Identification et modélisation des habitats d'espèces à enjeux et évolution de leur aire de répartition avec le changement climatique

Identification and modelling of habitats for species at risk and evolution of their range with climate change

• Auteur / Autrice : Clémentine Préau
• Direction : Frédéric Grandjean, Francis Isselin-Nondedeu
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biologie des populations et écologie
• Date : Soutenance le 11/12/2019
• Etablissement(s) : Poitiers
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Chimie, écologie, géosciences et agrosciences Théodore Monod (Poitiers ; 2018-2022)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Ecologie et biologie des interactions - EBI (Poitiers ; 2012-....) - Ecologie et biologie des interactions / EBI
• Partenaire(s) de recherche : faculte : Université de Poitiers. UFR des sciences fondamentales et appliquées
• Jury : Président / Présidente : Claude Miaud
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Frédéric Grandjean, Francis Isselin-Nondedeu, Yann Sellier, Boris Leroy
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Claude Miaud, Sandra Luque

Mots clés

Mots clés contrôlés

Écrevisses

Amphibiens

Utilisation du sol

Changements climatiques -- Adaptation

Biogéographie

Mots clés libres

Modèles de niche écologique

Amphibiens

Écrevisses

Changement climatique

Changement d'occupation du sol

Connectivité

Dispersion

Invasion biologique

Ecological niche models

Amphibians

Crayfish

Climate change

Land use change

Connectivity

Dispersal

Biological invasion

Résumé

La chute de la biodiversité actuelle est le résultat des changements globaux et notamment du changement climatique. Elle contribue à amplifier les effets des changements globaux sur les écosystèmes. Bien que l’évaluation des impacts du changement climatique sur la distribution des espèces soit largement étudiée à de larges échelles, l’évaluation à l’échelle nationale, régionale ou même départementale est moins systématique bien qu’elle soit la plus appropriée pour être prise en compte dans les stratégies de conservation. Afin d’évaluer la vulnérabilité d’espèces emblématiques des zones humides au changement climatique, nous avons construit des scénarios de distribution en utilisant des approches basées sur la modélisation de niche écologique. Nous nous sommes intéressés aux amphibiens, organismes ectothermes présentant un mode de vie à la fois aquatique et terrestre et de faibles capacités de dispersion, qui sont fortement menacés par les activités humaines et le changement climatique. Nous avons évalué les impacts potentiels du changement climatique sur la distribution du sonneur à ventre jaune Bombina variegata, du triton crêté Triturus cristatus, de la rainette arboricole Hyla arborea, et de la rainette méridionale Hyla meridionalis, en estimant les interactions entre la présence des espèces et les facteurs environnementaux et en évaluant les effets des changements climatique et d’occupation du sol sur la distribution potentielle des espèces à l’échelle régionale. Puis, nous nous sommes intéressés aux effets de scénarios de changement climatique sur la distribution potentielle et la connectivité des habitats favorables chez le triton marbré Triturus marmoratus et T. cristatus à l’échelle du département de la Vienne. Enfin, nous avons évalué la capacité de T. marmoratus à suivre un potentiel déplacement des zones favorables dû au changement climatique, dans un contexte de changements d’occupation du sol à l’échelle nationale. Dans un second temps, nous nous sommes intéressés à une autre espèce emblématique des milieux humides et des cours d’eau, l’écrevisse à pattes blanches Austropotamobius pallipes. Ainsi, nous avons modélisé l’impact du changement climatique sur la distribution de l’espèce en prenant en compte explicitement la distribution d’une espèce invasive et compétitive, l’écrevisse signal Pacifastacus leniusculus. Les projections pour les conditions futures ont été réalisées à partir de scénarios de réchauffement climatique basés sur des grandes trajectoires de forçage radiatifs nommées RCP (Representative Concentration Pathways).Nos études ont permis de mettre en évidence que le changement climatique risque d’entrainer une contraction des aires de répartition ainsi qu’un potentiel déplacement des aires favorables de la plupart aux espèces étudiées, avec un impact plus ou moins important selon l’espèce et le scénario de changement climatique considéré. Par ailleurs, nous avons montré l’importance de l’occupation du sol pour l’atténuation des effets du changement climatique sur la distribution des espèces. Suite à la prise en compte des incertitudes et des limites relatives aux différentes études, les résultats des travaux présentés pourront être utiles à la conservation, à la gestion et à l’évaluation des espèces étudiées, et être reproduits pour d’autres espèces de zones humides.

The current decline in biodiversity is the result of global changes, including climate change. It contributes to amplifying the effects of global changes on ecosystems. Although the assessment of the impacts of climate change on species distribution is widely studied at large scales, assessment at the national, regional or even departmental scale is less systematic although it is the most appropriate to be accounted in conservation strategies. In order to assess the vulnerability of emblematic wetland species to climate change, we have constructed distribution scenarios using approaches based on ecological niche modelling. We focused on amphibians, ectothermic organisms with both aquatic and terrestrial stages and low dispersal abilities, which are highly threatened by human activities and climate change. We assessed the potential impacts of climate change on the distribution of the yellow-bellied toad Bombina variegata, the great crested newt Triturus cristatus, the tree frog Hyla arborea, and the Mediterranean tree frog Hyla meridionalis, by estimating the interactions between species presence and environmental factors and by assessing the effects of climate and land use changes on the potential distribution of species at the regional scale. Then, we focused on the effects of climate change scenarios on the potential distribution and connectivity of suitable habitats of the marbled newt Triturus marmoratus and of T. cristatus across the administrative department of Vienne. Finally, we assessed the ability of T. marmoratus to follow a potential shift of suitable areas due to climate change, in a context of land use change at the national scale. We then studied another emblematic species of wetlands and rivers, the white-clawed crayfish Austropotamobius pallipes. We modelled the impact of climate change on its distribution by explicitly accounting for the distribution of an invasive and competitive species, the signal crayfish Pacifastacus leniusculus. Projections for future conditions were forecasted using global warming scenarios based on radiative forcing trajectories called RCP (Representative Concentration Pathways).Our studies have shown that climate change is likely to lead to a contraction of ranges and a potential shift in the suitable areas for most of the studied species, with a more or less significant impact depending on the considered species and the climate change scenario. In addition, we have shown the importance of land use in mitigating the effects of climate change on species distribution. Following consideration of uncertainties and limitations, the results of the presented work may be useful for the conservation, management and assessment of the studied species, and may be replicated for other wetland species.