Community stability and turnover in changing environments

The question whether communities should be viewed as superorganisms or loose collections of individual species has been the subject of a long-standing debate in ecology. Each view implies different spatial and temporal community patterns. When environment gradually changes in space or in time, the organismic view predicts that species turnover is discontinuous, while the individualistic view predicts gradual changes in species composition. The main objective of this thesis is to understand the theoretical conditions under which these various types of community response can occur. First, I study the role of interspecific competition can play in the emergence of various spatial community patterns. I investigate the theoretical conditions in competition under which smooth or discrete spatial patterns can emerge. Then, I study how interactions between species and their environment can lead to various community patterns in space. I notably show how ecological niche construction can lead to the emergence of abrupt changes in species composition and in the environment, and the role biodiversity plays therein. Finally, I focus on the role biodiversity can play against ecosystem collapse. In this section, I illustrate how diversity loss, through its effects on total biomass, can lead to ecosystem collapse.; Les communautés d'êtres vivants peuvent elles êtres considérées comme des organismes complexes, ou au contraire comme de simples groupes d'espèces, individuelles ? Cette question est à l'origine de nombreux débats en écologie, ces deux visions impliquant notamment des prédictions très différentes dans les patrons spatiaux et temporels de communautés. Lorsque l'environnement change graduellement dans l'espace ou dans le temps, la vision individualiste implique des changements graduels dans la composition des communautés, tandis que la vision du "super-organisme" prédit des changements davantage abrupts. L'objectif principal de cette thèse est de comprendre et déterminer sous quelles conditions ces différents types de réponse des communautés aux changements de l'environnement peuvent advenir. Dans une première partie, nous étudions le rôle que la compétition inter-spécifique peut jouer dans l'émergence de différents patrons spatiaux de communautés. Nous étudions notamment les conditions théoriques sous lesquelles la compétition peut faire apparaître des patrons graduels ou discontinus dans la composition des espèces. Dans une deuxième partie, nous étudions l'influence des interactions entre les espèces et leur environnement sur les patrons spatiaux de communautés. Nous montrons notamment comment des phénomènes de construction de niche peuvent mener à l'émergence de changements brutaux dans la composition des communautés, mais également dans les conditions de l'environnement. Enfin, dans une dernière partie, nous illustrons le rôle que peut jouer la biodiversité dans la protection des écosystèmes face à des effondrements écologiques, et notamment le rôle que peut jouer la biomasse dans cette protection.