Résultat de la recherche
Assessing the responses of Sphagnum micro-eukaryotes to climate changes using high throughput sequencing
Current projections suggest that climate warming will be accompanied by more frequent and severe drought events. Peatlands store ca. one third of the world’s soil organic carbon. Warming and drought may cause peatlands to become carbon sources through stimulation of microbial activity increasing ecosystem respiration, with positive feedback effect on global warming. Micro-eukaryotes play a key role in the carbon cycle through food web interactions and therefore, alterations in their community structure and diversity may affect ecosystem functioning and could reflect these changes. We assessed the diversity and community composition of Sphagnum-associated eukaryotic microorganisms inhabiting peatlands and their response to experimental drought and warming using high throughput sequencing of environmental DNA. Under drier conditions, micro-eukaryotic diversity decreased, the relative abundance of autotrophs increased and that of osmotrophs (including Fungi and Peronosporomycetes) decreased. Furthermore, we identified climate change indicators that could be used as early indicators of change in peatland microbial communities and ecosystem functioning. The changes we observed indicate a shift towards a more “terrestrial” community in response to drought, in line with observed changes in the functioning of the ecosystem.
Ultra-trace level determination of neonicotinoids in honey as a tool for assessing environmental contamination
Neonicotinoids and the closely related insecticide classes sulfoximines and butenolides have recently attracted growing concerns regarding their potential negative effects on non-target organisms, including pollinators such as bees. Indeed, it is becoming increasingly clear that these effects may occur at much lower levels than those considered to be safe for humans. To properly assess the ecological and environmental risks posed by neonicotinoids, appropriate sampling and analytical procedures are needed. Here, we used honey as reliable environmental sampler and developed an unprecedentedly sensitive method based on QuEChERS and UHPLC-MS/MS for the simultaneous determination of the nine neonicotinoids and related molecules currently present on the market (acetamiprid, clothianidin, dinotefuran, flupyradifurone, imidacloprid, nitenpyram, sulfoxaflor, thiacloprid and thiamethoxam). The method was validated and provided excellent levels of precision and accuracy over a wide concentration range of 3–4 orders of magnitude. Lowest limits of quantification (LLOQs) as low as 2–20 pg/g of honey depending on the analytes were reached. The method was then applied to the analysis of 36 honey samples from various regions of the World which had already been analysed for the five most common neonicotinoids (acetamiprid, clothianidin, imidacloprid, thiacloprid and thiamethoxam) in a previous study. This allowed us to determine the long-term stability (i.e. up to 40 months) of these molecules in honey, both at room temperature and −20 °C. We found that the five pesticides were stable over a period of several years at −20 °C, but that acetamiprid and thiacloprid partially degraded at room temperature. Finally, we also measured the levels of dinotefuran, nitenpyram, sulfoxaflor and flupyradifurone and found that 28% of the samples were contaminated by at least one of these pesticides.
Soil chemistry changes beneath decomposing cadavers over a one-year period
Decomposing vertebrate cadavers release large, localized inputs of nutrients. These temporally limited resource patches affect nutrient cycling and soil organisms. The impact of decomposing cadavers on soil chemistry is relevant to soil biology, as a natural disturbance, and forensic science, to estimate the postmortem interval. However, cadaver impacts on soils are rarely studied, making it difficult to identify common patterns. We investigated the effects of decomposing pig cadavers (Sus scrofa domesticus) on soil chemistry (pH, ammonium, nitrate, nitrogen, phosphorous, potassium and carbon) over a one-year period in a sprucedominant forest. Four treatments were applied, each with five replicates: two treatments including pig cadavers (placed on the ground and hung one metre above ground) and two controls (bare soil and bags filled with soil placed on the ground i.e. “fake pig” treatment). In the first two months (15–59 days after the start of the experiment), cadavers caused significant increases of ammonium, nitrogen, phosphorous and potassium (p < 0.05) whereas nitrate significantly increased towards the end of the study (263–367 days; p < 0.05). Soil pH increased significantly at first and then decreased significantly at the end of the experiment. After one year, some markers returned to basal levels (i.e. not significantly different from control plots), whereas others were still significantly different. Based on these response patterns and in comparison with previous studies, we define three categories of chemical markers that may have the potential to date the time since death: early peak markers (EPM), late peak markers (LPM) and late decrease markers (LDM). The marker categories will enhance our understanding of soil processes and can be highly useful when changes in soil chemistry are related to changes in the composition of soil organism communities. For actual casework further studies and more data are necessary to refine the marker categories along a more precise timeline and to develop a method that can be used in court.
Les pesticides: lacunes et alternatives
Les études de l’impact des néonicotinoïdes sur les abeilles ont permis une prise de conscience sur la toxicité de ces molécules. Mais ces insectes ne sont pas les seuls à subir les conséquences de l’usage massif des pesticides en agriculture conventionnelle. En nous focalisant sur l’abeille, ne risque-t-on pas de négliger les effets sur les autres organismes vivants?
Pesticides: Berne doit jouer la transparence
OPINION. Deux chercheurs de l’Université de Neuchâtel, Alexandre Aebi et Edward Mitchell, demandent à l’Office fédéral de l’agriculture de publier les informations détaillées sur l’usage des pesticides en Suisse, après une première communication insatisfaisante
La gestion durable des sols agricoles: sécuriser les démarches ou légitimer les controverses ? L’exemple des politiques agroenvironnementales autour de l’érosion hydrique des sols arables en Suisse
Cette recherche interdisciplinaire (sciences naturelles – sciences politiques et sociales) porte sur la thématique de la gestion durable des sols agricoles. Plus spécifiquement, elle s’est focalisée sur les politiques environnementales et agricoles suisses autour de la protection qualitative des sols et de la lutte contre de l’érosion hydrique des sols arables. L’étude a abouti à une question adressée aux experts scientifiques et administratifs, et vise une réflexion sur les approches dominantes de la protection des sols en Suisse et à l’échelle globale : face aux constats d’échec des politiques agroenvironnementales, faut- il continuer comme le soutien l’ONU et la FAO à persévérer dans une unique stratégie de « sécurisation » de l’environnement et des sols, synonyme d’innovations techniques qu’il faut parvenir à faire appliquer, ou faut-il plutôt miser sur le développement de nouveaux espaces de débats et de processus décisionnels sur la base d’innovations sociales et politiques ? La révolution industrielle et agricole des 19e et 20e siècles a bouleversé la société européenne et le monde agricole. Cela a conduit notamment à une intensification et à une rationalisation des pratiques agricoles et de l’aménagement de l’espace rural, causes les plus évidentes de la dégradation des sols. Ce constat émis par les scientifiques des sols a alerté l’ONU dès les années 1950 qui y a vu un enjeu capital pour la sécurité alimentaire mondiale. Avec les experts scientifiques comme alliés, cette organisation a développé au début des années 2000 des cadres d’analyses autour des concepts de services écosystémiques ou d’intensification durable de la production agricole, ainsi que des lignes d’action qui ont très fortement influencé les recherches en sciences environnementales et les programmes des administrations étatiques occidentales. En Suisse, les experts des sols ont tiré la sonnette d’alarme dès les années 60- 70 et ont œuvré principalement à travers la Société suisse de pédologie (SSP) pour que le problème de la destruction et de la dégradation des sols soit cadré dans des bases légales. Pionnières en la matière, les autorités suisses ont inscrit la conservation à long terme de la fertilité des sols dès 1983 dans la Loi sur la protection de l’environnement (LPE), puis la gestion durable des ressources durant les années 1990 dans la Loi sur l’agriculture (LAgr). Durant la dernière décennie, sous l’impulsion de la FAO et de l’International technical panel on soils (ITPS), l’Office fédéral de l’environnement (OFEV) a soutenu un changement de paradigme de la protection des sols orienté notamment sur un couplage des pratiques agricoles durables et des fonctions des sols : le function-based decision making. Après 20 ans de mise en œuvre de la LPE-OSol 98 et de la LAgr-OPD 98, le constat demeure mitigé en matière de dégradation des sols. D’un côté il est raisonnable d’affirmer que sans ces instruments, l’état de fertilité (selon la définition de l’OSol) des sols serait pire aujourd’hui. De l’autre, la dégradation et de l’érosion se poursuivent à des degrés très divers. L’OFEV et l’Office fédéral de l’agriculture (OFAG) s’accordent à dire dans un rapport, dix-huit ans après l’entrée en vigueur des textes de loi, que les objectifs agroenvironnementaux n’ont pas été atteints. Ces instruments d’action publique, construits par les experts scientifiques et politico-administratifs, les acteurs du monde agricole et les élus politiques, n’ont pas généré les effets escomptés. Cette étude a donc cherché à comprendre pourquoi, en s’intéressant au problème de l’érosion, vécu sur le terrain notamment par les agriculteurs, les conseillers agricoles, ou les employés des administrations cantonales, et décrit par la recherche scientifique et les rapports nationaux et internationaux. Elle s’est également penchée sur la manière dont les scientifiques ont abordé ce problème et les limites de leur expertise. Finalement, elle a analysé comment les bases légales définissent le problème, comment elles ont été construites, mises en œuvre et évaluées. Au final, 67 entretiens et 15 observations ont été effectués, et une centaine d’articles et de rapports ont été parcourus. Cette enquête ethnographique aboutit au constat que l’érosion des sols agricoles n’est pas qu’un problème écologique et agronomique, mais un problème socio- environnemental comportant des dimensions économiques, sociales, administratives, politiques et culturelles. Pourtant les porte-paroles et le cadrage historique dominant légitimé tant au niveau international que national est celui des sciences environnementales et techniques qui ont avant tout considéré le problème de la dégradation des sols cultivés sous l’angle des effets sur la productivité agricole et de la prévention des risques (notamment érosif), et dont l’approche principale vise aujourd’hui à développer des modèles numériques et des innovations techniques qu’il faut parvenir à transférer aux destinataires de ces mesures. Cette expertise scientifico-technique qui s’affiche pourtant publiquement comme voulant être rationnelle et efficace est, face à l’étude et à la gestion des problèmes environnementaux, pétrie d’incertitudes, de controverses et de manque d’effectivité chronique de mise en œuvre. Dans le cas de l’érosion et de la dégradation des sols, les scientifiques eux-mêmes s’accordent à dire qu’ils ne sont pas parvenus à répondre aux questions fondamentales de leur discipline. En Suisse, les entretiens avec les divers acteurs impliqués révèlent qu’il demeure des zones d’ombre majeures de l’expertise scientifique autour de l’érosion hydrique des sols agricoles : l’apport des réflexions et des connaissances en sciences sociales et politiques ; des énoncés scientifiques socio-économiques concrets sur les impacts de la libéralisation des marchés sur les pratiques agricoles et sur l’état de l’environnement ; des énoncés scientifiques concrets sur les effets du développement territorial et des améliorations foncières sur la dégradation et l’érosion des sols. Face aux limites bien normales de cette seule forme d’expertise, ces mêmes groupes d’experts préconisent malgré tout à l’avenir, la production de données visant à alimenter des modèles toujours plus précis pour offrir aux décideurs des administrations des mesures de lutte (ou des pratiques agricoles) toujours plus ciblées. Mais des voix s’élèvent dans la communauté scientifique, affirmant qu’une telle approche conduit à un confinement toujours plus grand des scientifiques dans leur laboratoire, qu’elle ne pourra jamais contrôler toutes les incertitudes, qu’elle consolide le statut dominant des scientifiques « durs » et des ingénieurs sur les problèmes environnementaux dans les arènes politico- administratives, et qu’elle écarte largement d’autres types d’expertise profane ou scientifique en amont des processus décisionnels. Ce rôle central (nécessaire et important) des experts techniques travaillant dans les cantons, la confédération et les instituts de recherche tel Agroscope en tant que porte-parole et entrepreneur de causes s’est vérifié tout au long de l’histoire de la protection des sols. Ce rôle ne doit ni être minimisé ni être perçu rétroactivement de manière négative. Ce sont grâce à ces acteurs agissant dans ces scènes discrètes que des bases légales ont vu le jour. Mais la dégradation et l’érosion sont restées des problèmes d’experts. Ils ne sont jamais devenus des problèmes appropriés par d’autres acteurs de la société civile. En outre, le processus de construction des politiques agroenvironnementales a été marqué par des mécanismes de filtrage de l’expertise scientifico-technique conduisant à des incohérences importantes dans les bases légales. Citons en exemple la séparation entre la protection quantitative (surfaces) et qualitative (fertilité) du sol, l’absence du rôle des améliorations foncières dans les bases légales, l’absence de politique cohérente de la gestion de la matière organique (humus), l’absence de lignes d’action autour des dégâts off-site de l’érosion, des valeurs indicatives pour l’érosion scientifiquement incorrectes, etc. La mise en œuvre de la LPE-OSol et de la LAgr-OPD est également lacunaire. Cela est dû au manque de ressources humaines, financières, politiques et cognitives d’appliquer en particulier dans les services de l’environnement, et à des résistances et des blocages chroniques aux mesures de gestion durable ou aux instruments de contrôles de l’érosion. En bref, les consensus trouvés après de longues négociations sont sans cesse remis en cause. Finalement, les évaluations officielles de la Confédération reposent sur des critères mettant en avant les taux de participation ou le manque de données biogéographiques et techniques. Or, une telle posture des autorités peut être interprétée comme une façon de légitimer les politiques et les budgets agroenvironnementaux en vigueur. Sous cet angle d’analyse, les dimensions techniques sont instrumentalisées au sein des arènes politiques. Ce problème environnemental n’est donc pas tant technique, mais politique et démocratique. L’inégalité des ressources d’action entre les milieux environnementaux et agricoles, ainsi que l’influence des lobbys et des grands distributeurs pèse lourd sur ces enjeux et s’exprime à travers l’ensemble des processus décisionnels au sein du cycle des politiques publiques (mise à l’agenda, programmation, mise en œuvre, évaluation). Or, la technicisation des débats politico-administratifs et des rapports de la Confédération dépolitise systématiquement les questions et les objectifs fondamentaux des politiques agroenvironnementales : par exemple en discutant ad aeternam des moyens techniques pour contrôler l’érosion, pour finalement aboutir à des consensus qui sont remis en cause dès leur application. Voilà pourquoi dans cette étude, l’auteur a souhaité se détourner de cette focalisation sur les agriculteurs « coupables » et « à convaincre » en le portant sur le rôle des sciences, de l’État et du fonctionnement de notre démocratie. Il a plutôt cherché à remettre en question l’approche dominante de la protection des sols dans le monde sans vouloir la décrédibiliser, mais en l’incitant à davantage de réflexivité et à s’ouvrir aux autres sciences et formes de connaissances. Il use dans ce travail engagé de la liberté de parole d’un doctorant universitaire en ethnologie pour fournir une étude atypique et exploratoire. En conclusion, cette recherche plaide pour favoriser l’émergence de nouveaux porte-paroles légitimés des sols : des artistes, des agriculteurs, des jardiniers amateurs, des paysagistes, des sociologues, des philosophes, des historiens, etc. Elle soutient la création de panels d’experts pluridisciplinaires, p. ex. au sein de la Société suisse de pédologie (SSP), et la mise en place de nouveaux espaces de discussions publics et/ou confidentiels, p. ex. en mobilisant la convention d’Arhus sur le principe de participation. Finalement, cette étude encourage une meilleure formation de terrain sur les « sols » au sein des universités, des hautes écoles et des écoles d’agricultures. Techniciser les débats et dépolitiser les enjeux a été une stratégie gagnante des acteurs de la SSP et politico-administratifs pour amener des bases légales et construire des instruments en évitant tout débordement politique qui auraient causé instantanément des blocages. Mais 30 ans plus tard, face à l’échec des politiques agroenvironnementales et face à l’énorme déséquilibre des ressources d’action entre les milieux environnementaux et les milieux agricoles, cette approche a montré qu’elle ne peut plus avancer seule. À terme, seule une réforme des processus décisionnels démocratiques visant à créer de nouveaux espaces de controverses scientifiques et politiques, ainsi qu’une légitimation de nouvelles formes d’expertise semblent pouvoir conduire à une remise en question des priorités politiques et à une redistribution des rapports de forces. Les débats fondamentaux sur les causes structurelles de la dégradation de l’environnement, sur la cohérence des politiques agroenvironnementales, et sur les objectifs à définir et à atteindre, ne doivent plus être tenus entre quelques experts techniques aux pauses café, mais bien trouver leur place dans de nouvelles arènes de discussion publiques, politiques et administratives., This interdisciplinary dissertation (combining natural, political and social sciences) focuses on the sustainable management of agricultural soils. More specifically, it tackles Swiss environmental and agricultural policies for qualitative soil protection and the accompanying measures to limit water erosion of arable lands. Aiming to launch sustained debate and reflection about the dominant approaches to soil protection in Switzerland and at the global level, it asks scientific and administrative experts the following question: given the failures of agri-environmental policies to date, should we persevere, as the United Nations (UN) and the Food and Agriculture Organization (FAO) propose, with the single-strand strategy of environmental and soil “security”, or is it not time to focus on the development of new spaces for debate and decision- making, based on social and political innovations? The industrial and agricultural revolutions of the 19th and 20th centuries have deeply transformed European society and the agricultural world. This has led to an intensification and rationalization of agricultural practices and zoning in rural areas, the most obvious causes of land degradation. Warnings by soil scientists have alarmed the UN since the 1950s, and led to the identification of world food security as a pressing issue. At the beginning of the 2000s, with scientific experts as allies, this organization developed analytical frameworks around the concepts of “ecosystem services” and “sustainable intensification” of agricultural production, as well as guidelines that have strongly influenced the environmental sciences and policy in Euro-American countries. Soil experts working mainly through the Soil Science Society of Switzerland (SSSS) warned Swiss authorities of the problem of soil destruction and degradation in the 60s and 70s, and began investigating the legal bases for action. Pioneers in the field, Swiss authorities heeded these warnings and enshrined the long-term conservation of soil fertility in the Swiss Environmental Protection Act (EPA) as early as 1983, and the sustainable management of resources in the Agricultural Act (AgricA) during the 1990s. Over the past decade, under the leadership of the FAO and the International Technical Panel on Soils (ITPS), the Swiss Federal Office for the Environment (FOEN) undertook a paradigm shift in soil protection, focusing in particular on the coupling of sustainable agricultural practices and soil functions, promoting so- called “function-based decision making”. Today, after 20 years of implementation of the EPA-OSol 98 and the AgricA- OPD 98, observers all conclude that the results of these efforts to reduce or stop soil degradation remain disappointing. On the one hand, it is reasonable to say that without these instruments, soil fertility (as defined by OSol) would be worse today. On the other hand, degradation and erosion continue, albeit at different speeds and to different degrees. The FOEN and the Federal Office for Agriculture (FOAG) agree, eighteen years after the implementation of this legislation, that their agri-environmental objectives have not been met. These instruments of public policy, co-conceived by scientists, politico-administrative experts, spokespeople for the agricultural sector and politicians, have not generated the expected results. This present study seeks to understand why, by conducting ethnographic fieldwork and interviews with farmers, agricultural advisers, public servants in cantonal and federal administrations and scientists, and by analyzing existing national and international reports. By focusing on how these diverse actors have tackled this problem, it identifies the limits of their expertise, with a particular focus on soil scientists. Finally, it analyzes how the legal bases that define and frame the problem were constructed, implemented and evaluated. In the end, 67 interviews and 15 field observations were carried out, and about 100 articles and reports were consulted. This ethnographic survey leads to the observation that the erosion of agricultural soils is not only an ecological and agronomic problem, but also a socio-environmental problem involving economic, social, administrative, political and cultural dimensions. However, the main actors and the dominant historical framework, recognized both internationally and nationally, are all limited to the environmental and technical sciences. These “technosciences” traditionally consider the problem of cultivated soil degradation in terms of its effects on agricultural productivity and risk prevention (especially erosive risk). Their main methods involve the development of numerical models, thought to justify the direction and content of technical innovations that must then be transferred to their end-users, that is to say, farmers and agricultural advisors. However, despite their public claims to rationality and effectiveness, a careful analysis of these forms of scientific and technical expertise reveals multiple uncertainties, controversies and a systemic lack of implementation. In Switzerland, interviews carried out with the various actors involved revealed that there are still major blind spots in scientific expertise around water erosion of agricultural soils. These blind spots revolve around: knowledge in the social and political sciences; a detailed and concrete assessment of the impacts of market liberalization on agricultural practices and the environment; and detailed scientific study of the effects of zoning and land improvement on soil degradation and erosion. While acknowledging the inevitable limits of single-strand expertise, these same experts nonetheless recommend that future policy emphasize the production of yet more data aimed at feeding more and more precise models to offer decision-makers control measures for increasingly precise targeting of farmers and farming practices. More recently, a small but audible portion of the scientific community has voiced the opinion that such an approach leads to the increasing confinement of scientists within their laboratories, to the detriment of real-world solutions. These critics point out that these mono-disciplinary policy measures will never be able to control all of the uncertainties in this area, that they consolidate the dominant role of “hard” scientists and engineers in addressing environmental issues, thereby largely excluding other types of scientific of practice-based expertise from upstream decision-making processes. The central (and no doubt necessary and important) role of technical experts working in the cantons, the Swiss Confederation and research institutes such as Agroscope who function as spokespersons and moral entrepreneur for soil policy has been a constant throughout the history of this issue. This role should not be minimized or perceived negatively today. It is thanks to these experts, acting discretely but effectively behind the scenes, that Switzerland has the legal bases it needs to undertake qualitative soil protection. However, by confining the problem of the degradation and erosion of agricultural soil to expert circles, this top-down approach has made it more unlikely that these policies are appropriated by other actors in civil society, most importantly, those people who are supposed to apply them. In addition, the process of creating agri-environmental policies has been marked by filtering mechanisms central to scientific and technical expertise, leading to significant inconsistencies. Examples include the disconnect between quantitative (surface) and qualitative (fertility) soil protection measures, the lack of any mention of land improvement in the legal bases for policy-making, the lack of a coherent policy for the management of organic matter (humus), the lack of guidelines around off-site erosion damage, and scientifically incorrect indicative values for erosion, etc. As mentioned, a further problem is that the implementation of EPA-OSol and AgricA-OPD is spotty and incomplete. This is due to lack of human, financial, political and cognitive resources in environmental administrations, and to resistance and chronic inertia with respect to sustainable management measures or erosion control instruments. The analysis presented here demonstrates how points of consensus reached after long negotiations are constantly being called into question, sending confusing signals to all actors involved. Finally, the official assessments that the Confederation undertakes to evaluate the effectiveness of these policies are based on criteria that highlight participation rates or that focus single- mindedly on lack of biogeographic and technical data. Such an official attitude can be interpreted as a way of legitimizing existing agri-environmental policies and budgets, in a country where agriculture represents a highly charged political issue. From this perspective, the dissertation concludes that the technoscientific orientation of current policy serves distinct purposes within political arenas. In other words, the environmental problem of agricultural soil fertility is not so much a technical as a political and democratic problem. The unequal budgets and legitimacy as between environmental and agricultural administrations, as well as the influence of lobbies and the food industry, weigh heavily on these issues. All of these framing mechanisms can be seen through a detailed analysis of the decision-making processes within the public policy cycle (setting of the political agenda, programming, implementation, evaluation), as demonstrated here. However, through “technicization” of the politico- administrative debate, the reports of the Confederation systematically depoliticize these issues, losing sight of the fundamental objectives of agri- environmental policies. This “failure as usual” model for tackling environmental problems is particularly evident in the eternal discussions about the technical means to control erosion, which, time and again lead to fragile agreements that are challenged as soon as they are applied. Thus, farmers continue to refuse or neglect these policy measures, while experts continue to deprive themselves of the means fully to evaluate their effectiveness. For all these reasons, this dissertation takes its distance from the focus on technical fixes that seek to convince “conservative” or “ignorant” farmers to tow the line. Rather, it focuses on the role of science and the functioning of Swiss democracy. It seeks to challenge the dominant approach to soil protection around the world without discrediting it, by encouraging it to be more reflexive and open to other sciences and other forms of knowledge production. Using his academic freedom as a PhD student in anthropology, the author takes an engaged and critical, and yet informed and respectful, stance with respect to scientific expertise, hoping to provide innovative avenues for reflection in an area in urgent need of new solutions. In conclusion, this research argues in favor of the emergence of new soil spokespersons: farmers, hobby gardeners, landscapers, artists, sociologists, philosophers, historians, etc. It recommends the creation of multidisciplinary expert panels, for example within the SSSS, and the establishment of new public and/or private forums for discussion, for example by mobilizing the Aarhus Convention on the principle of participation. Finally, this study encourages better field training in soil sciences in universities, colleges and agricultural schools. Technicizing the debates and depoliticizing the issues was a winning strategy for the SSSS and politico- administrative actors in their attempts to create the legal basis for the protection of agricultural soil, by avoiding the political resistance that frank and open discussion of the stakes at hand would have encountered. However, thirty years later, faced with the failure of agri- environmental policies and the huge imbalance of resources for action as between environmental and agricultural authorities, this approach has shown that it can no longer advance alone. Ultimately, only a reform of democratic decision-making processes aimed at creating new spaces for scientific and political disagreement, as well as the legitimization of new forms of expertise, can lead to a realignment of political priorities and a redistribution of power and influence in this area. The fundamental debates on the structural causes of environmental degradation, on the coherence of Swiss agri-environmental policies, and on the objectives to be defined and to be achieved must no longer be held between technical experts over coffee breaks, but find their rightful place in new public, political and administrative arenas.
Exploration and characterization of "Amoebozoa" diversity and investigation of their diversity patterns at regional and global scales
La diversité mondiale des eucaryotes est dominée par des organismes (principalement) unicellulaires appelés protistes. Parmi eux, les Amoebozoa sont l'un des groupes les plus abondants, diversifiés et caractéristiques du sol, jouant ainsi des rôles importants dans le fonctionnement des écosystèmes. Cependant, leur étude a été entravée par la difficulté de les détecter et le manque de traits morphologiques stables dans la plupart des groupes. Toutefois, certains amibozoaires comme les Hyalospheniformes (Arcellinida) produisent une thèque (c.-à-d. une coquille) caractéristique qui facilite leur identification, et sont donc considérées comme un groupe modèle approprié pour étudier les schémas de répartition de la diversité. Le développement récent du barcoding moléculaire a considérablement aidé pour l’identification taxonomique, tandis que le métabarcoding a permis de révéler la composition des communautés microbiennes sans biais d'observation et de culture. Ces méthodes se sont révélées efficaces pour plusieurs groupes microbiens, mais seulement quelques études ont été conçues pour les Amoebozoa et les protocoles disponibles sont encore assez rares. Les objectifs de ma thèse étaient alors 1) améliorer et développer des méthodes moléculaires pour étudier la diversité et l'écologie des amibozoaires, 2) estimer la diversité taxonomique et fonctionnelle présente dans le sol, 3) améliorer la taxonomie et phylogénie de cette diversité afin d'établir une base solide pour de futures recherches et 4) caractériser les facteurs écologiques susceptibles d'influencer la diversité microbienne à l'échelle locale, continentale et mondiale. Nous avons d'abord identifié un nouveau marqueur moléculaire pour étudier plusieurs groupes d’arcellinides, qui s'est révélé efficace pour discriminer des taxons proches et étudier simultanément les relations phylogénétiques profondes entre des taxons éloignés (chapitre 2). De plus, nous avons également adapté un protocole de métabarcoding pour étudier le genre Nebela avec des amorces COI spécifiques et une résolution taxonomique fine (chapitre 6). Ensuite, nous avons isolé, cultivé et décrit le premier membre d'un clade environnemental d’amibozoaires évolutivement très divergent (chapitre 3). Cette amibe, l'une des plus petites espèces d'amibes décrites, présente un cycle de vie unique avec une alternance de trophozoïtes actifs phagotrophes et de ramifications osmotrophes ressemblant aux champignons. Sa présence a été fréquemment reportée dans de nombreuses études de métabarcoding du sol, mais cet organisme n'avait jamais été caractérisé auparavant. En revanche, les Hyalospheniformes sont connus depuis les travaux d’Ehrenberg au XIXe siècle. Cependant, leur diversité au niveau de l’espèce reste mal caractérisée. Dans le chapitre 4, nous avons montré que l'espèce emblématique d’amibe à thèque, Nebela militaris, n'appartenait pas au genre Nebela, mais constituait une entité distincte dans l'arbre des Hyalospheniformes. Par conséquent, nous avons érigé le nouveau genre Alabasta pour cette espèce (chapitre 4). De plus, nous avons montré que la diversité des Hyalospheniformes avait été largement sous-estimée. En effet, nos résultats morphologiques et moléculaires ont révélé la présence de plusieurs espèces au sein des genres Apodera, Alocodera et Padaungiella. Cette nouvelle diversité a des impacts sur la biogéographie microbienne, car Apodera vas et Alocodera cockayni étaient auparavant considérées comme deux espèces non-cosmopolites avec des aires de répartition géographique très étendues et de grandes tolérances écologiques. Par conséquent, nous avons montré que la situation était beaucoup plus complexe, suggérant l'existence d'endémismes locaux étroits et de spécialistes écologiques, à l'instar des genres Hyalosphenia et Nebela (chapitre 5). Finalement, nous avons exploré la diversité du genre Nebela le long d’un gradient d’élévation (chapitre 6). Nous avons observé une diminution de l’abondance et de la diversité en haute altitude ce qui correspond à un effet typique de « milieu de domaine ». Notre étude a également révélé plusieurs phylotypes inconnus limités à de hautes altitudes qui semblent présenter une exclusion réciproque avec des taxons généralistes présents à des altitudes inférieures. En conclusion, cette thèse met en évidence que des méthodes moléculaires associées à des observations morphologiques robustes sont efficaces pour révéler et décrire la diversité des Amoebozoa. De plus, ces organismes microbiens possèdent des schémas biogéographiques et macro-écologiques similaires aux animaux, plantes et champignons, dès lors que ces groupes sont étudiés au même rang taxonomique, c'est-à-dire au niveau de l'espèce. ABSTRACT The world eukaryotic diversity is dominated by (mostly) single-celled organisms referred to as protists. Among them, the Amoebozoa are one of the most numerous, diverse and characteristic groups in soil, thus playing important roles in ecosystem functioning. However, their study has been impeded by the difficulty in detecting them and the lack of stable morphological traits in most groups. Nevertheless, some amoebozoans such as the Hyalospheniformes (Arcellinida) are characterized by a self-constructed test (i.e. shell) which facilitates their identification, and are then considered as a suitable model group for investigating diversity patterns of repartition. The recent development of DNA barcoding has helped considerably taxonomic identification, whereas metabarcoding has allowed revealing microbial community composition without observational and cultivation biases. These methods have proved efficient for several microbial groups, but only few studies have been designed for Amoebozoa and available protocols are still rather scarce. The aims of my thesis were then to 1) improve and develop molecular methods to study the amoebozoan diversity and ecology, 2) estimate their taxonomic and functional diversity in the soil, 3) improve the taxonomic and phylogenetic frame for this diversity in order to build a sound basis for further research and 4) characterize the ecological drivers which are likely to influence microbial diversity at local, continental and global scales. We first identified a new molecular marker to survey arcellinids taxa, which proved to be efficient for discriminating closely-related taxa and simultaneously investigating deep relationships among distant taxa (Chapter 2). In addition, we also adapted a metabarcoding protocol with specific COI primers to survey the diversity within the genus Nebela at a fine taxonomical resolution (Chapter 6). Then, we isolated, cultivated and described the first member of a deep-branching environmental clade of Amoebozoa (Chapter 3). This amoeba, one of the smallest amoeboid species described, presents a unique life cycle with an alternation of phagotrophic active trophozoites and osmotrophic fungi-like ramifications. Its presence has been pervasively reported in many soil metabarcoding studies, but this organism had never been characterized. By contrast, Hyalospheniformes are known since the works of Ehrenberg in the 19th century. However, their diversity at the species level remains poorly characterized. In chapter 4, we showed that the iconic testate amoeba species Nebela militaris did not belong to genus Nebela but branched as a separate entity in the Hyalospheniformes tree. Therefore, we erected the new genus Alabasta for this species (Chapter 4). In addition, we demonstrated that Hyalospheniformes diversity had been greatly underestimated. Indeed, our morphological and molecular results have revealed the presence for several species within the genera Apodera, Alocodera and Padaungiella. This new diversity has implications on microbial biogeography as Apodera vas and Alocodera cockayni were previously considered as two non-cosmopolite species with very broad geographical ranges and large ecological tolerances. Furthermore, we showed that the situation was far more complex, suggesting the existence of narrow local endemisms and ecological specialists, similarly to genera Hyalosphenia and Nebela (Chapter 5). Finally, we explored the diversity patterns of the genus Nebela along an elevation gradient (Chapter 6). We observed a decrease of abundance and diversity in high elevation corresponding to a typical mid-domain effect. Our study also revealed several unknown phylotypes restricted to the higher elevation that seemed to present competitive exclusion with the generalist taxa from lower elevation. In conclusion, this thesis highlights that molecular methods associated to robust morphological observations are efficient to reveal and describe the diversity of Amoebozoa. Furthermore, these microbial organisms display biogeographical and macroecological patterns similarly to animals, plants and fungi, when all groups are studied at the same taxonomical rank, i.e. species level.
Comment promouvoir une agriculture qui protège et profite de la biodiversité?
Le déclin de la biodiversité et l’alté- ration des services écosystémiques mettent en péril la production à long terme de denrées alimentaires et de fourrage. Il est nécessaire de se tourner vers des systèmes de production agricole basés sur l’utili- sation de la diversité biologique et sur des écosystèmes en bon état de fonctionnement. L’agroécologie pro- pose de nouvelles solutions en la matière
An update of the Worldwide Integrated Assessment (WIA) on systemic insecticides. Part 2: Impacts on organisms and ecosystems
New information on the lethal and sublethal effects of neonicotinoids and fipronil on organisms is presented in this review, complementing the previous Worldwide Integrated Assessment (WIA) in 2015. The high toxicity of these systemic insecticides to invertebrates has been confirmed and expanded to include more species and compounds. Most of the recent research has focused on bees and the sublethal and ecological impacts these insecticides have on pollinators. Toxic effects on other invertebrate taxa also covered predatory and parasitoid natural enemies and aquatic arthropods. Little new information has been gathered on soil organisms. The impact on marine and coastal ecosystems is still largely uncharted. The chronic lethality of neonicotinoids to insects and crustaceans, and the strengthened evidence that these chemicals also impair the immune system and reproduction, highlights the dangers of this particular insecticidal class (neonicotinoids and fipronil), with the potential to greatly decrease populations of arthropods in both terrestrial and aquatic environments. Sublethal effects on fish, reptiles, frogs, birds, and mammals are also reported, showing a better understanding of the mechanisms of toxicity of these insecticides in vertebrates and their deleterious impacts on growth, reproduction, and neurobehaviour of most of the species tested. This review concludes with a summary of impacts on the ecosystem services and functioning, particularly on pollination, soil biota, and aquatic invertebrate communities, thus reinforcing the previous WIA conclusions (van der Sluijs et al. 2015).