Résultats CESAB 2010–2013 www.cesab.org
[email protected] Le CESAB est un centre de synthèse et d’analyse sur la biodiversité créé et développé par la FRB pour approfondir la connaissance sur la biodiversité en stimulant les activités de synthèse de données et de réflexion théorique. Le CESAB fournit aux chercheurs les moyens nécessaires pour conduire ces activités dans un lieu dédié sur des périodes de temps long. La FRB a été créée en 2008 à l’initiative des ministères français de la recherche et de l’environnement et a été fondée par 8 institutions publiques de recherche (BRGM, CIRAD, CNRS, IFREMER, INRA, IRD, IRSTEA, MNHN). La FRB est une plateforme science/société qui soutient et promeut les projets scientifiques et l’expertise sur la biodiversité. Dans le cadre du projet de recherche GASPAR, trois des chercheurs de cette équipe internationale de 12 chercheurs ont étudié l’adaptation des poissons envahissants en Mer Méditerranée en analysant plus de 5300 espèces de l’Indo-Pacifique, dont plus de 700 présentes en Mer Rouge. Cette recherche a été possible grâce au CESAB, le Centre de synthèse et d’analyse sur la biodiversité créé et développé par la FRB. Le projet GASPAR est coordonné par Michel Kulbicki, Laboratoire Arago, IRD, Baynuls/mer, France. Contact : [email protected]g. Les membres du groupe sont issus de 9 institutions : Dalhousie University, Canada ; IRD, La Réunion, France ; IRD, Nouvelle Calédonie ; IUCN, Royaume Uni ; James Cook University, Australie ; Universidad de Merida, Mexique ; Universidade Federal de Santa Catarina, Brésil ; Université de Montpellier IIFrance ; University of Hawaii, Etats-Unis CONTEXTE ET QUESTIONS SCIENTIFIQUES L’invasion d’espèces non autochtones est considérée comme l’une des principales menaces pour la biodiversité, entrainant des changements importants dans la structure et le fonctionnement des écosystèmes. Dans le contexte de la globalisation, la recherche sur les espèces envahissantes est devenue de plus en plus importante du fait du nombre croissant d’espèces déplacées par l’activité humaine --transports, commerce, etc. Les espèces envahissantes sont souvent sources de problèmes, car elles entrent en compétition avec la faune ou flore locales. Elles perturbent ainsi souvent la densité et la qualité des espèces natives. Il en résulte une perte de biodiversité qui, à terme, peut engendrer des pertes importantes de services écosystémiques, comme par exemple une diminution des rendements de la pêche. Depuis l’ouverture du Canal de Suez en 1869, la Méditerranée de l’Est connait une transformation sans précédent dans la composition de ses espèces, avec l’arrivée massive d’espèces non autochtones, dites lessepsiennes, provenant de la Mer Rouge. Ces espèces constituent déjà plus du quart des captures dans l’est de la Méditerranée, et parfois bien plus. Certaines de ces espèces arrivent même aujourd’hui jusqu’en Méditerranée de l’Ouest. L’ADAPTATION DES ESPECES DE POISSONS ENVAHISSANTES LE CAS DES POISSONS DE LA MER ROUGE QUI ENVAHISSENT LA MÉDITERRANÉE GASPAR : UNE APPROCHE INNOVANTE Le projet GASPAR a particulièrement étudié les mécanismes qui permettent l’adaptation d’une espèce à un nouvel environnement, dans le contexte d’une invasion biologique et de l’adaptation des espèces aux changements climatiques et globaux. En effet, pour la première fois, le projet GASPAR a mené une étude sur l’ensemble des espèces habitant des systèmes limitrophes pour identifier les processus sélectionnant celles qui deviendront envahissantes. Cette information est rarement disponible et jusqu’à présent cette approche n’avait jamais été utilisée. Dans cette étude, GASPAR a rassemblé les données sur les traits spécifiques, la distribution géographique, et les affinités environnementales de l’ensemble des poissons coralliens de la Mer Rouge, et de façon plus générale de l’Indo-Pacifique. Le groupe GASPAR travaille sur 6300 espèces de poissons (soit 40% des espèces marines connues) et dispose de recensements sur plusieurs millions de poissons (individus identifiés, dont ils connaissent le nombre et la taille) dans plus de 100 sites à travers le monde. GASPAR s’est servi de cette large base de données pour identifier, parmi les espèces de la Mer Rouge, les principales caractéristiques diffférenciant les espèces envahissantes de celles qui ne le sont pas. Espèce lessepsienne : Plotosus lineatus, nom commun : Balibot Rayé, Mâchoiron, Poisson chat de mer rayé, Le poisson chat de mer rayé © Maurice Parmantier et avec la participation de aquaportail.com
LES PREMIERS RÉSULTATS Le groupe GASPAR constate tout d’abord que toutes les espèces de la Mer Rouge qui envahissent la Méditerranée occupent une plus grande diversité d’environnements dans leur espace d’origine. Ces espèces auraient donc déjà une grande capacité d’adaptation dans leur environnement natif, facilitant leur adaptation ultérieure dans un nouvel environnement. De plus, les espèces de la Mer Rouge naturellement soumises à des changements de températures dans leur environnement d’origine ont une plus forte chance de devenir des envahisseurs. En efffet, les espèces qui supportent une forte amplitude thermique sont plus malléables dans le choix de leur environnement que les autres. Les causes n’en sont pas connues, mais les scientifiques font l’hypothèse que cela tient en partie à des adaptations physiologiques et comportementales. Cependant, les amplitudes thermiques sont plus importantes en Méditerranée qu’en Mer Rouge, et une augmentation de ces amplitudes est prévue, avec des températures records dans l’extrême Sud-Est de la Méditerranée. Ce réchauffement saisonnier Méditerranéen sera probablement un frein à l’établissement des espèces de la Mer Rouge. Cette étude montre aussi que les espèces lessepsiennes ont une gamme de caractéristiques biologiques plus étendue que les autres poissons de la Mer Rouge. Ce résultat suggère l’intervention de processus adaptatifs supplémentaires tels que la compétition, qui encourageraient la diversité écologique des espèces invasives. Par exemple, une espèce peut avoir toutes les bonnes caractéristiques pour devenir envahissante, mais la présence de compétiteurs en Méditerranée va bloquer son installation ; à l’opposé, une espèce moins adaptée mais ne rencontrant aucun compétiteur peut réussir à s’installer. CONCLUSION Le groupe GASPAR a utilisé ces résultats pour présenter une première classification quantitative des espèces lessepsiennes qui pourraient s’établir dans la Méditerranée de l’Est. Ces travaux permettent également de faire une distinction entre les différentes régions de la Méditerranée : le nombre d’espèces qui pourraient arriver et s’établir en Méditerranée de l’Ouest est plus faible qu’en Méditerranée de l’Est car les conditions climatiques y sont moins favorables (et supposent donc une adaptation plus forte des espèces envahissantes), et la compétition entre espèces y est plus importante. Cependant l’installation des espèces lessepsiennes serait favorisée si celles-ci venaient à coloniser une niche écologique non occupée par les espèces locales. S’il n’est pas encore possible de proposer des scénarios tout à fait fiables sur l’avenir des espèces envahissasntes et autochtones de la Méditerranée, il est certain que les perturbations actuelles dues à la surpêche, la pollution, les aménagements côtiers, etc., fragilisent les peuplements naturels en Méditerranée. Remédier à ces perturbations devrait renforcer les capacités des peuplements naturels à résister aux espèces envahissantes, qui, une fois installées, ne peuvent plus être éradiquées. Mots clés: Invasion biologique, introduction d’espèces, migration Erythréenne, espèces lessepsiennes, poissons coralliens, tropicalisation PUBLICATION «Comment les traits écologiques et les affinités environnementales expliquent l’introduction des poissons de la Mer Rouge en Méditerranée», Jonathan Belmaker, Valeriano Parravicini, and Michel Kulbicki, Global Change Biology (2013) 19, 1373–1382. Espèce lessepsienne : Siganus luridus, nom commun : poisson-lapin © Parc Marin de la Côte Bleue
Project summary 1 CESAB CENTRE FOR THE SYNTHESIS AND ANALYSIS OF BIODIVERSITY GASPAR A general approach to Species-Abundance relationships in a context of global change, reef fish species as a model Principal investigator: Michel KULBICKI, IRD (FR) Postdoc: Valeriano PARRAVICINI, IRD (FR) Start and Finish: 2010-2013 As part of the GASPAR research project, three of the 12 researchers of this international team of 12 researchers have studied the adaptation of invasive fishes in the Mediterranean Sea by analyzing more than 5300 Indo-Pacific species, in which more than 700 are present in in the Red Sea. Context and objectives The invasion of non-indigenous species is considered one of the main threats to biodiversity, leading to significant changes in the structure and functioning of ecosystems. In the context of globalization, research on invasive species has become increasingly important due to the growing number of species moved by human activity -- transport, trade, etc. -- and the need to understand the causes of these species. Invasive species are often a source of problems because they compete with local flora and fauna. They thus often disrupt the density and quality of native species. The result is a loss of biodiversity which, over time, can lead to significant losses of ecosystem services, such as reduced fishing yields.
2 Since the opening of the Suez Canal in 1869, the Eastern Mediterranean has undergone an unprecedented transformation in the composition of its species, with the massive arrival of non-native species, known as lessepsians, from the Red Sea. These species already make up more than a quarter of the catches in the eastern Mediterranean, and sometimes much more. Some of these species are now arriving as far as the western Mediterranean. Methods and approaches used for the project The GASPAR project has particularly studied the mechanisms that allow the adaptation of a species to a new environment, in the context of biological invasion and the adaptation of species to climate and global changes. For the first time, the GASPAR project has conducted a study on all species living in adjacent systems to identify the processes that select those that will become invasive. This information is rarely available and until now this approach had never been used. In this study, GASPAR collected data on the specific traits, geographic distribution, and environmental affinities of all coral fishes in the Red Sea, and more generally in the Indo-Pacific. GASPAR is working on 6,300 species of fish (40 % of known marine species) and has censuses of several million fish (identified individuals, whose numbers and sizes they know) at more than 100 sites worldwide. GASPAR used this large database to identify the main characteristics that differentiate invasive and non-invasive species among Red Sea species. Principal conclusions The GASPAR group notes that all the Red Sea species that invade the Middle-Earth occupy a greater diversity of environments in their original space. These species would therefore already have a great capacity to adapt in their native environment, facilitating their subsequent adaptation in a new environment. Moreover, Red Sea species naturally subjected to temperature changes in their native environment have a greater chance of becoming invaders. In fact, species that can withstand higher thermal amplitude are more malleable in the choice of their environment than others. The causes are unknown, but scientists hypothesize that this is partly due to physiological and behavioural adaptations. However, thermal amplitudes are greater in the Mediterranean than in the Red Sea, and an increase in these amplitudes is predicted, with record temperatures in the extreme south-east of the Mediterránea. This seasonal warming in the Mediterranean is likely to be a hindrance to the establishment of Red Sea species. This study also shows that lesseptic species have a wider range of biological characteristics than other Red Sea fish. This result suggests the intervention of additional adaptive processes such as competition, which would encourage the ecological diversity of invasive species. For example, a species may have all the right characteristics to become invasive, but the presence of competitors in the Mediterranean will block its establishment. On the contrary, a species that is less adapted but does not encounter any competitors may succeed in establishing itself. Anticipated (or actual) impact of these results for science, society, and public and private decision making The GASPAR group used these results to present a first quantitative classification of lesseptic species that could become established in the Eastern Mediterranean.
3 This work also allows a distinction to be made between the different regions of the Mediterrranean Sea: the number of species that could arrive and become established in the Western Mediterranean is lower than in the Eastern Mediterranean because the climatic conditions there are less favorable (and therefore presuppose a stronger adaptation of invasive species), and competition between species is greater there. However, the installation of lesseptic species would be favored if they were to colonize an ecological niche not occupied by local species. Although it is not yet possible to propose completely reliable scenarios on the future of invasive and native species in the Mediterranean, it is certain that the current disturbances due to over-fishing, pollution, coastal development, etc., are weakening natural populations in the Mediterranean. Remedying these disturbances should strengthen the capacity of natural stands to resist invasive species, which, once established, can no longer be eradicated. PARTCIPANTS: E. ARIAS-GONZALES, University of Merida (MX) / P. CHABANET, IRD La Réunion (FR) / D. MOUILLOT, University of Montpellier (FR) / D. J. BELLWOOD, Cook University (AU) / Tim MacCLANAHAN, WCS Mombassa (KE) / A. FRIEDLANDER, University of Hawaii (US) / S. FLOETER, University of Santa Catalina (BR) / L. VIGLIOLA, IRD New-Caledonia (FR) / Jana McPHERSON, University of Vancouver (CA).
