Abstract :
[en] Biotic interactions shape community assembly and ecosystem functioning across spatial and temporal scales, reaching high complexity in tropical forests where species richness generates dense webs of interdependencies within and among trophic levels. Yet since the late Pleistocene, defaunation has been strongly size-selective, disproportionately eroding upper trophic levels. As highly interactive species whose functional roles are rarely replaced, apex consumers act as keystone components of food webs, and their decline can trigger cascading effects that profoundly alter ecosystem functioning.
In Central African forests, the leopard (Panthera pardus) and the African golden cat (Caracal aurata) are the dominant carnivores – the apex predator and largest mesocarnivore, respectively– yet both have undergone substantial range contractions under increasing hunting pressure and habitat alteration. Using a top-down trophic framework, this thesis investigates how the loss or decline of these felids influences trophic interactions and forest dynamics in Central African semi-deciduous forests, tracing the ecological cascade linking humans, predators, prey, and vegetation.
Before investigating these processes, Chapter 2 synthesized existing evidence on the role of wild felids in trophic cascades through a systematic review of 61 peer-reviewed publications. In total, 80% of studies documented effects consistent with felid-mediated trophic cascades, including mesopredator control, maintenance of functional diversity, and enhanced vegetation regeneration. However, a marked taxonomic and geographic bias emerged, with Central Africa representing a critical knowledge gap.
Starting at the top of the food web, Chapter 3 examined how human pressure reshapes trophic structure and predator-prey spatiotemporal dynamics using camera trap data along a human pressure gradient spanning a national park and two FSC-certified logging concessions with contrasting anthropogenic contexts. Humans acted as ‘super predators’, overriding natural predator-prey organization: both felids disappeared in the most disturbed area, ungulate detections declined by up to 89%, and rodents proliferated – a pattern consistent with trophic downgrading. Where felids persisted, functional diversity was higher, and predator-prey dynamics reflected ecologically driven bottom-up and top-down processes.
Chapter 4 characterized felid ecology and intraguild interactions at sites where both species co-occur. Leopard densities of 5-6 individuals/100 km², exceeding Central and East African averages, were estimated using spatially explicit capture-recapture analyses. Despite spatiotemporal overlap, molecular dietary analyses revealed trophic partitioning as the primary coexistence mechanism: leopards targeting medium to large ungulates, golden cats relying on smaller prey. Together, these carnivores exert predation pressure across a broad spectrum of functional groups, including granivores and browsers, and may have indirect effects on lower trophic levels.
This hypothesis was directly tested in Chapter 5 through a fine-scale, short-term experiment examining whether top-down effects can extend to plant regeneration, using the high-value timber species sapele (Entandrophragma cylindricum) as a model. By combining camera trap data, exclosure-control plots, and a manipulative experiment simulating a ‘landscape of fear’, we showed that mammals exerted substantial pressure on sapele seeds, while herbivore exclusion increased seedling height growth by 58%. Critically, simulated carnivore presence, via artificial predator urine, reduced mammal foraging activity and increased vigilance, resulting in higher seed survival and germination. These findings provide experimental evidence for a local, behaviorally mediated trophic cascade affecting sapele seed survival and early seedling establishment, although its consequences for long-term recruitment and forest dynamics remain to be determined.
Collectively, this research provides one of the first integrative assessments of how multiple trophic levels, from apex carnivores to specific plant species, interact in Central African semi-deciduous forests, and identifies the key processes that structure these interactions. In relatively intact forests, predator effects operate within a reticulated food web of both consumptive and non-consumptive interactions, with cascading effects propagating to vegetation at fine scales. Human pressure, by contrast, seems to dismantle these interactions through changes in species abundance and alterations in behavior. This raises the broader question we discussed of how the erosion of species interactions – not only species loss – may reshape forest structure and composition over the long term. Leopards and golden cats emerge as sensitive indicators of trophic integrity, and their conservation appears closely linked to the ecological processes sustaining forest functioning. These findings highlight the importance of conserving functional predator assemblages across connected landscapes, not only to preserve biodiversity, but to maintain the ecological mechanisms underpinning forest structure and dynamics, recognizing the intrinsic linkage between wildlife and plant communities.
[fr] Les interactions biotiques structurent les communautés et le fonctionnement des écosystèmes à différentes échelles spatiales et temporelles. Dans les forêts tropicales, cette complexité atteint un niveau particulièrement élevé en raison de la forte richesse spécifique, qui génère des réseaux denses d’interdépendances au sein et entre niveaux trophiques. Depuis la fin du Pléistocène, les processus de défaunation ont cependant été fortement sélectifs, touchant prioritairement les espèces de grande taille situées au sommet des chaînes alimentaires. Difficilement remplaçables sur le plan fonctionnel, ces espèces jouent souvent un rôle clé dans les réseaux trophiques, et leur déclin peut déclencher des effets en cascade pouvant profondément altérer le fonctionnement des écosystèmes.
Dans les forêts d'Afrique centrale, le léopard (Panthera pardus) et le chat doré africain (Caracal aurata) constituent les principaux carnivores, en étant respectivement l’apex prédateur et le plus grand mésocarnivore vivant dans ces forêts. Tous deux ont cependant connu des contractions importantes de leur aire de répartition et sont de plus en plus menacés sous l’effet combiné de la chasse et de la dégradation de leurs habitats. S'appuyant sur une approche « top-down », cette thèse examine dans quelle mesure la disparition ou le déclin de ces deux félins modifie les interactions trophiques et la dynamique forestière des forêts semi-décidues d’Afrique centrale, en retraçant les effets en cascade reliant humains, prédateurs, proies et végétation.
Par le biais d’une revue systématique de 61 publications, le Chapitre 2 synthétise dans un premier temps l’état des connaissances sur le rôle des félins dans les cascades trophiques. Au total, 80 % des études rapportent qu’ils sont impliqués dans ces processus directs et indirects, contribuant notamment au contrôle des mésoprédateurs, au maintien de la diversité fonctionnelle et à la régénération de la végétation. Néanmoins, un biais taxonomique et géographique marqué a été mis en évidence, révélant un manque notable d’études en Afrique centrale.
En partant du sommet de la chaîne trophique, le Chapitre 3 analyse comment les pressions humaines restructurent les communautés et les dynamiques spatio-temporelles entre prédateurs et proies à l’aide de pièges photographiques déployés le long d'un gradient d’anthropisation, couvrant une aire protégée et deux concessions forestières certifiées FSC situées dans des contextes anthropiques contrastés. Les humains semblent agir comme des « superprédateurs », perturbant profondément l’organisation naturelle des communautés. Les résultats montrent que, dans la zone la plus perturbée, les deux félins ont disparu, les détections d'ongulés ont chuté jusqu'à 89 %, et les rongeurs ont proliféré. Un tel schéma est cohérent avec le processus de « trophic downgrading ». A l’inverse, dans les sites où les félins étaient encore présents, la diversité fonctionnelle était plus élevée et les dynamiques observées entre prédateurs et proies semblaient structurées par l’action conjointe de processus écologiques de type « bottom-up » et « top-down ».
Le Chapitre 4 se concentre ensuite sur l'écologie des deux espèces de félin et leurs interactions intraguildes dans les sites où elles coexistent. Les densités de léopards estimées (5-6 individus/100 km²) sont supérieures aux moyennes rapportées en Afrique centrale et de l’Est. Malgré un chevauchement spatio-temporel entre les deux espèces, les analyses moléculaires de leurs régimes alimentaires montrent que la différenciation des niches trophiques constitue le principal mécanisme de coexistence. Les léopards ciblent en effet des ongulés de taille moyenne à grande, tandis que les chats dorés se spécialisent sur de plus petites proies. Ensemble, ces carnivores exercent une pression de prédation sur un large spectre de groupes fonctionnels, avec des effets indirects potentiels sur les niveaux trophiques inférieurs.
Cette hypothèse est testée expérimentalement à fine échelle dans le Chapitre 5, afin d’évaluer si les effets « top-down » se propagent jusqu'à la végétation, en prenant pour modèle le sapelli (Entandrophragma cylindricum), une essence forestière d’importance socio-économique majeure. En combinant données de pièges photographiques, de dispositifs d’enclos-exclos et une expérimentation simulant un « paysage de la peur », les résultats montrent que les mammifères exercent une pression importante sur les graines de sapelli, tandis que l'exclusion des herbivores se traduit par une augmentation de 58 % de la croissance en hauteur des plantules. Par ailleurs, la simulation de la présence d'un carnivore, générée en manipulant de l’urine artificielle de prédateur, a réduit l'activité de recherche alimentaire des mammifères et a accru leur vigilance, améliorant ainsi la survie et la germination des graines de sapelli. Ces résultats suggèrent que des cascades trophiques induites par la peur pourraient favoriser localement la régénération de certaines espèces végétales dans les forêts d’Afrique centrale, même si ses implications à long terme restent à préciser.
Globalement, ces travaux de recherche constituent l’une des premières évaluations intégratives des interactions entre niveaux trophiques – des grands carnivores à certaines espèces végétales – dans les forêts semi-décidues d’Afrique centrale. Dans les forêts relativement intactes, les effets des prédateurs s’inscrivent dans un réseau trophique complexe, façonné à la fois par la prédation directe et par des effets indirects induits par la peur, avec des conséquences pouvant se répercuter jusqu’à la végétation à fine échelle. Cependant, la pression anthropique tend à fragiliser ces interactions en modifiant à la fois les abondances et les comportements des prédateurs et de leurs proies. Ces résultats soulèvent ainsi la question plus large du rôle de l’érosion des interactions écologiques – au-delà de la seule perte d’espèces – dans la reconfiguration à long terme des forêts d’Afrique centrale. Le léopard et le chat doré apparaissent comme des indicateurs clés de l’intégrité trophique de ces forêts, leur conservation étant étroitement liée aux processus écologiques qui sous-tendent leur fonctionnement actuel. Ces conclusions soulignent l’importance de préserver des assemblages fonctionnels de prédateurs au sein de paysages connectés, non seulement pour conserver la biodiversité, mais aussi pour maintenir les mécanismes écologiques qui régissent la structure et la dynamique forestières.
