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Importance relative des déterminants écologiques et évolutifs de la biodiversité des poissons coralliens – REEFISH

La biodiversité des poissons coralliens comme miroir de l’environnement passé

Pour assurer le maintien des services offerts par les récifs coralliens dans le futur, les efforts de protection ne doivent pas seulement se focaliser sur la biodiversité actuelle mais aussi permettre que les processus qui générèrent cette biodiversité soient préservés dans leur fonctionnement

Vers une meilleure compréhension de l’origine de la biodiversité des poissons coralliens

La plupart des récifs coralliens sont menacés de disparition par les activités humaines (surpêche, pollution, urbanisation du littoral etc.) et le réchauffement climatique. Hors, ces écosystèmes sont une source importante de nourriture pour les populations humaines. Les poissons représentent par exemple la principale source de protéines en Polynésie française. Des efforts accrus sont investis pour protéger la biodiversité des récifs coralliens mais cette protection est actuellement limitée par une connaissance partielle des mécanismes qui ont engendré cette biodiversité dans le passé. En comblant le fossé entre les différentes disciplines des sciences naturelles (biologie de l'évolution, biogéographie, écologie, paléoécologie et géologie), le projet REEFISH vise à fournir une image complète des processus naturels façonnant la biodiversité des poissons coralliens, ce qui est une condition préalable (i) pour évaluer les impacts potentiels des changements environnementaux actuels et futurs sur ces organismes marins et (ii) pour proposer de meilleures pratiques de gestion des récifs coralliens.

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)

La diversité des organismes qui résulte de la divergence continue de lignées phylogénétiques structurant l’arbre de la vie est actuellement menacée globalement par les changements globaux liés à l’homme (e.g. climat) et l’exploitation croissance des ressources naturelles. En particulier les récifs coralliens sont partout menacés avec conséquences économiques, sociologiques et écologiques profondes. Des efforts accrus sont investis pour protéger la biodiversité des récifs coralliens mais cette protection est actuellement limitée par une connaissance partielle des mécanismes qui ont engendré la diversité des lignées dans le passé. Pour assurer le maintien des services offerts par les récifs coralliens dans le futur les efforts de protection ne doivent pas seulement focaliser sur la biodiversité actuelle mais aussi permettre que les processus qui génèreront la future biodiversité soient préservés dans leur fonctionnement. En corollaire, les mesures de conservation appropriées nécessitent de révéler les mécanismes qui génèrent la biodiversité de cet écosystème, particulièrement en distinguant ceux liés processus micro-évolutifs et écologiques contemporains et ceux liés à la macroévolution et aux changements dans un passé lointain. En intégrant plusieurs disciplines des sciences naturelles (évolution, biogéographie, paléoécologie, phylogénie, géologie, écologie) notre projet ambitionne de tester cinq hypothèses clés pour révéler les principaux processus ayant façonné la diversité des poissons coralliens : (H1) les changements climatiques du quaternaire, (H2) la dérive des plaque continentales, (H3) la spéciation écologique, (H4) les phénomènes de filtres liés à la niche des espèces, et (H5) les règles d’assemblages neutres ou liées au traits biologiques des espèces. Notre projet peut se situer à l’échelle globale car il bénéficie des retombés d’un projet ayant accumulé et organisé une base de données unique sur la distribution géographique de toutes les espèces de poissons tropicaux (plus de 6000) ainsi que leurs traits biologiques. Notre objectif est de coupler cette base de données avec les phylogénies les plus récentes pour plusieurs familles très riches en espèces afin d’évaluer les importances relatives des processus contemporains et historiques sur la genèse et le maintien de la biodiversité des poissons coralliens. Le projet pourra donc intégrer les relations phylogénétiques ente les espèces de poissons coralliens avec une reconstruction des habitats coralliens durant les derniers millénaires ce qui mettra de révéler la nature des processus en jeu et leurs importances relatives. Ce projet interdisciplinaire requiert la collaboration de laboratoires français et suisses ainsi que la participation de chercheurs extérieurs qui vont apporter une expertise complémentaire en écologie récifale, en phylogénie et modélisation paléo-climatique. Ce projet fournira de nouvelles avancées sur la compréhension des mécanismes générant la biodiversité des poissons coralliens et comment la maintenir sous fortes pressions anthropiques. Pour garantir l’excellence du travail effectué dans chaque tâche, pour établir un équilibre entre les partenaires et les deux pays, pour promouvoir les collaborations internationales, nous avons choisi une paire de coordinateurs fortement qualifiés de deux pays différents pour assurer chaque sous-tâche en fonction de leurs compétences. Le projet proposera au public, aux scientifiques ainsi qu’aux gestionnaires de la nature une base de données complète, accessible en ligne, contenant l’Atlas de l’ensemble des distributions géographiques des poissons marins tropicaux, leurs phylogénies, leur traits biologiques ainsi que les informations environnementales. Au-delà des avancées scientifiques, le projet apportera une forte connaissance du domaine de recherche aux étudiants à travers l’enseignement réalisé par les différents membres académiques du projet dans différents pays.

Coordinateur du projet

Monsieur fabien leprieur (Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS) - Délégation Régionale Languedoc Roussillon)

L'auteur de ce résumé est le coordinateur du projet, qui est responsable du contenu de ce résumé. L'ANR décline par conséquent toute responsabilité quant à son contenu.

Partenaire

CNRS-DR13 Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS) - Délégation Régionale Languedoc Roussillon
IRD - ENTROPIE INSTITUT DE RECHERCHE POUR LE DEVELOPPEMENT
ETH Zurich ETH Zürich

Aide de l'ANR 229 840 euros
Début et durée du projet scientifique : octobre 2015 - 36 Mois

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