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Speciation, extinction, and dispersal processes related to fragmentation of riverine networks: a multiscale approach using freshwater fishes

Equipe 7 : Biodiversité et Macroécologie

SVERSUT DIAS Murilo

Année de soutenance: 
2015
Résumé: 

Comprendre les facteurs qui contrôlent les variations de la biodiversité à travers la planète est un objectif central de la macroécologie et de la biogéographie. Pour atteindre cet objectif il est nécessaire d’étudier les facteurs structurant les trois processus qui contrôlent directement les variations de la biodiversité : la spéciation, l'extinction et la dispersion. La spéciation augmente la diversité au cours du temps alors que l'extinction la réduit. La dispersion, quant à elle fait augmenter ou diminuer la biodiversité selon les circonstances. La fragmentation, qui est définie comme l'émergence de discontinuités naturelles ou causées par l'homme sur un environnement donné, est omniprésente et a de multiples implications écologiques et évolutives sur les trois processus mentionnés plus haut (c.-à-d., la spéciation, l'extinction et la dispersion). Les poissons de cours d’eau (strictement d’eau douce) sont naturellement confrontés au phénomène de fragmentation car les bassins versant sont séparés les uns des autres par des barrières (eau de mer ou milieux terrestres) qui sont infranchissables pour ces organismes. Les poissons de cours d’eau constituent donc un modèle idéal pour étudier les effets de la fragmentation. Dans cette thèse, j'ai évalué les effets de la fragmentation sur les processus de spéciation, d’extinction et de colonisation des poissons d'eau douce à des échelles spatiales et temporelles allant du bassin versant à un échantillon représentatif des cours d’eau existantes sur la planète et de plusieurs décennies à quelques millions d'années. Dans une première étude, en analysant les niveaux d'endémisme des affluents du bassin versant de l’Orénoque, j'ai montré que les affluents très fragmentées par des chutes d'eau naturelles ont une probabilité plus élevée de spéciation et des niveaux plus élevés de néo-endémisme (c.-à-d., d’espèces probablement issues de la spéciation cladogénétique in situ) que leurs affluents homologues moins fragmentés. Dans une deuxième étude, j'ai testé si la connectivité historique entre bassins versants a laissé une empreinte sur les patrons mondiaux de biodiversité dans ses bassins. Après avoir contrôlé les conditions environnementales contemporaines et passées, j'ai montré que les bassins palaeo-connectés (ceux étant connectés pendant le dernier Maximum Glaciaire ; 18-21 ka) hébergent une plus grande richesse en espèces, mais des niveaux faibles d'endémisme en comparaison aux bassins palaeo-déconnectés. J’ai également montré que les niveaux de similarités des bassins palaeo-connectés décroissent plus légèrement avec la distance géographique entre bassins que les niveaux de similarités des palaeo-déconnectés, suggérant que les palaeo-connexions des bassins versants ont favorisé la colonisation des espèces. Dans un troisième temps, j'ai évalué dans quelle mesure la fragmentation liée aux activités anthropiques (par exemple la construction de barrages et les pratiques agricoles) a favorisé l’extinction d’espèces dans certains bassins versants. En focalisant sur l'Europe occidentale et l'Amérique du Nord, deux régions fortement touchées par les activités anthropiques, j'ai montré que le pourcentage des terres cultivées dans les bassins et la fragmentation de ces bassins par les barrages sont les principales causes de l'extinction actuelle des poissons d'eau douce. Ces extinctions, même si encore réduites, correspondent à un taux d'extinction 40 fois supérieur aux taux d'extinction naturels. Dans l'ensemble, mes résultats indiquent un rôle majeur joué par la fragmentation en tant que promoteur de la diversité de poissons via les processus de spéciation et mettent en évidence le rôle important de l'histoire pour expliquer les patrons contemporains de la biodiversité à l’échelle globale. En outre, ils supportent l’intérêt de maintenir une certaine connectivité au sein des bassins versants afin d'éviter une augmentation substantielle des taux d'extinction des espèces.

Mots clés : spéciation; extinction; dispersion; poissons d'eau douce; bassins versant; richesse spécifique; endémisme; diversité bêta; effets de l'histoire; barrières naturelles; perturbations anthropiques. 

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