Impact de Changement Climatique sur la Distribution des

Impact de Changement Climatique sur la Distribution des Population de Poissons.
Approche par SIG, Modèles et Scenarios d'Evolution du Climat
La compréhension des connectivités entres les changements climatiques, les habitats marins, la
biodiversité, et la répartition des espèces sont fondamentales pour la conception de la strategie de
conservation et pour une gestion efficace de pèche, telles que la mise en œuvre des aires marines
protégées.
L'idée de ce travail était de faire le meilleur usage du jeu de données de l'environnement et des
enregistrements des occurrences d'espèces largement disponible. Les principaux objectifs de cette
étude ont ensuite été définis comme les suivant:
1) Pour mesurer les impacts du changement climatique sur la biodiversité à travers la
température de surface de la mer et la richesse des espèces dans la zone d'étude.
2) Pour déterminer la niche écologique de l'espèce.
3) Pour effectuer des modélisations de la répartition individuelle des espèces basée sur la niche
écologique de l'espèce.
4) Pour suivre l'évolution de la répartition saisonnière des espèces sous les changements
environnementaux.
5) Pour modéliser la richesse saisonnières des espèces basé sur le modèle de la répartition
saisonnière de toutes les espèces étudiées.
6) Pour explorer le rôle potentiel des zones marines protégées liées à leur localisation sous le
changement climatique.
7) Pour prédire la répartition futurs des espèces en utilisant le modèle futur projeté de la
température de surface de la mer.
Notre zone d'étude se trouve dans les eaux de l'Atlantique Nord, dans trois grands écosystèmes
marins / régions: le Courant des Canaries, le Plateau Sud Atlantique Européenne et la Mer Celtique.
Cette zone se étend des eaux tropicales / subtropicales aux eaux tempérées. Ainsi, la zone d'étude a la
sensibilité de la détection du changement climatique, en particulier dans les zones de transition de la
région centrale.
Nous avons mesuré le changement climatique à travers la température de surface de la mer. Les
données ont été obtenues à partir de l'observation par satellite. Nous avons utilisé la version récente de
des données SST de l'AVHRR, observée pendant 30 ans, de 1982 à 2012. Nous avons calculé
l'augmentation de la SST dans chaque écosystème étudié par périodes décennales. Le changement et la
variation de la SST diffèrent parmi les écosystèmes mais la tendance à la hausse se conforme au fil du
temps dans tous les écosystèmes observés. Dans la mer Celtique, le SST moyenne a augmenté de 0,85
°C au cours des trois dernières décennies. Dans le Plateau Sud Atlantique Européenne, l'augmentation
globale de la SST moyenne était de 0,55 °C, tandis que dans le courant des Canaries, la SST moyenne
a augmenté de 0,87 °C depuis la première période décennale à la troisième période décennale.
La richesse des espèces dans la zone d'étude a été mesurée en utilisant des données des
occurrences des espèces. Nous avons sélectionné 89 espèces de poissons pourraient être envahissantes
à partir de 465 espèces de poissons identifiées dans la zone d'étude. Nous avons rassemblé des données
des occurrences des espèces sélectionnées depuis 1982 allant jusqu'à 2012. La richesse des espèces a
été mesurée par période décennale dans chaque écosystème afin de relier les résultats avec
l'observation de la SST. Le changement de la richesse des espèces varient parmi les écosystèmes.
Augmenter la richesse en espèces dans un écosystème est généralement suivie par la tendance à la
baisse dans les écosystèmes adjacents. La richesse des espèces dans les régions intermédiaires a
augmenté agressivement au fil du temps suite à l'augmentation de la température de la mer. Dans les
périodes plus chaudes, ces régions reçoivent nombre d'espèces depuis la zone des latitudes les plus
basses, tandis que dans les périodes plus froides, les régions reçoivent nombre d'espèces depuis la zone
des latitudes les plus hautes. De toutes les espèces observées dans la période récente, 19 espèces du
courant des Canaries ont tendance à être plus abondante dans la Méditerranée occidentale par rapport
aux périodes précédentes. Seize espèces étendent leurs distributions à l'étagère Atlantique Sud
européenne, dont 8 espèces ont atteint la mer Celtique. On a observé 16 autres espèces se déplaçant de
façon saisonnière entre le courant des Canaries et la Courant de Guinée. Les espèces répondent aux
changements environnementaux saisonniers en déplaçant leur distribution en latitude ou en
augmentant leur gamme de profondeur.
Niche écologique de l'espèce est la gamme des valeurs environnementales dans lesquelles
l'espèce est capable de survivre. Ces valeurs ont été obtenues en extrayant les valeurs
environnementales dans l'endroit où l'espèce a été observée au moment de l'observation. Ce processus
a été effectué en utilisant le script écrit en langage de programmation Python. Le script a été exécuté
dans un environnement ArcGIS. Cette approche nous a permis d'utiliser la quasi-totalité des données
d'occurrence disponibles à l'échelle mondiale et de minimiser la question du petit échantillon des
données des occurrences. Nous avons sélectionné trois espèces vivant dans un environnement différent
pour valider l'efficacité de cette approche: Pomatomus saltatrix (pélagiques), Baliste capriscus
(benthopélagique), et Solea senegalensis (démersales). Nous avons comparé les résultats de notre
étude avec des résultats des autres études expérimentaux ou des observations directs. La méthode
donne des résultats cohérents pour toutes les espèces observées. En utilisant P. saltatrix comme titre
d'exemple, la température de surface maximale mesurée dans cette étude pour cet espèce est d'environ
30 à 33 °C de jour et à 29 30 °C pour la nuit, selon l'instrument utilisé. Les valeurs sont proches de la
température maximale déterminée dans AquaMaps (31,78 °C), ainsi que dans des études
expérimentales ou d'observation, allant de 30 à 34 °C. Le SST minimum de l'espèce est d'environ 5,59
à 6,35 °C, ce qui diffère de la valeur déterminée par AquaMaps (0,67 °C), mais correspond aux valeurs
des études expérimentales et d'observation qui allaient du 6 au 13 °C.
Nous avons modélisé la distribution du potentiel de toutes les espèces étudiées à l'aide de modèle
SIG. Nous avons utilisé la stratégie commune de la modélisation en identifiant les domaines qui sont
appropriés pour des espèces sur la base des niches écologiques des espèces. Huit espèces de poissons
vivant dans des milieux différents ont été sélectionnés afin de démontrer ce travail: Baliste capriscus,
Umbrina canariensis, Anthias Anthias, Arnoglossus thori, Arnoglossus laterna, Arius parkii, Solea
senegalensis, et Diplodus vulgaris. Nous avons utilisé quatre classes de préférences où l'espèce est
susceptible de se produire: à partir de la classe 1 (la zone la plus préférée ou de la zone la plus
probable d'une espèce à se produire) à la classe 4 (la zone moins préféré ou de la zone trouvé dans
l'extrême limite de niche des espèces où une espèce est à peine à se produire). Les superficies et les
positions de chaque zone varient selon les saisons. Le modèle est capable de représenter la distribution
potentielle des espèces suite au changement de l'environnement saisonnier, et les résultats ont montré
son efficacité dans le domaine de la distribution de toutes les espèces observées en particulier pour des
espèces pauvrement connues et dans les zones sans données d'observation.
La flexibilité du modèle SIG nous a permis de suivre l'évolution saisonnière de chaque
distribution des espèces au fil du temps, depuis 1982 jusqu'à 2013, présentant l'effet du changement
climatique dans la distribution de poissons marins. Nous avons sélectionné quatre espèces avec une
affinité différente pour démontrer ces évolutions: Myctophum punctatum, Pomatomus saltatrix,
Ammodytes tobianus et Lepidorhombus whiffiagonis. Généralement, la plupart des espèces montrent
une tendance vers le nord dans leur distribution. Ces tendances sont plus évidentes pour la limite sud
de répartition de l'espèce (espèces ayant une affinité nord) dans la région centrale. Ces tendances ont
également été observées de façon significative sur la période de l'hiver, le printemps et l'été. Cela
confirme une preuve claire de l'effet de réchauffement de l'océan dans le déplacement de distribution
des poissons marins. Superposition du modèle de répartition saisonnière de toutes les espèces, nous
avons calculé nombre potentiel d'espèces trouvées dans une zone à un moment donné pour modéliser
la distribution de la richesse des espèces saisonnières. La méthode simplement calculé le nombre de
zones appropriées des espèces qui se chevauchent. Cette approche donnes une technique alternative sur
le manque de données d'occurrences dans de nombreuses parties de la zone d'étude, en particulier
lorsque l'on considère la période saisonnière. Les résultats présentent la prédiction de la richesse des
espèces à des variations spatiales et temporelles. Nous avons constaté qu’en hiver, les zones les plus
occupées par les espèces envahissantes ont été trouvés le long de la cote du Maroc et de la Mauritanie.
Les conditions environnementales dans ces zones au cours de cette période ont été appropriée pour
environ 51 à 59 espèces. En général, les eaux ouest-africaines ont beaucoup d'espèces (plus de 41
espèces) que dans les eaux européennes au cours de cette période. Les eaux européennes ont
commencé à avoir plus d'espèces lorsque la température de la mer chaude au printemps. En été,
lorsque la température de la mer dans cette région augmente, plusieurs domaines tels que les eaux
portugaises, le golfe de Gascogne et la mer Celtique, devenus approprié pour de nombreuses espèces.
La répartition de la richesse des espèces envahisseurs commencé à inverser à l'automne. Puisque la
température de la mer a diminué lentement en raison de sa capacité thermique, en grande partie des
eaux européennes au cours de cette période étaient encore appropriées pour de nombreuses espèces,
avant de revenir à son état initial en hiver.
En utilisant le modèle de la richesse des espèces, nous évaluons l'efficacité des AMP placement
liées aux zones hotspot de haute richesse en espèces. AMP dans l'écosystème de la mer Celtique
couvrent environ 5,23% de la superficie totale de l'écosystème, ou 6,71% de la zone de plateau
continental disponible dans cet écosystème. Dans le plateau de l'Atlantique Sud européenne, les aires
marines protégées couvrent 7,69% de la superficie totale de l'écosystème, ou 12,46% de la zone de
plateau continental disponible. Dans le courant des Canaries, les aires marines protégées couvrent
2,63% de la superficie totale de l'écosystème, ou 7,66% de la superficie du plateau continental
disponible. Dans la zone d'étude, le Royaume-Uni a le nombre le plus élevé de l'AMP et de la plus
grande zone protégée, suivi par la France et la Mauritanie. Faible nombre de AMP et de surface des
zones protegées dans plusieurs pays ont été influencés par la petite zone côtière disponibles, littoral
courts, et la faible disponibilité du plateau continental.