cours du temps, peu d’études prennent en compte la multiplicité des facettes de la diversité tout en tes- tant explicitement la relation entre les dynamiques de ces facettes et les changements globaux (mais voir Devictor et al. 2008). De plus, la temporalité des mécanismes qui sous-tendent la diversité (i.e. règles
d’assemblage) n’a été que très peu explorée bien que sa description et sa compréhension permettraient d’appréhender de façon plus complète les effets des changements globaux. Jusqu’à présent, les travaux ayant porté sur la dynamique temporelle des règles d’assemblage l’ont fait dans le cadre des successions végétales (e.g. Allan et al. 2013). Ainsi, le but général des travaux réalisés au cours de cette thèse a été
de répondre à ces besoins en prenant en compte les dynamiques des différentes facettes de la diversité ainsi que des règles d’assemblage qui structurent les communautés et de finalement les intégrer dans un contexte d’évolution rapide des conditions environnementales (i.e. biotiques et abiotiques).
1.4
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Les objectifs de la thèse
Dans un premier temps, il est apparu nécessaire de décrire et de comprendre les patrons spatiaux de diversité fonctionnelle, morphologique et phylogénétique à large échelle (i.e. continentale). En effet,
la compréhension des patrons spatiaux de la diversité et la congruence entre facettes semble primordiale avant d’intégrer une dimension supplémentaire dans les analyses de la diversité, à savoir la temporalité (Chapitre 3 ; Annexe A, B et C).
Dans un deuxième temps, les travaux de thèse ont eu pour but de décrire les changements de diversité au cours du temps, à une échelle spatiale fine. Ces changements ont d’abord été quantifiés au sein des communautés, en prenant en compte la facette fonctionnelle de la diversité, puis entre communautés. En plus de décrire les changements temporels de diversité, ces derniers ont été mis en lien avec certaines composantes des changements globaux actuels (Chapitre 4 ; Annexe D).
Un troisième et dernier aspect de ces travaux de thèse concerne la mise en évidence de la dyna- mique temporelle des processus structurant les communautés. Pour ce faire, les diversités fonctionnelle et phylogénétique ont été utilisées permettant ainsi l’étude de la congruence entre les dynamiques de ces deux facettes rarement utilisées simultanément. Enfin, ces changements dans les règles d’assem- blage façonnant les communautés ont été replacés dans le contexte contemporain des changements de conditions environnementales (Chapitre 5 ; Annexe E).
En bref . . .
−→ Les communautés peuvent être décrites de multiples façons, généralement complémentaires plutôt que redondantes.
−→ Les changements globaux sont multifactoriels mais toujours à une échelle planétaire.
−→ Les changements environnementaux actuels que subissent les communautés résultent en de pro- fondes conséquences en matière de structure et de processus des communautés.
2
Données et méthodes
2.1
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Données piscicoles
Occurrences piscicoles à large échelle
Les données utilisées pour examiner les patrons spatiaux de diversité à large échelle sont des don- nées d’occurrences de poissons d’eau douce pour 329 bassins versants européens (Figure 2.1) extraites de la littérature scientifique, d’atlas, etc. (Annexe A). Les données couvrent 31 pays et renseignent les oc- currences de 435 espèces, appartenant à 140 genres et représentant 37 familles. Le statut de l’ensemble des espèces (i.e. native ou non-native) est documenté. Les cinq espèces les plus abondantes sont l’an-
guille (Anguilla anguilla), la truite (Salmo trutta), la carpe (Cyprinus carpio), la perche commune (Perca fluviatilis) et le brochet (Esox lucius), respectivement, présentes dans 87, 81, 57, 55 et 54% des bassins
versants européens (Figure 2.1). Les trois familles les plus représentées sont les Cyprinidés (39% des occurrences totales), les Salmonidés (13% des occurrences totales) et les Percidés (5% des occurrences totales) (Figure 2.1). Les trois bassins versants dont la richesse spécifique est la plus élevée sont le Da- nube (113 espèces), la Volga (96 espèces) et le Kuban (86 espèces). Le Danube est un long fleuve (3 000 km) qui prend sa source en Allemagne, traverse ensuite neuf pays avant de se jeter, depuis la Roumanie, dans la Mer Noire. La Volga, plus long fleuve d’Europe (3 690 km), prend sa source dans les collines du Nord-Ouest de la Russie et se jette dans la Mer Caspienne. Enfin, le Kuban nait en Russie, parcourt 870 km et se jette finalement, depuis la Russie dans la Mer d’Azov.
Pour des raisons d’ordre mathématique mais également biologique, uniquement les bassins dont la richesse spécifique était supérieure à 5 ont été utilisées pour les études faites à cette échelle. En effet, certains indices de diversité, et en particulier les indices fonctionnels multivariés nécessitent au moins cinq espèces pour être calculés. D’autre part, il est difficile de décrire la coexistence d’un faible nombre d’espèces à l’échelle d’un bassin (i.e. très faible densité d’espèces), les rencontres entre espèces étant
vraisemblablement très rares. Finalement, entre 285 et 290 bassins ont été décrits selon les probléma- tiques abordées, représentant entre 167 et 415 espèces.
Abondances piscicoles à échelle locale
L’agence Française pour la Biodiversité (AFB) est une institution nouvellement créée et dans la- quelle a été incorporée l’Office National de l’Eau et des Milieux Aquatiques (ONEMA) qui a fournit
Figure2.1 – Bassins européens étudiés, la couleur correspond au nombre de familles répertoriées pour chaque bassin. Les occurrences de chaque famille (i.e. nombre de bassins dans lesquels la famille a été
observée) sont représentées à gauche.
les données utilisées pour la description et la caractérisation des dynamiques des communautés pisci- coles françaises. Concernant les milieux aquatiques continentaux, l’AFB a pour mission, entre autres, le contrôle des usages de l’eau et des milieux aquatiques, la prévention, la restauration ainsi que la pré- servation des milieux, de la biodiversité et des processus et fonctions qu’ils représentent, l’acquisition de données relatives aux milieux aquatiques ainsi que le soutient à des programmes de recherche. Dans ce cadre, l’AFB a réalisé des campagnes d’échantillonnage qui ont permis de mettre en place la base de données utilisée (disponible en ligne1). Depuis 1966, des suivis temporels sont réalisés pour plus de 12 500 stations (Figure 2.2). Chaque relevé décrit les abondances des espèces piscicoles observées, chaque individu pêché ayant été identifié, mesuré et finalement relâché. L’échantillonnage se fait par pêche électrique : les petits cours d’eau sont échantillonnés depuis les rives tandis que les pêches sur les grands cours d’eau sont faites depuis un bateau pour chaque mésohabitat rencontré. La pêche électrique est méthode peu invasive qui offre une faible sélectivité et permet une normalisation et une reproducti- bilité des protocoles utilisés. Depuis 1990, les abondances de 75 espèces ont été renseignées par l’AFB et ce, de façon homogène sur l’ensemble du territoire français métropolitain (Figure 2.2). La truite (Salmo trutta, le vairon (Phoxinus phoxinus), la loche franche (Barbatula barbatula), le goujon (Gobio gobio) ainsi
que le chabot (Cottus gobio) sont les espèces les plus abondantes en France métropolitaine pour la pé-
riode documentée (i.e. 1966 – 2012). Le statut de l’ensemble des espèces (i.e. native ou non-native) est
documenté.
Deux méthodologies ont été adoptées dans le but de décrire les dynamiques de communautés.