LMI EDIA Evolution et Domestication de l`Ichtyofaune Amazonienne

LMI EDIA
Evolution et Domestication de l’Ichtyofaune Amazonienne (EDIA)
2016-2020
EDIA - International Mixed Laboratory: Evolution and Domestication of the Amazonian Ichtyofauna.
The aims of the LMI EDIA are 1) to understand the evolutionary (speciation, dispersal, extinction,
adaptation) and ecological (life histories, migration) processes responsible for the exceptional Amazonian fish
diversity, 2) to provide the biological bases for improved fisheries management and conservation 3) and for the
development of a sustainable aquaculture of popular native species, and 4) to develop a predictive approach of the
impacts of climate change and other anthropogenic pressures on the biodiversity of fish species in the Amazon
and its peripheral regions (the Guyana shield, Orinoco, Magdalena, Andes, Paraná - Paraguay).
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Après une première phase de 2011 à 2015, essentiellement descriptive, la seconde phase du LMI EDIA
s’intéressera davantage à la compréhension des processus (spéciation, dispersion, extinction, adaptation) et au
développement d’une approche prédictive de l’impact des changements climatiques et autres changements
anthropiques sur la biodiversité des espèces de poissons en Amazonie et dans ses régions périphériques. Les
principales retombées appliquées du programme seront des prédictions des effets des changements climatiques et
autres changements anthropiques sur les communautés de poissons (perte de richesse, perte de fonctionnalité,
érosion génétique) et l’élaboration des bases biologiques pour le développement d’une pisciculture durable.
Pour mener à bien une approche de biologie intégrative le LMI EDIA continuera à développer une
approche en trois axes en interactions : AXE 1, Dynamique Passée, Présente et Future de la Biodiversité ; AXE
2, Variabilité des Stratégies d’Histoire de Vie et AXE 3, Bases Biologiques de la Domestication. Chacun des
trois axes produira des résultats alimentant les recherches des deux autres et les modèles prédictifs (figure)
Intégration des 3 axes de recherche du LMI EDIA à travers leurs produits partagés (dans les
ellipses) et leurs retombées (dans les losanges)
Les actions de recherche du LMI EDIA concernant le milieu naturel, seront désormais centrées sur les
effets des facteurs environnementaux actuels et passés sur la structuration de la diversité spécifique amazonienne,
sur l’organisation des communautés et sur la variation des stratégies d’histoires de vie des espèces en interaction
avec leur variabilité génétique. L’accent sera mis sur la compréhension des processus (spéciation, dispersion,
extinction, stratégie d’histoire de vie) responsables de l’évolution de la biodiversité à l’échelle du bassin
amazonien, avec pour retombée du programme l’élaboration de modèles statistiques capables de prédire les
changements de la biodiversité en réponse aux changements climatiques et autres perturbations anthropiques de
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l’environnement (construction de barrages, déforestation, pollution, dégradation des habitats) et de répondre ainsi
aux enjeux de conservation auxquels est confronté le bassin amazonien. Les phénomènes de fragmentation
holocène seront abordés sur le modèle Apistogramma. Tandis que sur ce même modèle les tests de sélection
sexuelle permettront d’aborder les mécanismes d’une possible spéciation sympatrique ou écologique venant
renforcer les mécanismes conduisant à l’hyper diversité observée en Amazonie. Les espèces invasives illustrent la
capacité des espèces à coloniser un nouvel habitat et donc à s’adapter à un nouvel environnement suite à des
changements climatiques ou autres perturbations anthropiques. Le thème de l’invasion de l’Amazonie bolivienne
par le Paiche (Arapaima gigas) sera donc étudié sous les aspects suivants : effets sur la variation génétique (effets
fondateurs, « bottlenecks », structuration en populations, inférences démographiques) et les stratégies d’histoire
de vie de l’espèce invasive; conséquences écologiques sur les réseaux trophiques, évolution possible de son aire
de distribution selon les différents scénarii de changement climatique. Les effets anthropiques, tels que les
constructions de barrages peuvent perturber considérablement les stratégies d’histoire de vie des grands
migrateurs en entravant, voire empêchant leurs migrations. Pour une meilleure compréhension de ces
mouvements migratoires, nous améliorerons la résolution spatiale des marquages (87Sr/86Sr) sur les pièces
calcifiées, rechercherons des nouveaux marqueurs isotopiques et testerons leur dynamique d’incorporation dans
les écailles et les otolithes. Nous diversifierons les espèces étudiées à l’ensemble des Brachyplatystoma et à
Arapaima gigas. Les variations et perturbations du milieu influence considérablement le recrutement des jeunes
stades, qui est déterminant pour la survie et l’évolution d’une espèce. Là encore l’acquisition de technique NGS
de metabarcoding nous permettra, d’une part de mieux cerner les époques, lieux et conditions de ponte des
principales espèces commerciales et d’autre part, de quantifier le recrutement des larves de certaines espèces
cibles. En situation expérimentale là encore l’accent sera mis sur la compréhension des processus impliqués dans
la domestication à travers des approches de génomique de la nutrition chez la Doncella et le Paiche et de la
reproduction chez les deux espèces sœurs Paiche et Heterotis niloticus espèce du continent Africain. Les modèles
prédictifs sur les changements climatiques seront aussi alimentés par les résultats des tests sur les capacités
d’adaptation aux variations de température, réalisés en station expérimentale sur les espèces cibles du programme.
La domestication sera amorcée sur la Doncella, dont la maîtrise des différentes phases de son élevage est
suffisante pour tenter de modifier son cycle reproducteur afin d’augmenter la production. Des recherches en
génétique des populations, sur les stratégies d’histoire de vie et sur les bases biologiques d’une espèce omnivore,
Calophysus macropterus, donc d’un niveau trophique inférieur à celui des espèces cibles initiales du programme,
seront développées sur cette nouvelle espèce pour une pisciculture durable plus accessible aux communautés
amazoniennes, tandis que les études combinées de génétique, stratégies d’histoire de vie et bases biologiques de
l’aquaculture seront renforcées sur la Doncella et l’Arahuana.
Le partenariat porteur du LMI EDIA est désormais resserré autour d’un axe de coopération Nord-Sud-Sud
entre l’IIAP au Pérou <http://www.iiap.org.pe/>, l’UAGRM en Bolivie <http://www.uagrm.edu.bo/> et l’IRD en
France <https://www.ird.fr/>, où le LMI EDIA est adossé à l’UMR BOREA <http://borea.mnhn.fr/>. Il bénéficie
de l’implicaton de l’UMR EDB <http://www.edb.ups-tlse.fr/> avec son Labex CEBA (« centre d’études de la
biodiversité Amazonienne »). De plus, le LMI EDIA participe aux activités des réseaux RIIA
<http://www.riiaamazonia.org/> et AMERIFISH, mis en place en Amérique du sud et qui favorisent de multiples
collaborations dans l’ensemble des disciplines nécessaires au développement de ses axes de recherche.
Contacts dans le LMI EDIA:
Jean-François Renno (IRD, BOREA - France), [email protected]
Pablo Tedesco (IRD, EDB - France), [email protected]
Carmen Garcia Davila (IIAP - Pérou), [email protected]
Navil Corcuy (UAGRM - Bolivie), [email protected]
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LMI EDIA
Evolución y Domesticación de la Ictiofauna del Amazonas (EDIA)
2016-2020
EDIA - International Mixed Laboratory: Evolution and Domestication of the Amazonian Ichtyofauna.
The aims of the LMI EDIA are 1) to understand the evolutionary (speciation, dispersal, extinction,
adaptation) and ecological (life histories, migration) processes responsible for the exceptional Amazonian fish
diversity, 2) to provide the biological bases for improved fisheries management and conservation 3) and for the
development of a sustainable aquaculture of popular native species, and 4) to develop a predictive approach of the
impacts of climate change and other anthropogenic pressures on the biodiversity of fish species in the Amazon
and its peripheral regions (the Guyana shield, Orinoco, Magdalena, Andes, Paraná - Paraguay).
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Después de una primera fase de 2011 a 2015, esencialmente descriptiva, la segunda fase del LMI EDIA
estará más focalizada hacia la comprensión de los procesos (especiación, dispersión, extinción, adaptación) y el
desarrollo de un enfoque predictivo sobre el impacto del cambio climático y otros cambios antropogénicos
sobre la biodiversidad de las especies de peces del Amazonas y sus regiones periféricas. Los principales
productos aplicados del programa serán las predicciones de los efectos del cambio climático y otros cambios
antropogénicos en las comunidades de peces (la pérdida de riqueza, la pérdida de funcionalidad, la erosión
genética) y el desarrollo de bases biológicas para el desarrollo de una acuicultura sostenible.
Para llevar a cabo un enfoque de biología integrativa, el LMI EDIA seguirá desarrollando un enfoque
en tres ejes que interactuan: EJE 1, Dinamica Pasada, Presente y Futura de la Biodiversidad; EJE 2, Variabilidad
de las Estrategias de Historia de Vida y EJE 3, Bases Biológicas de la Domesticación. Cada uno de los tres ejes
producen resultados que alimentan a los otros dos otros ejes de investigación y los modelos predictivos (figura).
PREDICCIONES
Cambios Globales
especies invasoras
EJE 1. DINÁMICAS DEL
PASADO, PRESENTE Y
FUTURO DE LA
BIODIVERSIDAD
Contribución
a la
conservación
Productos
especiación, dispersión,
extinción
Contribución
a la gestión
de la pesca
Límite de especies
y poblaciones
Patrones de
distribución
Definición genética
de los taxones,
EJE 2. VARIACIÓN DE
ESTRATEGIAS DE HISTORIA
DE VIDA
estructura en
poblaciones
Inter y intra-específica
Selección de los recursos
genéticos
para criar
o
Conocimient
de los
s
mecanismo
nis
los meca
iento de
Conocim
PRUEBAS DE
HIPÓTESIS EN
SITUACIÓN
EXPERIMENTAL
Evaluación de los
mecanismos de
adaptación y de
especiación
Interacc
vida ge ión entre Ra
noma y
sg
medioam os de
biente
mos
las
Ajuste a es
condicion
/
de cria
selección
s
Producto
EJE 3. BASES BIOLÓGICAS Y
ENFOQUE
SOCIOECONÓMICO PARA
UNA ACUICULTURA
SOSTENIBLE
Productos
Control de la
reproducción de las
especies bajo alta
presión antrópica
Contribución
a la
conservación
Bases biológica
s
Productos
Reproducción
Crecimiento
Migración
Mortalidad
Alimentación
Comportamiento
Preferencias
écologicas
Contribución
a la
conservación
Contribución
a la gestión
de la pesca
Contribución
a la
seguridad
alimentaria
Integración de los 3 ejes de investigación del LMI EDIA a través de sus productos compartidos
(dentro de las elipses) y sus repercusiones (dentro de los rombos)
Las actividades de investigación del LMI EDIA en el medio ambiente natural, se centrarán ahora en los
efectos de los factores ambientales actuales y pasados sobre la estructura de la diversidad de las especies del
Amazonas, la organización de las comunidades y los cambios en las estrategias de historia de vida de las especies
en interacción con la variabilidad genética. Un énfasis particular se tendrá sobre la comprensión de los procesos
(especiación, dispersión, extinción, estrategias de historia de vida) responsables de la evolución de la
biodiversidad a través de la cuenca del Amazonas, sobre el desarrollo de modelos estadísticos para predecir
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cambios en la biodiversidad en respuesta al cambio climático y otras perturbaciones ambientales antropogénicas
(represas, deforestación, contaminación, degradación del hábitat) y así cumplir con los retos de conservación que
enfrenta la cuenca del Amazonas. Los fenómenos de fragmentación del Holoceno se abordarán en el modelo
Apistogramma. En este mismo modelo, las pruebas de selección sexual permitirán abordar los mecanismos de una
posible especiación simpátrica o ecológica, reforzando así los mecanismos que conducen a la hiper-diversidad
observada en el Amazonas. Las especies invasoras ilustran la capacidad de las especies para colonizar nuevos
hábitats y así adaptarse a un nuevo entorno, debido al cambio climático y otras perturbaciones antropogénicas. El
tema de la invasión de la Amazonía boliviana por el paiche (Arapaima gigas) se estudiará en los siguientes
aspectos: efectos sobre la variación genética (efectos fundadores, "bottlenecks", poblaciones estructuradas,
inferencias demográficas) y estrategias de historia de vida de las especies invasoras; impactos ambientales sobre
las redes alimentarias; cambios posibles en su área de distribución según diferentes escenarios de cambio
climático. Los efectos antropogénicos, tales como la construcción de represas, pueden alterar en gran medida las
estrategias de historia de vida de los grandes migradores obstaculizando altamente sus migraciones. Para una
mejor comprensión de estos movimientos migratorios, mejoraremos la resolución espacial de los marcadores
(87Sr/86Sr) en estructuras calcificadas, buscaremos nuevas etiquetas isotópicas y probaremos su dinámica de
incorporación en escamas y otolitos. Se diversificarán las especies estudiadas a todos los Brachyplatystoma y
Arapaima gigas. Las variaciones y perturbaciones del entorno influyen significativamente sobre el reclutamiento
de estadios jóvenes, lo cual es primordial para la supervivencia y la evolución de una especie. Aquí también la
adquisición de la técnica NGS de metabarcoding, nos permitirá en primer lugar entender mejor los tiempos,
lugares y condiciones de desove de las principales especies comerciales, y en segundo lugar cuantificar el
reclutamiento de larvas de ciertas especies seleccionadas. En situación experimental, de nuevo la atención se
centrará en la comprensión de los procesos implicados en la domesticación a través de la genómica nutricional en
la Doncella y el paiche, y de la reproducción en las especies hermanas Paiche y Heterotis niloticus especies del
continente africano. Los modelos de predicción del cambio climático también serán impulsados por los resultados
de las pruebas sobre la capacidad para adaptarse a los cambios de temperatura, realizadas en una estación
experimental sobre las especies seleccionadas del programa. La domesticación se iniciará con la Doncella, cuyo
dominio de las diferentes fases de cultivo es suficiente para tratar de alterar el ciclo reproductivo para aumentar la
producción. Investigaciones sobre la genética de las poblaciones, las estrategias de historia de vida y las bases
biológicas de una especie omnívora, Calophysus macropterus, y por ende de nivel trófico por debajo de las
especies inicialmente seleccionadas del programa, se desarrollarán con esta nueva especie para poveer una
piscicultura sostenible más accesible a las comunidades amazónicas, mientras que los estudios combinados de la
genética, las estrategias de historia de vida y las bases de la acuicultura ecológica se reforzarán en la Doncella y la
Arahuana.
La asociación promotora del LMI EDIA se reúne alrededor de un eje de cooperación Norte-SurSur entre el IIAP de Perú <http://www.iiap.org.pe/>, la UAGRM de Bolivia <http://www.uagrm.edu.bo/> y el
IRD en Francia <https://www.ird.fr/>, donde el LMI es respaldado por la UMR BOREA <http://borea.mnhn.fr/>.
El LMI EDIA se ve beneficiado de la participación de la UMR EDB <http://www.edb.ups-tlse.fr/> con su Labex
CEBA ("Centro de Estudios sobre la Biodiversidad Amazónica"). Por otra parte, el LMI EDIA participa a las
redes RIIA <http://www.riiaamazonia.org/> y AMERIFISH, creadas en América del Sur y que alentan múltiples
colaboraciones en todas las disciplinas necesarias para el desarrollo de sus líneas de investigación.
Contactos en el LMI EDIA :
Jean-François Renno (IRD, BOREA - France), [email protected]
Pablo Tedesco (IRD, EDB - France), [email protected]
Carmen Garcia Davila (IIAP - Pérou), [email protected]
Navil Corcuy (UAGRM - Bolivie), [email protected]
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