Un des deux Prix Jeune Chercheur 2019 a été décerné à Fabio Benedetti, pour ses travaux publiés dans New Phytologist :
Benedetti, F, Ayata, S‐D, Irisson, J‐O, Adloff, F, Guilhaumon, F. Climate change may have minor impact on zooplankton functional diversity in the Mediterranean Sea. Divers Distrib. 2019; 25: 568– 581. DOI: 10.1111/ddi.12857
Contact : fabio.benedetti@usys.ethz.ch
Explication de l’article par Fabio lui-même :
« Les travaux effectués pendant mon doctorat ont eu pour but d’étudier différentes dimensions de la biodiversité du zooplancton en Mer Méditerranée à travers des approches typiques de la macroécologie. Le principal groupe d’étude était les copépodes (Milne-Edwards, 1840), de petits (0,2 à 2,0 mm en moyenne) crustacés Maxillopodes qui dominent la biomasse et la diversité du zooplancton dans les Océans du globe. Malgré son rôle majeur dans les écosystèmes marins le plancton est relativement méconnu du grand public, je vais donc m’y attarder quelque peu.
Le plancton est l’ensemble des organismes vivants (animaux et végétaux) qui, à l’état adulte ou larvaire, flottent plus ou moins passivement au gré des courants marins. Du fait de cette définition extrêmement large (et plutôt vague) la diversité du plancton est immense et demeure difficile à quantifier. Néanmoins, on peut distinguer le phytoplancton (le plancton végétal unicellulaire) du zooplancton (plancton animal hétérotrophe). Le premier réalise la photosynthèse dans la surface éclairée de l’Océan et constitue donc la base des réseaux trophiques marins. Le second est son principal consommateur, et il est consommé à son tour par les niveaux trophiques supérieurs allant des poissons pélagiques constituant nos pêcheries aux mammifères et oiseaux marins. Ensemble, phyto- et zooplancton participent à la régulation du climat en tant qu’acteurs de la pompe à carbone biologique qui séquestre du CO2 atmosphérique.
La richesse spécifique (le nombre d’espèces) du zooplancton, et particulièrement celle des copépodes, est cruciale à étudier car elle régule la réponse des écosystèmes marins face à des changements environnementaux comme la hausse des températures. En plus de la richesse spécifique, il est aussi important d’intégrer la dimension fonctionnelle de la diversité, c’est à dire la qualité et la quantité de fonctions qui peuvent être assurées par les espèces ou par des groupes d’espèces (on parle alors de groupes ou de types fonctionnels). Pour les copépodes planctoniques, ces fonctions peuvent être liées au recyclage de la matière organique, au broutage sélectif de certains groupes du phytoplancton, ou encore à la nutrition de petits poissons. Dans ce cadre, une approche de plus en plus utilisée consiste à intégrer les traits fonctionnels des espèces dans les estimations de diversité. Les traits fonctionnels sont des caractéristiques morphologiques, physiologiques, ou comportementales qui contrôlent la valeur adaptative des individus, et donc le fonctionnement de l’écosystème.
Aussi, au cours de ma thèse, j’ai étudié la diversité spécifique et fonctionnelle des copépodes dans un bassin présentant une forte biodiversité mais aussi forte sensibilité aux changements climatiques anthropiques: la Mer Méditerranée. Le travail effectué cherchait à : (i) définir de nouveaux groupes fonctionnels du zooplancton à partir de traits fonctionnels spécifiques; (ii) tester si ces groupes montrent des niches environnementales distinctes; et (iii) évaluer comment le changement climatique pourrait modifier la richesse, la composition et la diversité fonctionnelle des assemblages de copépodes en Mer Méditerranée.
L’étude publiée en 2018 dans Diversity & Distributions est intéressante car elle synthétise l’ensemble de ces travaux que je n’aborderai pas en détail ici. En résumé, l’étude s’est déclinée en six étapes principales: 1) un jeu de données d’observations à l’échelle de l’océan global a été implémenté pour décrire la répartition géographique des principales espèces de copépodes trouvées en Mer Méditerranée; 2) ces observations ont été associées à des valeurs de température et de salinité de surface (SST et SSS) représentatives des conditions climatiques de ces 30 dernières années; 3) différentes méthodes statistiques plus ou moins complexes (envelopes, régressions linéaires multiples, arbres de classification, réseaux de neurones) ont été utilisées pour modéliser la réponse de chaque espèce aux gradients de SST et SSS, et ainsi prédire leur distribution spatiale dans tout le bassin; 4) en collaboration avec Météo-France, les prédictions d’un modèle couplé océan-atmosphère à haute résolution (NEMOMED12) ont été analysées pour prédire l’évolution de la distribution des espèces en fonction des futures hausses de SST et SSS en Mer Méditerranée, grâce aux modèles statistiques évoqués ci-dessus; 5) en parallèle, un examen poussé de la littérature a permis de classer les espèces de copépodes étudiées en fonction de traits fonctionnels clés (taille, stratégies d’alimentation, stratégies de ponte, régimes alimentaires); 6) finalement, les projections de changements de richesse et de composition spécifique ont été combinées aux traits fonctionnels pour tester si les futures hausses de SST et SSS affecteront de manière disproportionnée certains types fonctionnels du zooplancton.
En somme, notre étude suggère que, sur des périodes de 30 ans, les futures hausses de SST et SSS induiront une perte de diversité de l’ordre de 7% à l’échelle du bassin. En raison de hausses de SST très importantes, les régions les plus à l’Est seront susceptibles de perdre jusqu’à 20% de leur richesse spécifique. Nos analyses montrent que ces changements n’induiront pas une perte disproportionnée de certaines fonctions assurées par le zooplancton. Ceci est dû au fait que les espèces les plus affectées ne sont pas regroupées au sein d’un type fonctionnel particulier. Une telle « redondance fonctionnelle » entre les espèces permettrait de conserver les fonctions assurées par les copépodes en Mer Méditerranée. Néanmoins, les espèces qui verront leur répartition se réduire partagent une origine biogéographique commune: il s’agit principalement d’espèces issues du bassin Atlantique, indicatrices d’un climat tempéré. Ainsi, nos résultats supportent l’hypothèse selon laquelle le changement climatique favorisera une « tropicalisation » des communautés biologiques en Méditerranée au fur et à mesure que des espèces tropicales remplacent des espèces tempérées voire endémiques.
Cette étude est la première de son genre à se focaliser sur le plancton marin. Il s’agit donc d’un premier pas vers une meilleure compréhension des impacts du changement climatique sur les écosystèmes marins. À l’avenir, des études prenant davantage en compte la compétition entre les groupes fonctionnels, leur potentiel adaptatif ainsi que leur contribution à la biomasse totale permettront de mieux estimer les futures propriétés émergentes des écosystèmes planctoniques.
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