Etude spatio-temporelle de la biodiversité des forêts de laminaires des côtes bretonnes par une approche intégrée de génétique des populations et d'écologie des communautés

par Marine Robuchon

Thèse de doctorat en Ecologie et évolution

Sous la direction de Line Le Gall et de Myriam Valero.

Le président du jury était Nicolas Mouquet.

Le jury était composé de Eric Feunteun.

Les rapporteurs étaient Sophie Arnaud-Haond, Inka Bartsch.


  • Résumé

    Cette thèse a pour objet l'étude des patrons de biodiversité et des processus qui la soustendent au sein d'un écosystème marin remarquable : les forêts de laminaires. L'originalité de ce travail a été de caractériser les variations spatio-temporelles de la biodiversité conjointement à deux niveaux de diversité intra et inter-spécifique. La diversité génétique des populations des deux espèces soeurs Laminaria digitata et Laminaria hyperborea, et la diversité spécifique des macroalgues vivant sous leur canopée ont été étudiées à l'échelle de la Bretagne, dans l'espace, à différents niveaux hiérarchiques (sur 500 km de côte), et dans le temps, à l'échelle des saisons et des deux dernières décennies. Les résultats obtenus révèlent que les populations de L. Digitata, occupant la marge inférieure de l'intertidal, sont moins diverses et plus structurées que celles de l'espèce subtidale : L. Hyperborea. De la même manière, les communautés algales en sous strate de L. Digitata sont moins diverses et plus structurées que celles associées à L. Hyperborea. Ces deux observations s'expliqueraient en partie par une dispersion plus importante en zone subtidale qu'en zone intertidale. Nos résultats démontrent qu'à l'échelle du littoral breton, il existe une mosaïque de conditions abiotiques avec des caractéristiques spatio-temporelles contrastées, et que cette variabilité permet d'expliquer certaines différences dans les patrons de diversité. Ainsi, les deux régions de la baie de Morlaix et de la mer d'Iroise forment " une poche d'eau froide " caractérisée par une faible amplitude des températures à la fois saisonnières et annuelles et apparaissent comme relativement peu impactées par le changement global par rapport aux autres régions étudiées. Les niveaux de diversité et de connectivité y sont forts aussi bien pour les mesures de diversités intra et inter-spécifiques et pour les deux espèces cibles. Inversement, la baie de St Malo, montre les niveaux de diversités et de connectivités génétique et spécifique les plus faibles aussi bien pour L. Digitata que pour L. Hyperborea alors que c'est la région étudiée qui révèle les plus fortes amplitudes saisonnières de températures des eaux de surface, cette variabilité s'accentuant nettement au cours des deux dernières décennies. Les patrons de diversités en Bretagne Sud, où les eaux sont les plus chaudes, diffèrent selon l'espèce cible (L. Digitata s'y trouve en limite d'aire) et/ou le niveau de diversité considéré. En conclusion, nos résultats montrent qu'il existe une mosaïque d'environnements différents à une échelle spatiale (10 à 250 km) qui n'est souvent pas prise en compte dans les modèles de niches écologiques prédisant les changements de biodiversité. De plus, les corrélations entre les patrons spatiaux de diversité génétique et spécifique (SGDC) sont généralement positives, bien que leur force et leur significativité varient dans l'espace et/ou selon l'espèce cible considérée.


  • Résumé

    The topic of this PhD thesis was the study of biodiversity patterns and the assessment of the underlying processes within the kelp forests. The focus of this work was to characterise the variability of biodiversity over space and time at both the intra and inter specific level. Population genetic diversity of the two sister species Laminaria digitata and Laminaria hyperborea, and the specific diversity of the understory macroalgae were studied in Brittany (France) at several hierarchical levels (along a coastline of 500 km) between seasons and across the last twenty years. Results revealed that populations of L. Digitata, inhabiting the lower margin of the intertidal, were less diverse and more structured than the populations of L. Hyperborea, a subtidal species. Similarly, algal communities associated to L. Digitata were less diverse and more structured than those associated to L. Hyperborea. These observations are likely related to the higher dispersal distance of spores and gametes in the subtidal than the intertidal. Our results demonstrated the presence of mosaic biotic conditions at the scales of the Brittany coast with contrasted spatio-temporal characteristics. This variability is most certainly the main explanation of the differences observed in biodiversity patterns. Cold waters occur along the two adjacent regions of Morlaix Bay and Iroise Sea which are characterised by moderate temperature variations between seasons and across years These two regions were the less impacted by global warming compared with the other regions of Brittany studied. Here, high levels of diversity and connectivity were reported for both intra and inter specific biodiversity in the two targeted species of kelp. Conversely, St Malo Bay had the lowest level of diversity and connectivity at the genetic and specific levels for both species L. Digitata and L. Hyperborea. In this region, seasonal variations of temperature amplitude were the highest observed in Brittany and this trend intensified over the two decades. In South Brittany, where sea surface temperatures were the highest, biodiversity patterns varied according to the species considered (L. Digitata being at its southernmost range) and the level of diversity considered. In conclusion, our results have shown the occurrence of a mosaic of environmental conditions at a scale from 10 to 250 km. This scale is often not taken into account in ecological niche models. Moreover, correlations between spatial patterns of diversity at both the genetic and specific levels (SGDC) were generally positive. Despite the strength of association, their significance varied depending on the space and the species considered.

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Informations

  • Détails : 2 vol. (115 p., n.p.)
  • Annexes : Bibliogr. p. 97 - 115 du tome 1, réf. bibliogr. en fin d'articles du tome 2

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