Évaluation des déterminants de l'aire de répartition des poissons d'eau douce pour éclairer leur écologie et conservation

Evaluating determinants of freshwater fishes geographic range sizes to inform ecology and conservation

• Auteur / Autrice : Juan Carvajal-Quintero
• Direction : Thierry Oberdorff, Fabricio Villalobos
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Ecologie, biodiversité et évolution
• Date : Soutenance le 09/10/2020
• Etablissement(s) : Toulouse 3 en cotutelle avec Instituto de ecología A.C (Xalapa, Veracruz, Mexique ; 1975-....)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences écologiques, vétérinaires, agronomiques et bioingénieries (Toulouse)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Evolution et Diversité Biologique (Toulouse ; 2003-2023)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Nature -- Effets de l'homme

Perturbations écologiques

Animaux -- Conservation

Mots clés libres

Macroécologie

Répartition géographique des espèces

Vulnérabilité

Réseaux fluviaux

Évaluation du risque d'extinction

Synchronie de la population

Base de données

Macroecology

Species' geographic distribution

Vulnerability

Hydrological network

Extinction risk assessment

Population synchrony

Database

Résumé

Comprendre la répartition géographique des espèces dans l'espace et le temps est un défi de longue date en écologie et évolution. Parmi les principales composantes de la répartition des espèces, la taille de l'aire de répartition géographique a été étudiée dans plusieurs groupes taxonomiques, et liée à de multiples facteurs écologiques et évolutifs. La taille de l'aire de répartition géographique des espèces est également liée au risque d'extinction, où les espèces occupant des aires géographiques plus petites présentent un risque d'extinction plus élevé, et relève donc d'une importance primordiale dans les stratégies de conservation. Les résultats concernant ces aspects fondamentaux et appliqués de la taille de l'aire de répartition géographique ont largement négligé les poissons d'eau douce, se concentrant généralement sur d'autres groupes de vertébrés (p.ex. les mammifères, les oiseaux). Cependant, les poissons d'eau douce, le groupe de vertébrés le plus diversifié, peuvent fournir de nouvelles perspectives sur les déterminants de la taille de l'aire géographique et sur l'impact des perturbations anthropiques en raison de la forme dendritique unique et la taille réduite de leur habitat (des réseaux fluviaux) par rapport aux autres écosystèmes terrestres et marins. Dans ce travail de doctorat, nous avons analysé pour la première fois les patrons globaux de la taille de l'aire géographique des espèces de poissons d'eau douce et testé les hypothèses explicatives précédemment proposées pour d'autres groupes taxonomiques. Nos résultats ont montré que la connectivité actuelle et historique sont les facteurs les plus importants qui déterminent la taille de l'aire de répartition géographique des poissons d'eau douce, contrastant avec les principaux déterminants signalés chez les vertébrés terrestres et marins. D'un point de vue appliqué, nous nous sommes concentrés sur la relation macroécologique communément observée entre la taille de l'aire géographique et la taille corporelle des espèces. Cette relation permettrait d'estimer la taille minimale de l'aire géographique nécessaire aux espèces pour leur persistance à long terme. En se basant sur les fluctuations temporelles des abondances des espèces, nous fournissons une validation mécaniste de cette relation, confortant son utilisation pour identifier les espèces vulnérables et leurs changements de risque d'extinction face aux réductions de l'aire géographique induites par des facteurs anthropiques. En utilisant un bassin fluvial tropical comme étude de cas, nous avons utilisé cette relation macroécologique pour quantifier les changements dans le risque d'extinction des espèces en raison de la fragmentation de leurs aires de répartition due au développement de l'hydroélectricité. Les résultats et les données compilés dans cette thèse représentent des informations utiles pour guider et informer la conservation des poissons d'eau douce et fourni des éléments pour continuer à combler les lacunes théoriques.

Understanding the geographic distribution of species across space and time is one of the long-standing challenges in ecology and evolution. Among the major components of species distribution, the species' geographic range size has been studied across several taxonomic groups and has been related to multiple ecological and evolutionary factors. The geographic range size of species is also of paramount importance in conservation strategies because it consistently emerges as a key correlate of extinction risk, where species occupying smaller geographic ranges are assumed to have a higher risk of extinction. Results concerning these fundamental and applied aspects of geographic range size have largely neglected freshwater fish, commonly focusing on the usual vertebrate groups (e.g. mammals, birds). However, freshwater fish, the most diverse vertebrate group, can provide novel insights about the geographic range size determinants and threats because of the unique dendritic shape and reduced amount of their habitat (i.e. river networks) compared to other terrestrial and marine ecosystems. In this PhD work, we analyzed for the first time the global patterns of geographic range size in freshwater fish species and tested previous hypotheses proposed to explain the variation of geographic range size in other taxonomic groups. Our findings showed that current and historical connectivity are the most important factors driving the geographic range size of freshwater fishes, contrasting with the main determinants reported for terrestrial and marine taxa. From an applied point of view, we focused on the usually observed macroecological relationship between the species' geographic range size and body size. This relationship would allow estimating the minimum geographic range size needed by species for long-term persistence. Based on ecological theory of species temporal fluctuations of abundances, we provide a mechanistic validation of this relationship, supporting its use to identify vulnerable species and their changes in extinction risk through reduced geographic ranges induced by anthropogenic factors. Using a tropical river basin as a case study, we used this macroecological relationship to quantify changes in species extinction risk due to the fragmentation of their ranges caused by hydropower development. The results and the data compiled in this thesis represent useful information to guide and inform conservation in freshwater fish and give the opportunity to continue filling theoretical gaps.