Impacts des changements globaux sur la distribution des poissons migrateurs amphihalins : une approche par modélisation à l’échelle continentale
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Thèse soutenue le 13 novembre 2008: Bordeaux 1
Les poissons migrateurs amphihalins évoluent dans un environnement qui est perturbé, à l’échelle globale, par le changement climatique et à l’échelle régionale, par les pressions anthropiques telles que les barrages et la pollution des cours d’eau. Cette étude, menée à l’échelle continentale, avait pour objectif d’évaluer, de comprendre et de prédire les impacts de changements globaux sur la distribution de ce groupe. Afin de répondre à cette problématique, des modèles empiriques de distribution ont été construits pour chacune des 28 espèces étudiées. Leurs distributions ont été décrites au début et à la fin du XXème siècle, en termes de présence-absence et de classes d’abondance. Les variables explicatives potentielles étaient de type physique, climatique, biotique et anthropique. Dans un premier temps, il a été mis en évidence que la répartition vers 1900 des poissons migrateurs amphihalins était fortement contrainte par leur histoire biogéographique et par les conditions thermiques et hydrauliques de l’habitat continental. La projection de ces distributions, à la fin du XXIème siècle, dans le contexte du changement climatique, a montré la forte sensibilité de ce groupe aux modifications du climat. Bien que spécifiques à chaque espèce, les réponses ont pu être classées en trois catégories : expansion de l’aire de répartition, contraction de l’aire de répartition et peu ou pas de changement. Dans un deuxième temps, pour la première fois à l’échelle continentale, l’importance des grands barrages et de la densité de populations humaines pour expliquer la distribution actuelle de ces espèces a été démontrée. Les relations sont apparues complexes et dépendantes des caractéristiques écologiques des espèces, notamment de la position de leurs habitats de croissance et de reproduction le long du réseau hydrographique et de leur place au sein du réseau trophique.
-Biogéographie
-Macroécologie
-Changement global
-Modélisation statique
-Niche réalisée
-Poissons migrateurs amphihalins
Diadromous fishes live in an environment disturbed, at global scale, by climate change and at regional scale, by anthropogenic pressures such as dams and river pollution. This study, performed at continental scale, aimed to assess, understand and predict the impacts of global changes on the distribution of this group. To address this issue, empirical distribution models were built for each of the 28 species studied. Their distributions were described at the beginning and the end of the twentieth century, in terms of presence-absence and abundance. Different types of explanatory variables were used, i.e. physical, climatic, biotic and anthropogenic. On the one hand, it was demonstrated that the distribution of diadromous fishes around 1900 was constrained by their biogeographical history and by the thermal and hydraulic characteristics of the continental habitat. Projection of these distributions, at the end of the twenty-first century, under climate change, highlighted the sensitivity of this group to climatic modifications. Responses were species-specific but could be classified into three categories: expansion of the distribution range, contraction of the distribution range and little or no change. On the other hand, for the first time at continental scale, the importance of large dams and human population density to explain the current diadromous fish distribution was demonstrated. The relationships seemed complex and to be dependent on the species’ ecological characteristics, particularly the position of their essential habitats along the river network and their place within the food web.
-biogeography
-macroecology
-global change
-static modelisation
-realised niche
-diadromous fish
Source: http://www.theses.fr/2008BOR13647/document
N° d’ordre : 3647
THÈSE
présentée à
L’UNIVERSITÉ BORDEAUX I
École Doctorale
« SCIENCES ET ENVIRONNEMENT »
Pour obtenir le grade de DOCTEUR
Spécialité ÉCOLOGIE AQUATIQUE
Impacts des changements globaux sur la distribution
des poissons migrateurs amphihalins
Une approche par modélisation à l’échelle continentale
GÉRALDINE LASSALLE
UNE ESPÈCE UN BASSIN UNE VARIABLE
La lamproie marine Barrage de Villerest sur la Loire La rivière Sieg, affluent du Rhin
Photo Erling Svensen Photo Jörg Freyhof Photo Philippe Crouzet
Soutenue publiquement le : 13 - 11 - 2008
Après avis de :
M. Richard BEAMISH (Senior scientist, Pacific Biological Station) Rapporteur
M. Didier PONT (Directeur de Recherche, Cemagref) Rapporteur
Devant la commission d’examen formée de :
M. Jean-Luc BAGLINIÈRE (Directeur de Recherche, INRA) Examinateur
M. Richard BEAMISH (Senior scientist, Pacific Biological Station) Rapporteur
M. Pierre CHARDY (Professeur émerite, Université Bordeaux I) Président
M. Philippe CROUZET (Project Manager, EEA) Examinateur
M. Didier PONT (Directeur de Recherche, Cemagref) Rapporteur
M. Éric ROCHARD (Directeur de Recherche, Cemagref) Directeur de thèse
« Astronomy was a respected, rigorous science long before ecology was,
but Copernicus and Galileo never moved a star »
Robert MacArthur
Remerciements
Je tiens à exprimer, en premier lieu, mes remerciements aux membres du jury qui ont pris le
temps d’évaluer mon travail de thèse.
Merci à Monsieur Didier Pont pour l’ensemble des remarques pertinentes qui ont jalonné
mes trois années de thèse et pour sa participation au jury de thèse en tant que rapporteur.
Merci à Monsieur Richard Beamish d’avoir accepté d’être rapporteur d’un manuscrit rédigé
en français et de s’être déplacé depuis le Canada pour assister à la soutenance.
Merci à Monsieur Pierre Chardy pour les enseignements qu’il m’a dispensés au cours de
ma formation universitaire et pour avoir présidé le jury de ma thèse.
Merci également à Monsieur Jean-Luc Baglinière et Monsieur Philippe Crouzet pour leur
examen approfondi de mon manuscrit et pour leur participation active au bon déroulement de
ma thèse.
Je tiens à remercier Éric Rochard pour avoir dirigé, avec finesse et intelligence, mes
travaux de recherche. Merci pour la confiance et la sympathie qu’il m’a témoignées pendant
ces trois années de coopération.
Mes remerciements vont à Paul Gonthier pour m’avoir accueillie au sein de son unité de
recherche, dans laquelle les conditions matérielles et technologiques facilitent grandement
l’aboutissement des travaux de recherche.
Merci à l’ensemble de l’unité « Écosystèmes Estuariens et Poissons Migrateurs
Amphihalins - ECOSEMA » et plus particulièrement à Laurent Beaulaton, Françoise Daverat
et Patrick Lambert. Les conseils qui m’ont été prodigués dés mon arrivée au Cemagref ont
permis à la thèse de prendre une orientation favorable.
Merci au personnel du centre de documentation pour son aide inestimable dans la recherche
bibliographique.
Sur un plan plus personnel, je tiens aussi à remercier les amis de toujours et ceux que j’ai
eu la chance de rencontrer au Cemagref. Merci pour les bons moments partagés au travail et à
l’extérieur et pour leur soutien sans faille dans les moments délicats. Un grand merci en
particulier à Hélène, Stéphanie, Bénédicte, Maud, Delphine, Aurélie et Magali.
Enfin, mes remerciements, les plus sincères et les plus chaleureux, vont à ma famille, petite
mais qui a toujours su se montrer à la hauteur.
Table des matières
11 Introduction .............................................................................................................. 11
1.1 Les changements globaux ........................................................................................ 13
1.1.1 Définition ......................................................................................................... 13
ème
1.1.2 Les changements globaux au cours du XX siècle - IPCC (2007a).............. 13
1.1.3 Les impacts déjà observables des changements globaux ................................. 15
1.1.3.1 Changements phénologiques........................................................................ 15
1.1.3.2 Changements de distribution........................................................................ 16
1.1.3.3 Changements de communauté...................................................................... 17
1.1.3.4 Une question qui se pose pour les populations humaines ............................ 19
1.2 La macroécologie ..................................................................................................... 21
1.2.1 Définition ......................................................................................................... 21
1.2.2 Les théories, concepts et raisonnements écologiques ...................................... 22
1.2.2.1 Concept de niche écologique........................................................................ 22
1.2.2.1.1 Quatre concepts de la niche.................................................................... 22
1.2.2.1.2 Les niches d’Hutchinson ........................................................................ 23
1.2.2.2 Théorie des filtres environnementaux .......................................................... 23
1.2.2.3 Théorie de la dispersion/théorie neutraliste ................................................. 27
1.3 La modélisation géographique prédictive - un outil privilégié ................................ 29
1.3.1 Le choix d’une approche : empirique versus mécanistique ............................. 29
1.3.2 Le choix d’une hypothèse : équilibre versus non-équilibre ............................. 31
1.3.3 Le choix d’un niveau d’étude : espèces versus assemblages ........................... 32
1.3.4 Le choix d’un objectif : explicatif versus prédictif .......................................... 33
1.4 Les poissons migrateurs amphihalins....................................................................... 34
1.4.1 Définition - une vie entre deux eaux ................................................................ 35
1.4.2 Une géographie complexe................................................................................ 37
1.4.2.1 Variations au sein d’une espèce ................................................................... 37
1.4.2.2 Variations entre les espèces.......................................................................... 39
1.4.2.3 Patrons biogéographiques ............................................................................ 41
1.4.3 Importance écologique et économique............................................................. 43
1.4.3.1 Des espèces clés des écosystèmes................................................................ 43
1.4.3.2 Une place économique prépondérante ......................................................... 44
1.4.3.2.1 Les relevés historiques ........................................................................... 44
1.4.3.2.2 Victimes de leur succès .......................................................................... 44
1.4.4 Les premières traces de l’action du changement climatique............................ 45
1.5 Les objectifs et la structuration du manuscrit........................................................... 47
22 La méthodologie : limites et points f
