Thèse soutenue

Continuité écologique, fragmentation et dynamique spatio-temporelle des communautés en rivières intermittentes
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Auteur / Autrice : Julie Crabot
Direction : Thibault Datry
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Écologie des communautés
Date : Soutenance le 17/12/2019
Etablissement(s) : Lyon
Ecole(s) doctorale(s) : École Doctorale Evolution Ecosystèmes Microbiologie Modélisation
Partenaire(s) de recherche : établissement opérateur d'inscription : Université Claude Bernard (Lyon ; 1971-....)
Laboratoire : Institut national de recherche en sciences et technologies pour l'environnement et l'agriculture (France). Centre de Lyon-Villeurbanne
Jury : Président / Présidente : Sylvain Doledec
Examinateurs / Examinatrices : Thibault Datry, Fabien Laroche, Claire Magand
Rapporteurs / Rapporteuses : Nuria Bonada Caparros, Thierry Oberdorff

Résumé

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L’écologie vise à comprendre comment les espèces et les individus sont distribués dans l’espace et dans le temps. De nombreux progrès ont récemment été réalisés dans l’analyse spatiale des communautés mais les mécanismes ont souvent été considérés comme à l’équilibre. Cela pourrait affecter la compréhension du rôle de processus déterministes (comme l’influence de facteurs environnementaux locaux) et stochastiques (comme une variation aléatoire du taux de mortalité) dans le maintien des écosystèmes, et d’autant plus pour les milieux dynamiques régulièrement soumis à des changements drastiques des conditions environnementales. Mon objectif dans cette thèse était ainsi d’améliorer la connaissance de la structure spatiale et temporelle des communautés en milieu dynamique en s’appuyant sur le cas de rivières intermittentes, sujettes à des cessation d’écoulement et/ou des assèchements. Le Chapitre 3 a contribué à l’amélioration d’un outil largement utilisé dans les analyses spatiales de communautés. En effet, les tests de Mantel, visant à mesurer la corrélation entre deux matrices de distance et tester sa significativité, sont un outil courant dans l’étude des métacommunautés pour mesurer la contribution du filtre environnemental et de la dispersion. Nous avons montré que la Moran Spectral Randomization permettait de corriger la surestimation de la corrélation entre deux matrices de distance présentant une autocorrélation spatiale. Nos résultats suggèrent que les analyses de communautés fondées sur ces tests ont pu surestimer la part accordée au filtre environnemental dans la structuration des communautés et que notre méthode permettra à de futures analyses de s’affranchir de ce biais. Les tests de Mantel étant utilisé dans d’autres domaines tels que la génétique, l’amélioration que nous proposons pourrait avoir des implications plus larges que le cadre de l’écologie des communautés. Dans le Chapitre 4, j’ai montré que la distribution spatiale et temporelle des assecs pouvait influencer la dynamique des communautés en rivière intermittente. L’influence de la localisation d’une perturbation, définie ici comme un changement extrême des conditions environnementales, sur la structure de communautés avec une dispersion contrainte dans une direction de l’espace avait été testée avec des simulations et sur des mésocosmes mais cela n’avait encore jamais été testé sur des données in situ. Les bassins versants avec des assèchements en amont présentaient des communautés plus dissimilaires entre elles que les communautés de bassins versants avec des assèchements en aval. Les assèchements en amont du réseau ont pu freiner la recolonisation par les organismes aquatiques, conduisant à moins d’homogénéisation des communautés. La fréquence et la durée des assecs avaient également une influence sur la dynamique temporelle des communautés, menant globalement à une plus grande variabilité dans le temps des taxons et des traits biologiques observés à un site, cette relation dépendant par ailleurs de la configuration spatiale d’assèchement. En comparant des rivières françaises exposées à des assèchements depuis des siècles et des rivières tchèques exposées à des assèchements depuis moins d’une décennie et dont l’intermittence est due à des perturbations anthropiques, j’ai montré des différences de réponse des communautés aquatiques à l’intermittence (Chapitre 5). Considérer la diversité bêta spatiale et temporelle a permis de mettre en évidence la plus forte variabilité de composition taxonomique qu’induisent les assèchements sur les communautés des rivières tchèques. De plus, une forte sensibilité des taxons résilients à l’augmentation de l’intermittence ayant été mise en évidence dans le Chapitre 5 pour les rivières qui ne sont pas naturellement intermittentes, l’augmentation de la durée et la longueur des assèchements attendue avec le changement climatique pourraient menacer le rétablissement des communautés après un assec dans ces rivières