processes including adaptive responses are at play. Hence, while we conclude positively on the legitimacy of SDMs for predicting future species distributions, our results nevertheless show the importance of considering regional variations in the key parameters of species’ realized niche (cf. niche width and optimum) as well as the key mechanisms governing them (e.g. local adaptation), in order to accurately predict how these regional subtleties within the ecological space translate into the geographical space. In the second part of my thesis, I incorporated the concept of the ecological niche into the relationship between biodiversity and the net production of aboveground biomass in understory plant communities of temperate deciduous forests in Northern France. For this purpose, we first built a new set of diversity indices capturing the idea of ecological-niche diversity and then used it as an alternative or a complementary facet of biodiversity to test its relative importance for standing biomass in comparison with other facets of biodiversity that are more commonly used in ecology (cf. taxonomic and functional diversity). Among other things, results from this work highlight the importance of considering the ecological niche of species (sensu Hutchison) as an alternative and complementary facet of biodiversity having an important impact on ecosystem functioning, particularly the net production of aboveground biomass within the forest herb layer. These new findings suggesting a strong niche conservatism and supporting the idea to use the concept of the ecological niche as a facet of biodiversity will improve our understanding and our predictions of the effect of climate change on biodiversity and therefore on ecosystem functioning.

Keywords: community ecology, ecological niche, climate change, niche conservatism, biodiversity, vascular plants, forest.

Supervisors: Dr. Jonathan Lenoir & Prof. Guillaume Decocq, UR “Ecologie et dynamique des systèmes anthropisés” (Edysan, FRE 3498 CNRS), Jules Verne University of Picardie.

Exam committee: Prof. Antoine Guisan, Department of Ecology & Evolution, University of Lausanne; Prof. Martin Diekmann, Institute of Ecology, University of Bremen; Prof. Jean-Claude Gégout, UR “Laboratoire d’étude des resources forêts bois” (UMR 1092 LERFoB), AgroParisTech-ENGREF.

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Importance du Concept de Niche Ecologique en Contexte de Changement Climatique

Je suis fier d’annoncer que Safaa Wasof, étudiante en thèse à l’Université de Picardie Jules Verne (UPJV) dans l’unité de recherche “Ecologie et dynamise des systèmes anthropisés” (Edysan, FRE3498 CNRS-UPJV), soutiendra sa thèse publiquement le 27 Novembre prochain, à 9H00, en salle des thèses de la Faculté de pharmacie (Pôle Santé Saint Charles : 1 rue des Louvels, 80037 Amiens Cedex 1). Si vous êtes de passage dans les environs vous êtes la/le bienvenu(e). Ce fût un réel plaisir pour moi de travailler aux côtés de Safaa durant ces quatre dernières années (Octobre 2011 – Octobre 2015) et de co-encadrer son travail de thèse dont vous trouverez un résumé écrit par Safaa ci-dessous. Vous trouverez également plus d’informations sur les travaux de Safaa en lisant ses articles intitulés (i) “Disjunct populations of European vascular plant species keep the same climatic niches” et (ii) “Ecological niche shifts of understorey plants along a latitudinal gradient of temperate forests in north-western Europe“, tout deux publiés dans la revue Global Ecology and Biogeography.

La niche écologique en contexte de changement climatique : conservatisme et rôle dans la relation biodiversité-fonctionnement de l’écosystème

Résumé : Ces dernières décennies le concept de niche écologique a connu un véritable regain d’intérêt dans la littérature scientifique. Cet intérêt a été largement promu par l’utilisation croissante des modèles de distribution d’espèces (SDMs) pour informer sur les défis de conservation et de gestion liés aux changements globaux. Dans cette thèse, j’ai étudié et utilisé ce concept de niche écologique pour répondre à deux questions de recherches faisant l’objet d’importants débats en écologie : le conservatisme de la niche écologique et la relation entre biodiversité et fonctionnement de l’écosystème. Le premier volet de mes travaux a ainsi fournit une première estimation globale de l’hypothèse de conservation de la niche entre des populations distinctes de la même espèce et ce chez un grand nombre d’espèces vasculaires (389 espèces) dans leur aire géographique d’indigénat. Cette partie a permis de mettre en évidence que le conservatisme de la niche climatique réalisée est un phénomène répandu. Toutefois, des différences régionales dans les paramètres synthétiques de la niche (cf. l’amplitude et l’optimum de la niche) étaient fréquentes laissant la possibilité d’une adaptation locale potentielle des populations végétales au sein de chaque région. Ces résultats renforcent la légitimité des SDMs, mais ils montrent néanmoins l’importance de considérer les variations régionales de l’amplitude et de l’optimum de la niche réalisée des espèces, ainsi que les mécanismes clés qui les régissent (comme l’adaptation locale), dans les prédictions des SDMs quand il s’agit de traduire ces subtilités régionales dans l’espace géographique. Dans le deuxième volet de ma thèse, je me suis ensuite intéressée à utiliser le concept de niche écologique au service de l’étude de la relation entre biodiversité et un aspect particulier du fonctionnement des écosystèmes : la production nette de biomasse aérienne au sein de la strate herbacée forestière. Nous avons pour cela développé et intégré, pour la première fois, la notion de diversité des niches écologiques comme facette alternative ou complémentaire de la biodiversité et avons comparé son importance vis-à-vis des autres facettes de la biodiversité utilisées plus communément en écologie (cf. diversité taxonomique et fonctionnelle). Entre autres choses, cette partie a permis de démontrer l’importance de considérer la niche écologique des espèces (sensu Hutchison) en tant que facette de la biodiversité ayant un rôle important dans le fonctionnement de l’écosystème, plus particulièrement la production nette de biomasse aérienne des communautés végétales du sous-bois forestier. Dans un contexte de changement climatique, évaluer et étudier les conséquences éventuelles d’un degré élevé de conservatisme de la niche vis-à-vis des conditions climatiques sur la distribution des espèces et donc sur la biodiversité, ainsi que de comprendre la relation entre biodiversité et le fonctionnement de l’écosystème sont deux étapes incontournables pour améliorer notre compréhension ainsi que nos prédictions de l’effet du changement climatique sur la biodiversité et donc sur le fonctionnement des écosystèmes.

Mots-clés : biomasse, biodiversité, changement climatique, conservation de la niche, écologie des communautés, écologie fonctionnelle, écologie végétale, écosystème forestier, niche écologique, plantes vasculaires, productivité.

Encadrants : Dr. Jonathan Lenoir & Prof. Guillaume Decocq, UR “Ecologie et dynamique des systèmes anthropisés” (Edysan, FRE 3498 CNRS), Université de Picardie Jules Verne.

Membres du jury : Prof. Antoine Guisan, Department of Ecology & Evolution, University of Lausanne; Prof. Martin Diekmann, Institute of Ecology, University of Bremen; Prof. Jean-Claude Gégout, UR “Laboratoire d’étude des resources forêts bois” (UMR 1092 LERFoB), AgroParisTech-ENGREF.

A Call for a Post-Doc Position in Ecoinformatics and Vegetation: Fine-Grained Modeling of Invasive Plants by Remote Sensing

Digital surface model of the tree canopy from the southern part of the forest of Compiègne (France). Emilie Gallet-Moron2-yr postdoc position in ecoinformatics: fine-grained modeling of biological invasions

This is a call for a PhD who is interested in either biological invasions, remote sensing or species distribution modeling. Applications are invited for a 2-yr postdoc position starting in late 2014 or beginning of 2015 in the research team “Ecologie et Dynamique des Systèmes Anthropisés (EDYSAN)”, based at Jules Vernes University of Picardie, Amiens, France. EDYSAN is a young, diverse, vibrant and international research community with strong collaborative interdisciplinary ties within and beyond Amiens. More information about the people and research activities of the group can be found here.

The successful applicant will be tightly involved in the BiodivERsA project entitled “Detection of invasive plant species and assessment of their impact on ecosystem properties through remote sensing (DIARS)”. By combining two aircraft remote sensing technologies (hyperspectral imaging and light detection-and-ranging), DIARS aims at monitoring and predicting spread and risk assessment of invasive plant species at fine spatial resolution. Focusing on three different study sites in Southern France, Belgium and Western Germany, the postdoc will use LiDAR-derived data to assess current and future distributions of three invasive plants: one moss (Campilopus introflexus); one perennial herb (Oxalis pes-caprae); and one tree (Prunus serotina). The postdoc will also be involved in an ecoinformatics initiative designing a toolbox to facilitate the use of remote sensing data for assessing and characterizing the ecosystem impacts of invasive plants in a Free and Open Source environment. There will be ample opportunity for independent and collaborative research in related areas of ecoinformatics.

The candidate is expected to have:

  • A Ph.D. in environmental sciences, computer sciences, statistics or mathematics;
  • Cutting-edge expertise in modeling and advanced statistical analyses;
  • Programming skills in Free and Open Source environments (R and GRASS);
  • Basic knowledge and interest in ecology;
  • Strong collaborative skills;
  • Proven abilities to publish at a high International level;
  • Good oral and written communication skills in English.

Experience in remote sensing, species distribution modeling, plant ecology or biological invasions would also be an advantage for the position.

The main supervisors are Dr. Jonathan Lenoir and Dr. Duccio Rocchini who are Associate Professor in Biostatistics and Researcher in Geographical Modeling and Spatial Ecology, respectively. The postdoc will benefit from interactions with researchers in remote sensing (Dr. Ben Somers, Dr. Feilhauer Hannes, Prof. Sebastian Schmidtlein and Prof. Gregory Asner), conservation ecology (Prof. Olivier Honnay) and biological invasions (Prof. Guillaume Decocq).

Please send your CV, including a list of publication, together with a cover letter and the contact information of 3 references to Jonathan Lenoir – jonathan.lenoir@u-picardie.fr