Variabilité de la dispersion, des pratiques de repeuplement et des stratégies de vie de populations mixtes de saumons Atlantique via la chimie des otolithes.

Variability in dispersal, stocking practices, and life strategies of Atlantic salmon coexisting populations using otolith chemistry.

• Auteur / Autrice : Anthony Fontaine
• Direction : Gilles Bareille
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physio biologie
• Date : Soutenance le 15/11/2024
• Etablissement(s) : Pau
• Ecole(s) doctorale(s) : Sciences Exactes et leurs Applications
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut des sciences analytiques et de physico-chimie pour l'environnement et les matériaux (Pau)
• Jury : Président / Présidente : Sandra Mounicou
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Gilles Bareille, Anna Sturrock, Éric Feunteun, Elodie Réveillac, Fabien Morat, Bruno Grassl, David Amouroux
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Anna Sturrock, Éric Feunteun

Mots clés

Mots clés contrôlés

Espèces (biologie)

Saumon atlantique

Mots clés libres

Salmo salar

Métapopulation

Biocomplexité

Effet portfolio

Conservation

Connectivité

Salmo salar

Metapopulation

Biocomplexity

Portfolio effect

Conservation

Connectivity

Résumé

Dans notre monde très volatile, qui subit des changements globaux rapides et drastiques, il est crucial d'améliorer la compréhension des réponses des espèces menacées, dans une perspective de conservation. Les espèces de poissons migrateurs, telles que le saumon Atlantique, sont particulièrement vulnérables, car elles font face à de nombreuses pressions environnementales (e.g. changement climatique) et anthropiques (e.g. altérations des habitats) tout au long du continuum eau douce-estuaire-mer. En effet, bien que les dynamiques éco-évolutives de cette espèce aient conduit à une diversité considérable des traits d'histoire de vie, couvrant diverses échelles spatiales et temporelles, une réduction générale de l'effet portfolio est observée à travers l'hémisphère nord. Les populations de saumon du sud du golfe de Gascogne représentent la limite méridionale de l'aire de répartition de l'espèce sur la côte est de l'Atlantique, et pourtant, peu d'informations sont disponibles sur la structure de ces populations (i.e. connectivité, diversité des histoires de vie et proportion d'individus issus de piscicultures dans les retours d'adultes), qui sont particulièrement à risque compte tenu de leur localisation. Dans ce contexte, nous avons utilisé les différentes propriétés de la chimie des otolithes pour (i) quantifier les variations temporelles des niveaux de connectivité dans le sud du golfe de Gascogne, (ii) examiner le rôle des programmes de repeuplement dans la proportion des retours d'adultes d'origine piscicole, et (iii) évaluer la variation spatio-temporelle de la diversité des histoires de vie dans un gradient naturel de populations mixtes (allant de populations fortement dépendantes à complètement indépendantes des programmes de repeuplement). Nos résultats ont mis en évidence une structure de métapopulation complexe, avec des flux migratoires asymétriques entre un ensemble de populations locales. Les échanges d'individus provenaient principalement de populations proches, mais incluaient également des individus de populations plus éloignées (avec des contributions plus variables dans le temps), selon la population réceptrice, et cette biocomplexité apparente s'est révélée relativement stable sur une période de dix ans. Dans les populations mixtes, nous avons observé un effet asymptotique de la biomasse des poissons d'origine piscicole déversés et une tendance « bigger is better » en fonction du stade de déversement, dans la proportion des adultes de retour d'origine piscicole. Cette thèse a également révélé une forte synchronie spatiale entre les populations de saumon Atlantique du sud de la France, en particulier pour le stade juvénile (en eau douce), avec une augmentation nette de la proportion d'adultes ayant passé un hiver en rivière (1HR) dans les retours. Globalement, ma thèse souligne l'importance de mieux comprendre les mécanismes complexes qui régissent la dynamique des métapopulations, composées de populations locales gérées de manière indépendante, qui présentent des signes d'autocorrélation spatiale. Le saumon Atlantique étant exposé à de nombreux stress au cours de ses migrations ontogéniques, se produisant à différents stades de vie et agissant de manière indépendante ou synergique, identifier les facteurs clés contribuant à l'érosion de la biocomplexité et à l'augmentation de la synchronie spatiale est crucial. Enfin, cette thèse renforce l'urgence de travailler de manière collaborative pour promouvoir la biocomplexité naturelle et la connectivité (en ce qui concerne la diversité des histoires de vie mais aussi la fonctionnalité des habitats), car cela améliorera la stabilité et la persistance des populations dans un avenir très incertain.

In our very volatile world, which experiences rapid and drastic global changes, there is a crucial need for a better understanding of the responses of threatened species from a conservation perspective. Migratory fish species such as Atlantic salmon are particularly vulnerable, as they face numerous environmental (e.g. climate change) and anthropogenic (e.g. habitat alterations) pressures along the freshwater-estuarine-sea continuum. Indeed, although the eco-evolutionary dynamics of this species have led to considerable life-history diversity, which spans diverse spatial and temporal scales, a general reduction in the portfolio effect is reported across the northern hemisphere. Salmon populations from the southern Bay of Biscay represent the southern limit of the species' range on the eastern Atlantic coast, yet little is known about the structure (i.e. connectivity, life history diversity, and proportion of hatchery-individuals in adult returns) of these populations, which are particularly at risk considering their location. Therefore, from this context, we used the different properties of otolith chemistry to (i) quantify the temporal patterns of connectivity levels in the southern Bay of Biscay, (ii) investigate the role of stocking programs in the proportion of hatchery-origin adult returns and (iii) assess the spatio-temporal variation of life history diversity in a natural gradient of coexisting populations (from strongly dependent to completely independent of stocking programs). Our results demonstrated a complex metapopulation structure, with asymmetric migratory flows between a set of local populations. Exchanges of individuals mostly originated from proximate populations, but also included some from distant populations (with more variable contributions over time), depending on the receiving population, and this apparent biocomplexity was relatively stable over a 10-year period. In coexisting populations, we observed an asymptotic effect of released reared-fish biomass and a “bigger is better” pattern with stage-at-release in the proportion of hatchery-origin returning adults. This thesis also revealed strong spatial synchrony between Atlantic salmon populations from southern France, especially considering the juvenile (freshwater) stage, with a net increase in the proportion of one-river winter (1RW) in adult returns. Overall, my thesis emphasizes the importance of better understanding the complex mechanisms driving the metapopulation dynamic, as it is composed of local populations that are managed independently, which exhibit evidence of spatial autocorrelation. Since Atlantic salmon are exposed to many stressors along their ontogenic migrations, occurring at different life stages, and acting independently or synergistically, identifying the key factors contributing to weakened portfolios and increased spatial synchrony is critical. Finally, this thesis reinforces the urgent need for collaborative work to promote natural biocomplexity and connectivity (regarding life history diversity but also habitat functionality), as it will enhance population stability and persistence in a very uncertain future.