Le macroinvertébrés des plans d`eau alpins

Le macroinvertébrés des plans d’eau alpins en tant
qu’indicateurs des changements climatiques
Beat Oertli
Avec les contributions de:
Véronique Rosset
Sandrine Angélibert
HES-SO // GE
hepia, Institut Terre Nature Paysage,
CH -1254 Jussy-Geneva, Switzerland
[email protected]
Rappel: les espèces ont divers optimums thermiques
Ramade 1984
Croissance,
reproduction
L’impact du réchauffement se fait à plusieurs niveaux
• Individu
– Ex.: Activité métabolique (taux de
croissance, fertilité)
• Espèce (= population)
– Déplacement des aires de distribution
géographiques (latitude, altitude)
– Changement de la phénologie
– Modification de la composition
génétique
• Communauté
– Ex.: Nombre d’espèces (diminution ou
augmentation)
Exemple de l’impact de la température sur les individus:
l’activité du Coléoptère aquatique Ilybius montanus
Le réchauffement induit :
- un temps plus long en surface (b), et
- plus court en « plongée » (c)
SF: nombre
d’apparition
en surface /
heure
Calosi et al. (2007) Journal of Zoology 273 289–297
Impact sur les populations: changements dans la phénologie
Emergence plus précosse
Monovoltine -> Bivoltine
40
35
30
%
25
20
2005
15
10
5
0
J
F
M
A
M
J
J
A
S
O
N
D
40
35
30
%
25
20
2055
15
10
5
0
J
F
M
A
M
J
J
A
S
O
N
D
• Entre 1960 et 2004, les Odonates de GB
ont avancé significativement la date de
début de leur période de vol:
3 jours pour un réchauffement de 1 degré
30
25
20
%
Coenagrion puella
15
10
5
0
J
F
M
A
M
J
J
A
S
O
N
D
(Hassall et al. 2007. Climate Change Biology 13)
(voir aussi (NL): Dingemanse & Kalkman 2008.
Ecol.Ent. 33)
Impact sur les populations: déplacement des aires de distribution
géographiques
• Expansion
• Contraction
-> extinction
• Glissement
Exemple d’expansion vers le Nord (et en altitude)
Dijkstra & Lewington 2006
•Suisse:1980
•GB: 1995
Crocothémis écarlate (Crocothemis erythraea)
Odonates: 6 gagnants potentiels (leur colonisation vers
le Nord et en altitude est déjà en cours)
L. quadrimaculata
Aeshna cyanea,
Enallagma cyathigerum
Lestes sponsa
Libellula quadrimaculata
Erythromma lindenii
Coenagrion mercuriale
Source of data: CSCF
E.cyathigerum
Au niveau des communautés: de nouvelles espèces,
mais aussi de nouveaux groupes taxonomiques!
Plan d’eau de plaine
Plan d’eau alpin
Plusieurs groupes vont coloniser les plans d’eau alpins
Au niveau des communautés:
augmentation de la richesse spécifique
apparition
+ 139%
Etage
alpin:
prédictions
pour 2100
Rosset et al. 2010
Global Change
Biology 16
+ 185%
+ 454%
n=16
+ 56%
10
Biodiversité observée
Exemple d’une mare de 500 m2
Modélisation de la richesse spécifique en fonction de l’altitude
xxxxxxxxxxxxxxxx
N=80
Exemple d’application des
modèles prédictifs
Les plans d’eau
du Parc National Suisse
Cirque de Macun, > 35 mares-étangs-petits lacs
Altitude: 2500 à 2700 m
Surface: 25 à 6000 m2
Prof. max : 0.1 à 9 m
!(
!(
!(
80
5
8
06
17
9
Monitoring depuis 2002
!(
200
Plan de situation © MVA Grison
100
0
200 Mètres
±
(Robinson & Oertli 2010
eco-mont 1)
12
Exemple des étangs
M8t et M6
de Macun
M8t
M6
Surface: 2398 m2
Prof. max.: 1.3 m
m2
Surface: 36
Prof. max.: 0.3 m
Richesse
actuelle
(2007)
Richesse
potentielle
(2100)
13
L’enrichissement masque des changements dans la composition
spécifique (et notamment des extinctions)
Colonisations: espèces
sténothermes or eurythermes
(migrations depuis des altitudes
& latitudes plus basses)
Extinctions:
Espèces sensibles à la
température (sténothermes
froides) (=« boréo-alpine »)
Les « perdants »
Les « gagnants »
Mare alpine
Glissement vers de plus hautes altitudes (et contraction)
Ex.: Aeschne azurée (Aeshna caerulea)
Espèces sténotherme froides (boréoalpine)
•
Raisons expliquant les déplacements:
– réponse directe à une
augmentation de température
(Parmesan & Yohe, 2003; Root et
al., 2003),
– Ou en combinaison avec d’autres
changements (Pounds et al.,
1999; Still et al., 1999)
– Disponibilité de nouveau
habitats résultant de la
déglaciation (Seimon et al.,
2007).
Ex. Odonates:
7 (13%) perdants (espèces boréo-alpine)
Aeshna caerulea
Gradient
thermique
Pool d’espèces: 54
Plaine
Alpes
Source des informations: CSCF (Centre
Suisse de Cartographie de la Faune )
Des espèces plus ou moins vulnérables…
Résilience des espèces: traits liés à la physiologie ou au cycle de vie
Faible risque
Fort risque
•Tolérance physiologique importante à
des variations de température et de
présence d’eau
•Faible tolérance physiologique à des
variations de température et de présence
d’eau
•Haut degré de plasticité phénotypique
•Degré de plasticité phénotypique faible
•Haut degré de plasticité génotypique
•Degré de plasticité génotypique faible
•Temps de génération court (cycle de vie
rapide) et temps court pour atteindre la
maturité sexuelle
•Temps de génération long (cycle de vie
rapide) et temps long pour atteindre la
maturité sexuelle
•Haute fécondité
•Espèces spécialistes (habitats, besoins
en nourriture, etc.)
•Espèces généralistes (habitats, besoins
en nourriture, etc.)
•Capacité de dispersion importante
•Répartition géographique large
•Capacité de dispersion faible
•Répartition géographique restreinte
Préférences thermiques
caudalis
Leucorrhinia
CR
alpestris
Somatochlora
LC
najas
Erythromma
LC
artica
Somatochlora
NT
caerulea
Aeshna
VU
subartica
Aeshna
VU
dubia
Coenagrion hastulatum
Leucorrhinia
NT
Statut Liste Rouge CH
NT
www.pbase.com/stureh
Genus
Coenagrion
hastulatum
Species
Index de résilience:
espèces les plus sensibles au réchauffement. Odonates.
T°
T°
boréo- boréo- boréo- boréo- boréo- moyen boréo- moyen
alpine alpine alpine alpine alpine nes alpine nes
Pouvoir de dispersion
0.12
0.33
0.82
0.76
0.48
0.21
0.55
0.52
Habitats: degré de spécialisation
0.1
0
0
0.03
0.08
0.46
0
0.31
Distribution géographique actuelle
0.29
0.37
0.07
0.24
0.3
0.35
0.38
0.05
Evolution de la distribution géogr.
0.36
0.41
NA
0.29
0.43
0.26
0.67
NA
Disponibilité future en habitats
0.06
0.11
0.11
0
0.12
0.29
0.11
0.51
Index de résilience (moyenne)
0.19
0.24
0.25
0.26
0.28
0.32
0.34
0.35
Conclusions & Perspectives - Les plans d’eau alpins
• Des profonds changements sont attendus (et déjà en cours)
• Les écosystèmes aquatiques alpins: des systèmes
« sentinelles » sur le fil du rasoir? (Woodward et al. 2010. Global
Change Biology 16)
• Les mares et étangs et leur biodiversité constituent un
excellent « système sentinelle » pour le monitoring des
effets du réchauffement climatique.
Ex: Parc National Suisse
- Suivi depuis 2002
Conclusions & Perspectives – Les macroinvertébrés
Les paramètres pertinents dans le cadre de monitoring:
La richesse locale (alpha, par plan d’eau): un bon indicateur
La composition taxonomique: les gagnants et les perdants
Observer, mais aussi agir…
Utilisation des modèles prédictifs
Mitigation des effets négatifs du réchauffement
• Restauration (+création) de milieux? Translocation?
Objectif du projet « RestorAlps »
Développer une méthodologie pour encourager et optimiser les
actions de restauration de plans d’eau dans les alpes (créations de
nouveaux petits lacs, étangs ou mares) afin de préserver et
favoriser la biodiversité alpine aquatique menacée par le
réchauffement climatique.
Cette méthode permettra :
I.
d’identifier les corridors biologiques ;
II.
d’identifier les contraintes et potentialités liées aux différents
types d’usages économiques et sociaux de l’espace alpin
III.
de déterminer en conséquence la localisation des plans d’eau
à créer pour permettre aux espèces sensibles (i) de migrer et
(ii) de développer ne nouvelles populations, et donc de survivre
;
Avant projet pionnier et exploratoire
Nouveau projet de plus grande ampleur
Restaurer les habitats et la connectivité: le Projet
RestorAlps (2011-2012)
Sans intervention
Avec intervention :
Identification des corridors biologiques
Localisation des plans d’eau à créer
“Merci pour votre
attention”
MERCI aussi: à l’équipe “PLOCH” (Université de Genève, LEBA), au WSL, aux CSCF et CRSF,
à l’OFEV, à plusieurs Cantons (LU, GE, …), à la HES-SO (RCSO RealTech), à la Commission de
recherche du the Parc National