Le silure glane (Silurus glanis) dans les grands lacs périalpins : écologie trophique et impacts sur les espèces résidentes

The European catfish in large peri-Alpine lakes: trophic ecology and impacts on resident species

• Auteur / Autrice : Chloé Vagnon
• Direction : Jean Guillard
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Biodiversité, écologie, environnement
• Date : Inscription en doctorat le ; Soutenance le 08/12/2021
• Etablissement(s) : Chambéry
• Ecole(s) doctorale(s) : Sciences Ingénierie Environnement
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : CARRTEL - Centre Alpin de Recherche sur les réseaux Trophiques et les Ecosystèmes Limniques
• Jury : Président / Présidente : Hervé Capra
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : M. Jake Vander zanden, Julien Cucherousset, Catherine Boisneau, Eric Edeline, Jean Guillard, Victor Frossard, Franck Cattaneo
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : M. Jake Vander zanden, Julien Cucherousset

Mots clés

Mots clés libres

Réseaux trophiques

Espèce invasive

Ichtyiologie

Mesure d'impact

Ichthyology

Food webs

Impact assessment

Invasive species

Résumé

Les espèces invasives représentent une menace pour la biodiversité et les écosystèmes à travers le monde. Ainsi, l'étude de leur écologie et de leurs impacts dans les milieux envahis représente un des défis majeurs du XXIème siècle, particulièrement dans un contexte de changement global accélérant l'introduction d'espèces hors de leur aire de répartition native. Le silure glane (Silurus glanis), plus grand poisson dulcicole en Europe, est un brillant exemple d'espèce introduite à dispersion rapide. Il est originaire d'Asie et d'Europe de l'Est mais son aire de répartition s'est étendue à toute l'Europe de l'Ouest en quelques décennies. Sa grande plasticité physiologique, trophique et comportementale représente un atout majeur pour son établissement au sein d'écosystèmes variés. Depuis une dizaine d'années, la colonisation du silure dans les grands lacs périalpins (Lac du Bourget et Léman) inquiète quant à son impact au sein de ces milieux. J'ai donc étudié le silure et les potentielles modifications qu'il pourrait engendrer dans les lacs périalpins à travers ce travail de thèse s'incluant dans le programme de recherche SILAC financé par la région Auvergne-Rhône-Alpes. L'impact d'une espèce invasive se mesure fréquemment à travers les modifications d'abondance des espèces résidentes, résultant surtout de perturbations des interactions interspécifiques. Dans ce contexte, ma recherche s'est d'abord portée sur l'étude du régime alimentaire du silure dans les lacs périalpins et a mis en évidence une forte prédation sur des proies littorales (ex : écrevisses américaines) mais également sur des ressources provenant d'habitats benthique profond (ex : lotte) et pélagique (ex : lavaret), caractéristiques de ces lacs. Par la suite, les potentiels impacts du silure ont été étudié à différents niveaux d'intégration. Un modèle de niche allométrique (aNM) a d'abord été élaboré pour reconstituer les interactions trophiques en milieu aquatique. Il a ensuite permis d'inférer des interactions pour plusieurs tailles de silure, en tant que prédateur et proie pour les espèces résidentes, permettant de souligner sa position apicale rapidement atteinte dans le réseau trophique. De plus, la considération d'une autre espèce exotique dans les lacs a souligné les potentiels impacts multiplicatifs des deux espèces à l'échelle du réseau entier. L'aNM a par la suite été couplé à un modèle de dynamique de population pour évaluer les répercussions de la présence de silures de différentes tailles sur les abondances des populations résidentes. Cette étude a permis de souligner des diminutions d'abondances causées par prédation directe des silures et une succession d'effets positifs et négatifs sur les abondances, caractéristiques de cascades trophiques « top-down ». Pour finir, une étude spécifique de la vulnérabilité du lavaret (Salmonidae à fort intérêt économique) a permis de souligner un risque de prédation plus accru pour les stades de vie 0+ que pour les adultes, dû à leur taille consommable par la majorité des silures et à un fort chevauchement des profondeurs exploitées par les deux espèces, de la fin du printemps jusqu'à la fin de l'été, période correspondant à une forte demande énergétique des silures. Ce travail de recherche réalisé sur des données récoltées sur une période de colonisation récente (< 10 ans) constitue un référentiel pour de futures études de l'évolution des populations de silures et de leurs impacts à long terme dans les lacs périalpins.

Invasive species are a growing threat to biodiversity and ecosystems worldwide. The study of invasive species ecology and their impacts in invaded ecosystems thus represents one of the main challenges of the 21st century, particularly in the global change context promoting displacement of species out of their native range. A perfect example of a rapid colonization by a species is the European catfish (Silurus glanis), the largest freshwater fish in Europe. This species is native to Asia and Eastern Europe and spread across the continent in few decades. Its wide physiological, trophic and behavioral plasticity represents a significant advantage to sustainably establish in new ecosystems. In this way, the European catfish has colonized large peri-Alpine lakes (Lake Geneva and Lake Bourget) since 10 years and thus raised concerns about its impacts in these ecosystems. Therefore, my phD consisted in investigating the European catfish ecology and its impacts in peri-Alpine lakes. This work is integrated in the SILAC research program, founded by the Auvergne-Rhône-Alpes region. Invasive species impacts are frequently measured through the modification of resident species abundances, mainly resulting from disturbances of interspecific interactions. In this context, I first studied the diet of the European catfish in peri-Alpine lakes. I highlighted the high reliance of the European catfish on prey from the littoral habitat (e.g., speeny-cheek crayfish) but also on prey from habitats inherent to peri-Alpine lakes (e.g., burbot in the deep benthic habitat and whitefish in the pelagic habitat). I then studied potential impacts of the European catfish considering different level of integration in the ecosystem. An allometric niche model, allowing to reconstruct trophic interactions in aquatic ecosystems, was first elaborated. I applied it to a body size gradient representing the European catfish ontogeny for inferring its trophic interactions as a predator and as a prey for the resident species, allowing to underline its apex position rapidly reached in the food web. In addition, the consideration of another exotic species introduction (Hemimysis anomala) underlined their potential multiplicative impacts by modifying trophic interactions at the whole food web scale. Trophic interactions inferred with the aNM were then coupled with a multispecies dynamic model to simulate the repercussion of the European catfish (according to different body sizes) on abundances of resident species. I highlighted decreases in abundances of species directly predated by S. glanis but also a succession of positive and negative impacts on abundances, characterizing top-down trophic cascades usually caused by large predators. Finally, the specific study of the European whitefish vulnerability (Salmonidae with a high economic value) underlined the high predation risk for 0+ whitefish, in lines with their body size matching the optimal prey body size inferred for most European catfish in peri-Alpine lakes and the high overlap between the depths occupied by both species, particularly during months of high energetic demand for the exotic predator (between the end of the Spring and the end of the Summer). This work was conducted on data collected on a period of recent colonization (< 10 years) and thus constitutes a robust referential for future investigations on the evolution of the population characteristics and its impacts in peri-Alpine lakes at longer term.