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Zhao, Tian. Effets des invasions biologiques sur les patrons de diversité fonctionnelle et la structure trophique des communautés de poissons d'eau douce

Zhao, Tian (2015). Effets des invasions biologiques sur les patrons de diversité fonctionnelle et la structure trophique des communautés de poissons d'eau douce.

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Résumé en francais

Comprendre la relation entre biodiversité et fonctionnement des écosystèmes est une question centrale de l'écologie moderne. Cette problématique est d'autant plus importante dans le contexte général des perturbations anthropiques sur la biodiversité et les écosystèmes. Les invasions biologiques représentent l'une des causes principales de perte de diversité taxonomique et de modification des écosystèmes. Ceci est particulièrement le cas dans les écosystèmes aquatiques d'eau douce qui sont soumis à de nombreuses introductions d'espèces non-natives de poissons qui peuvent modifier la structure des communautés et altérer les interactions biotiques entre espèces. Les interactions trophiques et les réseaux trophiques qu'elles forment sont à la base des liens entre la structure même de la biodiversité et le fonctionnement des écosystèmes. Par conséquent, identifier les impacts des espèces non-natives sur la structure trophique des communautés est crucial pour estimer comment le fonctionnement des écosystèmes et les services qu'ils rendent peuvent répondre aux invasions biologiques. Dans cette étude, 18 lacs de gravières ont été sélectionnés et leurs communautés piscicoles quantifiées durant deux années consécutives afin de tester les effets des invasions biologiques sur les patrons de diversité fonctionnelle et la structure trophique des communautés piscicoles. Dans un premier temps, nous avons étudié le rôle des facteurs environnementaux sur la composition et la structure des communautés de poissons. Nos résultats ont démontré que la structure des communautés de poissons différait de manière significative entre lacs et nous avons notamment observé que les lacs gérés principalement à des fins halieutiques présentaient une plus forte richesse taxonomique. Nous avons également démontré que les espèces natives et non-natives étaient dominantes dans des lacs avec des caractéristiques environnementales différentes, alors que les pratiques de gestion jouaient davantage un rôle sur structures des communautés. Dans l'ensemble, cette étude a permis de démontrer que la composition des communautés piscicoles évoluait de manière prévisible le long d'un gradient environnemental associé au niveau de maturité des lacs et des pratiques de gestion associées. Dans un second temps, nous avons quantifié l'importance de la variabilité intraspécifique des traits fonctionnels au sein d'une espèce modèle, le black-bass (Micropterus salmoides). Plus précisément, nous avons échantillonné l'ensemble d'une population and nous avons démontré que la variabilité des traits fonctionnels entre les individus était forte et pouvait affecter les estimations de diversité fonctionnelle. De plus, le très faible chevauchement de niches fonctionnelles et isotopiques entre les différentes classes d'âge indiquaient qu'elles doivent être considérées comme des entités fonctionnelles distinctes. Nous avons également démontré l'existence d'une corrélation entre les traits fonctionnels et les valeurs isotopiques du carbone et de l'azote, suggérant ainsi un lien entre spécialisation trophique et les différences de traits fonctionnels au sein des différents stades de vie. Dans un troisième temps, en intégrant la variabilité intraspécifique des traits fonctionnels à l'échelle de la communauté, nous avons examiné les structures fonctionnelles des différentes communautés piscicoles le long d'un gradient d'invasions. Nos résultats ont démontré que les entités natives et non-natives de poissons différaient significativement en terme de traits fonctionnels et que le " niche partitioning " était le mécanisme principal permettant la coexistence des espèces natives et non-natives ayant des traits fonctionnels similaires. De plus, plusieurs indices de diversité fonctionnelle étaient significativement affectés par les invasions biologiques, indiquant que les indices de diversité fonctionnelle pouvaient fournir des indications précoces sur les invasions biologiques dans les écosystèmes lacustres. Dans un quatrième temps, nous avons analysé les valeurs des isotopes stables du carbone et de l'azote des poissons natifs et non-natifs, en incorporant la variabilité intraspécifique et l'abondance des especes dans l'estimation de la structure isotopique des communautés. Nous avons démontré que les espèces natives et non-natives étaient en forte compétition pour l'utilisation des ressources trophiques. En effet, de très faibles différences de niches trophiques ont été observées, et ce en dépit du fait qu'elles avaient des différents traits fonctionnels. Dans presque la moitié des lacs, les valeurs isotopiques étaient significativement corrélées aux traits fonctionnels, indiquant que les traits fonctionnels pouvaient être des facteurs déterminant de la niche trophique. Les valeurs des pentes des corrélations entre traits fonctionnels et valeurs isotopiques variaient fortement et répondaient de manière non-linéaire au gradient d'invasion. Ces résultats fournissent des éléments indiquant que les invasions biologiques peuvent modifier l'efficacité du transfert d'énergie au sein des réseaux trophiques et la structure trophique des communautés, probablement à cause de la compétition entre espèces natives et non-natives. Aussi, nous avons démontré l'existence de relations entre diversité fonctionnelle et diversité isotopique, révélant une potentielle association entre la niche fondamentale et la niche réalisée, et soutenant l'idée qu'une approche fonctionnelle peut être utilisée pour suivre les ressources trophiques consommées par les espèces piscicoles dans les écosystèmes lacustres. Dans leur ensemble, ces résultats ont permis de confirmer l'importance de la prise en compte conjointe de l'identité de l'espèce (variations interspécifiques) et des classes d'âge (variations intraspécifiques) en écologie des communautés. Ces résultats ont également permis de démontrer que les invasions biologiques pouvaient modifier les patrons de diversité fonctionnelle et la structure trophique des communautés piscicoles en modifiant les flux d'énergie entre espèces. Afin de mieux comprendre les conséquences des invasions biologiques sur les écosystèmes receveurs, de futures études seront nécessaires pour quantifier leurs impacts sur le fonctionnement des écosystèmes et les services qu'ils rendent.

Sous la direction du :
Directeur de thèse
Cucherousset, Julien
Lek, Sovan
Ecole doctorale:Sciences écologiques, vétérinaires, agronomiques et bioingénieries (SEVAB)
laboratoire/Unité de recherche :Laboratoire Evolution et Diversité Biologique, UMR 5174
Mots-clés libres :Gravières - Composition spécifiques - Espèces non-natives - Invasions biologiques - Traits fonctionnels - Diversité fonctionnelle - Analyses des isotopes stables - Diversité isotopique - Niche écologique
Sujets :Sciences de l'environnement
Déposé le :01 Mar 2016 14:58