Ecology and conservation of North-Atlantic shads in a global changing context : inputs from a mechanistic species distribution model
Écologie et conservation des aloses de la façade atlantique dans un contexte global changeant : apports d’un modèle mécaniste de distribution
Résumé
Two emblematic anadromous species of the Northern Atlantic coasts, allis shad and the American shad, have undergone a drastic decline of their populations over the last century. On that, a better understanding of the remaining “knowledge gaps” related to their ecology and population dynamics, especially at sea, is required to implement appropriate conservation policies and ensure the recovery and sustainability of both species and the ecosystem services they provide to human societies. Mechanistic species distribution models are useful tools to tackle these remaining knowledge gaps, since they enable the exploration of the population dynamics at a large spatio- temporal scale and allow modelers to test different scenarios and/or ecological hypotheses that cannot be addressed otherwise by field monitoring or lab experiments. In this study, the mechanistic species distribution model, GR3D (Global Repositioning Dynamics for Diadromous fish Distribution), which was first developed for allis shad in Western Europe, was adapted to fit the American shad ecology across the Eastern U.S. coast. The model application to this new species implied a reconfiguration of the marine environment implemented into GR3D, by including trophic migrations of individuals at sea. In addition, the exploration of the GR3DUS model through a sensitivity analysis has underlined the role of dispersal and depensatory forces in the spatial structure of American shad populations. In the same way, the integration of a new nutrient calculator within GR3DEU primarily required the distinction between males and females into the model and then, provided a first quantification of the regulation service (i.e. nutrient fluxes) operated by allis shad at the scale of its distribution range. Finally, a comparative ecology approach, simulating the population dynamics of the two species on both Atlantic coasts, allowed deepened investigation of the role played by temperature and dispersal in the dynamics behind their distribution and their metapopulation functioning. These contributions provided new insights on both the ecology and mechanisms driving the spatial distribution and structure of shad populations along both sides of the Atlantic Ocean. These results, added together, suggested that shads should be rather managed at large spatial scale to account for existing connections between single populations, into a metapopulation.
La grande alose et l’alose savoureuse sont deux espèces migratrices anadromes emblématiques des façades bordant l’Océan Atlantique Nord, dont les populations ont subi une chute drastique de leurs effectifs au cours du siècle dernier. La mise en oeuvre de politiques de conservation adaptées est primordiale pour assurer le rétablissement et la pérennité de ces populations et des services écosystémiques qu’elles fournissent, mais cela nécessite, au préalable, de lever certains « verrous » dans les connaissances relatives à leur dynamique de populations et leur mode de vie, notamment en mer. Les modèles mécanistes de distribution d’espèces constituent des outils privilégiés dans la résolution de ces « lacunes de connaissances » ou « knowledge gaps » en anglais, puisqu’ils permettent d’explorer la dynamique de populations à large échelle spatio-temporelle et de tester différents scénarios et/ou hypothèses écologiques relatives à leur mode de vie, souvent difficiles à évaluer dans la nature. Dans cette étude, le modèle mécaniste de distribution GR3D (Global Repositionning Dynamics for Diadromous fish Distribution), développé pour la grande alose en Europe de l’Ouest, a été adapté à l’écologie de l’alose savoureuse sur la côte Est des Etats-Unis. L’application du modèle GR3D à cette espèce a nécessité la conceptualisation d’un nouvel environnement marin dans lequel les individus effectuent des migrations trophiques en mer. De plus, l’exploration du modèle GR3D US au travers d’une analyse de sensibilité a souligné l’importance de la dispersion et des effets dépensatoires dans la structuration des populations. Concernant la grande alose, le développement d’un calculateur au sein du modèle GR3D EU, nécessitant la discrimination entre mâles et femelles, a fourni une première quantification du service de régulation (c’est-à-dire flux de nutriments) opéré par cette espèce à l’échelle de son aire de distribution. Enfin, une approche d’écologie comparative, simulant la dynamique des deux espèces sur les deux côtes de l’Océan Atlantique, a permis de statuer plus avant sur le rôle joué par la température et la dispersion dans la distribution des alosinés et leur fonctionnement en métapopulation. Ces apports au sein du modèle GR3D ont permis d’apporter de nouvelles connaissances sur l’écologie générale de chacune des espèces ainsi que sur les mécanismes à l’origine de la distribution et de la structuration des populations de part et d’autre de l’Océan Atlantique. L’ensemble de ces résultats suggèrent que les mesures de conservation de ces deux espèces devraient tenir compte de la connectivité entre les différentes populations constitutives de métapopulations.
Origine : Version validée par le jury (STAR)