Intégrer la niche anthropique dans les modèles de distribution des poissons marins

Integrating the anthropogenic niche in marine fish distribution models

• Auteur / Autrice : Loïc Sanchez
• Direction : Fabien Leprieur, Stéphanie Manel
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : EFSA-Sciences de la Mer
• Date : Inscription en doctorat le ; Soutenance le 21/11/2024
• Etablissement(s) : Université de Montpellier (2022-....)
• Ecole(s) doctorale(s) : Biodiversité, Agriculture, Alimentation, Environnement, Terre, Eau
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : MARBEC - Biodiversité Marine, Exploitation et Conservation
• Jury : Président / Présidente : Sandra Luque
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Fabien Leprieur, Gaël Grenouillet, Benjamin Weigel
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Gaël Grenouillet, Camille Mellin

Mots clés

Mots clés libres

Biogéographie

Écologie des Communautés

Modélisation de niche

Biogeography

Community Ecology

Niche modeling

Résumé

Dans cette thèse, j’utilise des modèles de distribution d’espèces pour analyser comment les différents facteurs environnementaux, d’habitat ou anthropiques peuvent influencer la diversité des poissons marins. L’objectif principal de la thèse est d’inclure dans ces modèles plusieurs dimensions anthropiques (la pêche, la gravité, la protection, ou autres facteurs pouvant moduler l’impact de l’humain ou ses mesures de conservation), afin de mieux comprendre l’influence de ces facteurs sur les processus d’assemblages des communautés de poissons. Dans le premier chapitre, je m’intéresse à la réponse espèce-spécifique de poissons de récifs aux aires marines protégées (AMP) en termes de probabilité d’occurrence, d’abondance et de biomasse. Afin de comprendre quelles sont les espèces qui répondent positivement ou négativement à la protection, j’ai intégré des traits écologiques liés à la vulnérabilité à la pêche dans l’analyse. Les analyses montrent que les espèces rares, notamment des herbivores ou top-prédateurs, bénéficient le plus de la protection des AMP. Mon deuxième chapitre s’intéresse à l’apport de l’ADNe afin de révéler les biais géographiques et écologiques des connaissances actuelles sur les poissons marins, issues des bases de données GBIF et OBIS. Nos échantillonnages d’ADNe réalisés à la fois dans des zones bien échantillonnées et des zones reculées montrent que l’on sous-estime les aires de répartition de nombreuses espèces, mais aussi leur niche écologique (socio-environnementale, incluant donc une dimension anthropique). Finalement, dans le troisième chapitre, j’utilise des données ADNe dans une zone presque exhaustivement échantillonnée, la Méditerranée, afin de modéliser les communautés de poissons marins. Pour cela, je modélise la distribution des espèces en m’appuyant sur leurs co-occurrences dans un cadre bayésien, en fonction de différents facteurs environnementaux, d’habitat, et anthropique (gravité, protection, pression de pêche régionale). Ce cadre de modélisation, incluant à la fois les traits des espèces et leur histoire évolutive, a permis d’obtenir les réponses de 139 espèces de poissons marins aux différents facteurs, et donc de caractériser la niche anthropique de ces espèces. La gravité, notamment, est une des variables les plus structurantes des distributions de poissons, et elle influence celles-ci de manière partiellement indépendante de la pêche. J’ai aussi pu analyser le lien entre les traits et les différents facteurs, mettant encore une fois en exergue le lien entre rareté, niveau trophique, et réponse aux facteurs anthropiques. Finalement, j’ai utilisé ce modèle pour prédire les changements d’assemblages de poissons marins, et les gains assocités en richesse taxonomique, phylogénétique, fonctionnelle, ainsi que le gain en espèces menacées sous différents scénarios de pression anthropiques. J’ai pu en tirer des conclusions en termes de conservation, puisqu’il est nécessaire de réduire l’influence de l’humain (autre que la pêche) afin d’observer un véritable changement d’espèces portant de nouvelles fonctions, et afin de préserver les espèces menacées. Ces trois chapitres ont permis de mieux comprendre l’influence de différents facteurs anthropiques sur les processus d’assemblages des communautés de poissons, notamment en mettant en avant des traits structurant la niche anthropique.

I use species distribution models to analyze how environmental, habitat, and anthropogenic factors may influence marine fish diversity. The main goal of this work is to include a broad array of anthropogenic factors (such as fishing, gravity, protection, or any factor likely to modulate the impact of human activities or conservation measures), in order to better understand how these factors shape community assembly processes. In the first chapter, I studied the species-specific response of reef fishes to Marine Protected Areas (MPAs) in terms of occurrence probability, abundance, and biomass. I integrated ecological traits linked to vulnerability to humans in the analysis to understand which of these characterize positive or negative responses to protection. The results show that herbivores and top-predators, especially if they are rare, display the largest responses to protection. The second chapter is focused on the existence of potential biases in the current knowledge of marine fish distributions, basing myself on environmental DNA sampled in both extensively sampled and remote areas around the world’s oceans. I show that the current occurrence data in databases such as GBIF and OBIS are clustered in the taxonomic, geographic, environmental, and anthropogenic spaces, but also that eDNA contributes to many geographic or niche range increases, mostly for small-bodied fishes. In the last chapter, I use eDNA samples to model marine fish communities in function of environmental, habitat, and anthropogenic factors while taking advantage of their co-occurrences in a Bayesian framework. This framework, integrating traits and evolutionary history, allowed me to obtain the species niches of 139 species in the Northwestern Mediterranean Sea, but also to characterize the anthropogenic niche of these species. Gravity, notably, is a major factor that influences fish occurrences, separately from the influence of fishing pressures. I could also analyze the link between the traits and the factors included in the model, emphasizing the impact of rarity and trophic level on species responses to anthropogenic factors. Ultimately, I used this model to predict community shifts under varying human pressure scenarios, and the associated changes in terms of taxonomic, phylogenetic, and functional richness, but also in threatened species richness. I highlight the necessity to reduce human pressures (aside from fishing pressures) in order to observe shifts in community composition and to preserve threatened species. These three chapters allow a better understanding of how anthropogenic factors shape community assembly processes, and how species traits influence the anthropogenic niche.