Relative importance of ecological and evolutionary determinants of coral reef fish biodiversity – REEFISH

Dans ce projet, nous utilisons une approche pluridisciplinaire à l’intersection de plusieurs disciplines des sciences naturelles. Par exemple, nous avons réussi à reconstruire la distribution des récifs tropicaux au cours des 140 derniers millions d’années en se basant sur un modèle géologique de dérive des continents. A partir de cette reconstruction paléoenvironnementale, nous avons ensuite développé un modèle biogéographique qui permet d’étudier l’évolution de la distribution des espèces en fonction des changements d’habitats au cours du temps. Nous utilisons aussi des méthodes des sciences de l’évolution afin de reconstruire les relations généalogiques entre les espèces de poissons coralliens, ce qui permet in fine de comparer les résultats observés à ceux obtenus par le modèle biogéographique

Un résultat marquant du projet REEFISH est que la répartition mondiale de la biodiversité tropicale marine peut s’expliquer par la dérive des continents au cours des 140 derniers millions d’années. Cette étude a permis, pour la première fois, d’évaluer l’influence des événements géologiques anciens sur la répartition actuelle des poissons tropicaux. Dans une étude complémentaire, nous montrons également que la dérive des continents a fortement influencé la répartition actuelle des mangroves.
Un autre fait marquant de ce projet est l’étude portant sur les effets du changement climatique sur la répartition actuelle des poissons coralliens au cours des trois derniers millions d’années (Quaternaire). Nous montrons que les espèces ont réagi différemment à la disparition des récifs tropicaux suite à des baisses importantes de la température des eaux et de l’augmentation du niveau de la mer. Les petites espèces peu mobiles ont par exemple eu plus de difficulté à recoloniser les habitats les plus impactés, lesquels étaient les plus isolés des zones refuges.

Actuellement, nous développons un modèle de biodiversité des poissons coralliens en ne considérant non plus l’espèce comme unité biologique mais le gène. Nous allons donc essayer d’étudier les flux de gênes entre les espèces au cours des temps géologiques et de quantifier l’évolution de la diversité génétique des poissons coralliens.

Au cours de cette première année du projet REEFISH, nous avons publié un résultat majeur dans la revue généraliste Nature Communications, ce qui a donné lieu à un communiqué de presse nationale :

www.ird.fr/toute-l-actualite/actualites/communiques-et-dossiers-de-presse/cp-2016/la-derive-des-continents-responsable-de-la-dynamique-de-la-biodiversite-marinetropicale/(language)/fre-FR

Plusieurs articles ont également été publiés dans des revues généralistes du domaine de la biogéographie et de l’écologie (Ecography, Ecology and Evolution, Global Ecology and Biogeography)

The diversity of organisms that results from the continuous divergence of lineages shaping the tree of life is currently threatened worldwide by anthropogenic global changes (e.g. climate change) and the increasing overexploitation of natural resources. In particular, coral reefs are at threat nearly worldwide with profound economical, sociological and ecological consequences. Increasing efforts are invested in protecting coral reef biodiversity, but conservation is currently limited by our partial understanding of the mechanisms that shaped the diversity of lineages in the past. To ensure the maintenance of coral reef services for the future, management should not solely focus in conserving current biodiversity but also permit that the processes that generate new diversity can be kept functioning. As a corollary, enlightened conservation measures require unravelling the mechanisms that generate biodiversity in this ecosystem, especially to distinguish those related to contemporary ecological or micro-evolutionary processes and those related to macroevolution and the sequence of change in past environments. By bridging the gap between different disciplines of natural sciences (evolutionary biology, biogeography, community ecology, paleoecology, phylogenetic and geology), our project aims to test five key hypotheses to unravel the main processes having shaped fish biodiversity on coral reefs: (H1) Quaternary climate change, (H2) Historical continental drift, (H3) Ecological speciation, (H4) Niche filtering and (H5) Neutral vs. Trait-based assembly rules. Our ambitious project at global scale is possible because it follows a recently completed data-gathering project which provided a unique database including the distribution of all tropical reef fish species (more than 6,000) together with their functional traits. Our goal is to couple this unique database with the most accurate phylogenies for several speciose reef fish families in order to evaluate the relative roles of historical vs. contemporary ecological processes in generating and maintaining coral reef fish biodiversity. The project will gather a large dataset on phylogenetic relationships of coral reef fishes which, combined with spatio-temporal (millennial past, centurial past, present) reconstruction of coral reef habitat, will allow unravelling the nature of processes in action and their relative importance. The integrated nature of this project requires the active collaboration of three Franco-Swiss partners and their international collaborators, which display complementary expertise in reef ecology, phylogenetic and paleo-distribution modelling. This interdisciplinary project will provide new insights to our understanding of the mechanisms generating fish biodiversity and how to maintain it in coral reef ecosystem with increasing anthropic pressure. To guarantee the excellence of the work undertaken in each task, to reach equilibrium among partners and the two countries, and to promote international collaborations, we chose a pair of highly-qualified coordinators from two different countries for each sub-task according to their skills. The project will provide the general public, scientists and stakeholders with a fully documented online open database containing an Atlas of geographic distribution for all tropical marine fishes, their phylogenies, biological traits as well as environmental information. Beyond scientific advances the project will also feed students from different countries through the transfer of knowledge insured by the academic partners.