Semaine 8 Flashcards
1
Q
Zoogéographie
A
Étude de la distribution des animaux sur terre
2
Q
Phylogénie
A
Étude des liens ancestraux entre les diverses espèces au cours des temps
3
Q
Phylogénétique
A
Étude des liens ancestraux basés sur la génétique
4
Q
Biogéographie
A
Étude des relations entre espèces actuelles en
considérant aussi bien les causes écogéographiques (e.g. les conditions environnementales) que phylogéographiques (e.g. les relations historiques
5
Q
Phylogéographie
A
Étude des liens ancestraux basés sur la génétique et la géographie
6
Q
Les deux grands groupes des poissons
A
• Marins (58 % des 28 000 espèces) réparties principalement dans quatre (4) grandes divisions écologiques.
– Épipélagique (0 – 200 m) : 360 espèces.
– Pélagique profond (200 m et plus) : 1400 espèces.
– Benthique profond : 1800 espèces.
– Continental et littoral (0 – 200 m) : 12 600 espèces.
• Eaux douces* (41 %), poissons primaires, secondaires et périphériques (diadromes).
7
Q
Les poissons d’eau douce obligatoires
A
Les familles qui sont obligées de passer au moins une partie de leur vie en eau douce.
(1) les familles qui se dispersent en eau douce ; pas ou peu de tolérance pour l’eau salée
(2) les familles qui se dispersent en eau salée:
> les familles diadromes
> les familles dérivées des familles marines
8
Q
Les poissons marins euryhalines
A
Les familles principalement marines mais capables d’entrer en eau douce pour des longues périodes de temps
9
Q
Régions Biogéographiques
A
Par les compositions d’espèces « typiques » de certaines régions, il est possible de discerner 6 régions biogéographiques
Paléarctique (I) Éthiopienne (II) Orientale (III) Australienne (IV) Néarctique (V) Néotropicale (VI)
… des fois Antarctique (VII)
Holoarctique:
Paléarctique et Néarctique
10
Q
Poissons d’eau douce
A
• Plus de 40 % des espèces dans moins de 1 % des réserves d’eau mondiale.
• Contribution importante à la biodiversité.
• Poissons d’eau douce obligatoires (primaires) : Confinés aux eaux douces (85 familles).
• Poissons d’eau douce secondaires : Restreints à l’eau douce, mais peu occasionnellement se déplacer en eaux salées (11 familles).
• Poissons d’eau douce périphériques : passent au moins une partie de leur cycle en eau douce ; deux types parfois dans la même famille (> 30 familles).
> Par exemple, les poissons diadromes.
11
Q
Les familles de poisson d’eau douces de la région Africaine/Éthiopienne
A
- Faune très diverse (stabilité depuis plusieurs MA).
- Taxons basaux : Dipneustes, Polyptériformes, Ostéoglossiformes.
- 2000 espèces, 280 genres et 47 familles primaires et secondaires.
- 27 familles de poissons primaires.
- Otophysiens (18 familles) ; Mormyridés autre famille importante.
- 40 % espèces endémiques (drainages anciens et isolés).
- Cichlidés (> 850 espèces) très haut taux de spéciation.
Série des Otophysiens (Euostariophysi) : Cypriniformes, Characiformes, Siluriformes, Gymnotiformes…
12
Q
Les familles de poisson d’eau douces de la région néotropicale
A
• Longtemps isolé des autres continents.
• Plus grande diversité poissons eau douce obligatoires.
• 4475 espèces décrites (1550 à décrire).
• 32 familles de poissons primaires.
• Aucun Cyprinidés et Catastomidés (autres continents).
• Characiformes (8 familles endémiques),
Siluriformes (13 familles endémiques), Gymnotiformes (6 familles).
• Cichlidés bien répandus en rivières.
• Cyprinodontiformes en habitats non utilisés par les gros prédateurs.
• Représentant de familles marines (Clupeidés, Engraulidés)
• Diadromes (Galaxiidae)
13
Q
Les familles de poisson d’eau douces de la région orientale
A
• Péninsule indienne et sud-est de l ’Asie
• Environ 3000 espèces
• Faune peu décrite (pour le moment…)
• Seules deux espèces d’eau douce primaire à l’est de la ligne de Wallace
– Tout les autres espèces sont dérivées d’espèces marines: poissons chats, rainbowfish.
• Péninsule indienne :
– continent insulaire pendant 100 MA… (fusion à l’Asie).
– otophysiens dérivés d’origine asiatique et
africaine.
– faune originale probablement exclue par otophysiens d’Asie…
• Asie du Sud-Est
– 2000 espèces.
– Principalement (Cyprinidés, Siluriformes).
14
Q
La ligne de Wallace
A
Biodiversité très différente de chaque côté de la ligne de Wallace
15
Q
Les familles de poisson d’eau douces de la région australienne
A
- Coupée des principaux événements évolutifs se déroulant sur les autres continents.
- Très peu d’espèces d’eau douce : 4 familles (dont Neoceratodus, Dipneuste), seules 2 familles de poissons primaires.
- Reste de la faune diadrome ou familles marines.
- Trois grandes sous-régions : Australie (69 % des espèces endémiques) ; NouvelleGuinée (partage 20 % d’espèces endémiques avec Australie; NouvelleZélande (partage 2 % avec Australie).
16
Q
Les familles de poisson d’eau douces de la région antarctique
A
- Pas d’espèces d’eau douce en antarctique
- Histoire commune difficile à retracer
- Présence d’espèces d’eau douce périphérique: les osmeriformes (e.g. Galaxiidae et Retropinnidae: les « southern smelts »)
- Présence de plusieures espèces dérivées de familles marines (e.g. pleuronectiformes, gobiidae, etc.)
17
Q
Les familles de poisson d’eau douces de la région paléarctique
A
- Toute l’Eurasie non incluse dans la région orientale.
- 14 familles de poissons primaires.
- Huit familles importantes (80 % de la faune), 350 espèces.
- Cyprinidés, Salmonidés, Gobiidés, Cobitidés.
- Autres (Percidés, Channidés , Cyprinodontidés, Esocidés, Umbridés).
- Toutes ces familles existent en Am. N. exceptées les Channidés.
- Représentants de familles marines (si chabots du Lac Baïkal sont inclus).
18
Q
Les familles de poisson d’eau douces de la région néarctique
A
- 1061 espèces indigènes, 200 genres, 56 familles.
- 93 % : Cyprinidés, Percidés, Catostomidés, Poeciliidés, Goodeidés, Fundulidés, Ictaluridés et Centrarchidés.
- 6 % anadromes : Salmonidés, Osmeridés, Petromyzontidés.
- Reste de la faune, représentants de familles marines (Chabot) et marins euryhalins.
- Trois grandes sous-régions : arctiqueatlantique (Grands Lacs – Saint Laurent, Baie d’Hudson, Mississippi, Rio Grande, Nord Appalaches, Appalaches centrales, Sud-Est et Arctique), pacifique et mexicaine.
19
Q
La dérive des continents et la distribution des poissons: les poissons archaïques
A
- La distribution de 4 groupes archaïques de poissons d’eau douce primaires s’explique par la configuration des continents il y a environ 200 millions d’années. Ces groupes comprenaient;
- Les Sarcoptérygiens (représentés aujourd’hui par les dipneustes)
- Les premiers Chondrostéens (représentés aujourd’hui par Polypteriformes, Acipenseriformes (esturgeons et spatules),
- Les premiers Néoptérygiens (représentés aujourd’hui par Sémionotiformes ((Lepisostéidae) et Amiiformes (Amiidae))
- Les premiers Téléostéens (Ostéoglossomorpha: Hiodontidae, Ostéoglossidea, Mormyridae)
20
Q
Résumé de la distribution des poissons d’eau douce récents
A
Voir diapo 27 à 31
21
Q
Impact de la dérive des continents
A
- La preuve ultime de la dérive des continents est attribuable à Wegener (1915) et provient essentiellement de données géologiques (incluant des formes fossiles)
- Les travaux portant sur la biogéographie ont démontré l’omniprésence de la dérive des continents sur la divergence des espèces
- De plus, l’isolement actuel ou passé de certains continents (e.g. Australie) est clairement identifiable sur les faunes habitant la planète (la même chose existe pour les océans)
22
Q
Effet des barrières à la dispersion
A
Barrières invisibles (souvent « écologiques »)
- La répartition des espèces est fonction des facteurs historiques et des conditions environnementales permettant la survie de ces dernières
- Les espèces benthiques marins sont un bon exemple d’espèces ayant des distributions grandement influencées par ce type de barrières
- La dispersion durant leurs jeunes stades de vie est fonction de la force et de la direction des courants
- Ainsi, la présence de forts courants entre deux aires de distribution peut isoler en quelque sorte deux populations bien qu’aucune barrière apparente existe à prime abord.
- Cette situation est analogue à l’existence de populations isolées l’une de l’autre par une chaine de montagnes
23
Q
Exemples de barrières à la dispersion en milieu marin
A
- Dérive continentale et isolation spatiale des plateaux continentuax
- Présence de continents et de projections terrestres (e.g. Isthmes, péninsules)
- Strutures sous-marines : dorsales, montanges marines, fosses
- Température
- Courants
- Barrières à la salinité
24
Q
Vicariance
A
La vicariance est un concept qui centre la distribution des espèces (et l’évolution de ces dernières) en relation avec la tectonique des plaques et des barrières à la dispersion
- Cela explique bien des observations voulant que les espèces soeurs ayant divergées sont le fait de la séparation historique d’une population continue en deux populations séparées physiquement
- Naturellement, ce concept à un talon d’Achille….. que faire du potentiel de dispersion des espèces (e.g. les espèces migratrices, la dispersion à grande échelle, etc.)
25
Dispersion
• Ce concept a pour base la capacité de dispersion des espèces dans le milieu naturel
- > une espèce peut envahir une région non occupée par migration
- > Il s’en suit une rupture physique entre la population mère et la population fille permettant la spéciation
* Le concept de dispersion ne permet pas de faire de prédiction pouvant être testées au même titre que la vicariance (e.g. une espèce sur deux continents seront génétiquement distinctes)
* Bien que la dispersion est théoriquement facile à comprendre, comment discerner que deux espèces ont été formées suite à la colonisation d’un nouvel environnement par une population qui a divergé ou encore que deux espèces originent de la séparation d’une grande population en deux
26
Les Sardines
* Les clupéidés sont représentées partout dans le monde par plusieurs espèces associées à de nombreux genres (plus de 180 espèces; 56 genres), incluant harengs, aloses, sardines
* Les sardines représentent le groupe le plus exploité.
Les sardines sont regroupées au sein de deux genres : Sardinops et Sardina selon la distribution suivante :
Sardina: Europe + Nord de l'Afrique
Sardinops: Ailleurs
27
La distribution et la biologie des sardines
La distribution de ces espèces et leur biologie nous permettent de comparer l’effet relatif de la dispersion et de vicariance sur l’évolution de ces espèces et de ces genres :
> Ces espèces sont donc distribuées selon un patron anti-tropical (de part et d’autre de l’équateur) plus ou moins reliées aux divers continents
> Elles ont donc pu diverger au gré de la dérive des continents tout en étant ségréguées spatialement par les eaux chaudes de l’équateur
-> les températures élevées de l’équateur sont létales
> Ces espèces se reproduisent via la production d’oeufs pélagiques qui éclosent en larves qui vivent à leur tour dans le plancton jusqu’à leur métamorphose
-> Les jeunes stades de vie ont donc un potentiel de dispersion élevé
* À l’aide de marqueurs moléculaires, on a déterminé que ces espèces ont divergé les unes des autres il y a un maximum de 19 Ma (entre Sardina spp. et Sardinops spp.)
* Cette date coïncide avec la collision de la plaque africaine avec le sud de l’Europe, isolant l’océan Atlantique de l’océan indien (fermeture de la mer de Thétis)
* On peut donc voir dans la formation des deux genres un évènement relié à la vicariance
28
La fermeture de la mer de Téthys
- Fermeture de la mer≈ -14 Ma
- Isolation de mer Méditerranée de l’océan Indien
- Crise Messinienne (-5.96 à - 5.33 Ma) pendant laquelle la Méditerranée s’est asséchée complètement
29
Résultats observés sur les Sardines
1. L’équateur n’est pas traversé par les espèces (T° létales) : les espèces retrouvées au nord de l’équateurs seront plus proche génétiquement qu’elles ne le sont de celles du sud de l’équateur.
2. L’équateur est perméable à la dispersion : les différences génétiques seront proportionnelles à la proximité physique..
Résultat : Sardinops caeruleus (Californie) est plus proche génétiquement de Sardinops ringens (Chili) qu’elle ne l’est de Sardinops japonicus (Japon). Sardinops spp. est donc capable de franchir les eaux chaudes de l’équateur.
•Une situation analogue est aussi identifiable chez les anchois : les espèces de part et d’autre de l’équateur sont génétiquement proches les unes des autres
30
Régions zoogéographiques marines
Plateau continental :
• Régime des températures
• Courants
Région pélagique:
• Régime des températures.
• Conditions océanographiques.
31
Les 5 grands biomes nérétiques
On reconnaît habituellement 5 grands biomes néritiques (elles correspondent approximativement aux zones climatiques) :
1- Tropicales (zone climatique tropicale)
2- Tempérée chaude (zone climatique subtropicale)
3- Tempérée froide (zone climatique tempérée)
4- Subarctique / subantarctique (zone climatique subpolaire)
5- Arctique / antarctique (zone climatique polaire)
32
Refuges glaciaires, refuges côtiers et Nunataks
• Il existe des zones libre de glaciers où certaines espèces ont pu survivre au cours du maximum glaciaires.
-> Ce sont les refuges glacières
• Trois grands refuges glaciaires existent :
1. Les latitudes moyennes de l’Amérique du Nord; ce sont les zones au sud des grands glaciers comprenant aussi le corridor libre de glace à l’est des montagnes Rocheuses
2. Le refuge Béringien; cela comprend la partie libre de glace localisée sur l’actuel Alaska et Yukon
3. Les plaines côtières de l’est; cela inclus la zone actuellement submergée aux alentours de Terre-Neuve jusqu’aux États de la Nouvelle-Angleterre, c’est l’actuel plateau continental
En plus de ces trois aires majeures, deux autres types de refuges de petite dimension (certains uns ne faisant
que quelques km2) ont existé :
• Les Nunataks; ce sont les sommets montagneux dépourvus de glace
• Les refuges côtiers; ce sont les petites portions du continent en marge de la mer qui n’ont pas été ensevelies sous la glace
> Les espèces ont pu survivre dans ces zones et pour plusieurs générations puisque les populations isolées ont pu diverger en s’adaptant à des conditions locales (donc pression de sélection) ou non (dérive génétique).
33
Colonisation post-glacière
Suite à la retraite des glaciers, les populations (ou espèces) ont recolonisé les nouvelles aires disponibles
* Certaines populations préalablement isolées sont entrées en contact et se sont hybridées en ces zones
* Il est d’ailleurs possible de retracer les divers races glacières grâce aux marqueurs moléculaires
* Certaines espèces ont été formées au cours des glaciations (e.g. spéciation allopatrique des bisons)
* Le résultat du contact secondaire peut alors être fonction des aptitudes compétitives (extinction d’une espèces) et/ou du potentiel d’hybridation des espèces.
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Divergence sympatrique
* Divergence sympatrique des espèces occupant des espaces nouveaux
* Comme nous l’avons déjà vu précédemment, l’ouverture de nouveaux milieux pouvant être colonisés à permis à plusieurs espèces (e.g. tout spécifiquement les poissons lacustres : Éperlans, Coregones, Épinoches, Cisco, etc. ) d’avoir accès à des ressources variées
* Advenant la disponibilité de ressources sous-exploitées, il peut y avoir eu polymorphisme pour les ressources (resource polymorphism) ou partage des ressources (resource partitionning)
35
Reliques glaciaires et populations isolées
• Certaines espèces ont recolonisé les nouvelles zones libérées à la suite du retrait des glaciers
• On peut imaginer en quelques sorte que les espèces typiques du nord (e.g. espèces polaires, ou très résistantes au froid) étaient les premières à coloniser les espaces libérés
-> Elles ont été ensuite replacées par des espèces typiques de zones plus tempérées lorsque les conditions climatiques l’ont permis
* La succession temporelle suite au retrait des glaciers peut sembler à la succession spatiale des espèces si l’on ferait un transect des zones polaires aux zones tempérées (similaire à l’altitude)
* En colonisant ainsi à la suite du retrait des glaciers, certaines populations ont été isolées et sont encore présentes à l’heure actuelle dans certaines zones (refuges pro-glaciaire ou post-glaciaires)
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Les glaciations
Les cycles de glaciation ont perturbé les écosystèmes marins tout autant que les écosystèmes terrestres. La perturbation a pu être directe en recouvrant des mers et indirecte en altérant la circulation océanique.
Mentionnons certains impacts majeurs sur les écosystèmes:
• La circulation dans le bassin arctique (détroit de Béring a été fermé)
• La disparition du Gulf Stream
• Émersion des Grands-Bancs de Terre-Neuve et autres zones côtières
• Recouvrement de plusieurs mers nordiques
• Émersion de plusieurs mers tropicales
37
L’ouverture du détroit de Béring
* L'Asie et l'Amérique du Nord étaient accolées depuis environ 105 Ma
* Les océan Arctique et Atlantique ont été (pratiquement) toujours en contact
* Le détroit s'est ouvert une première fois il y a 3.5 Ma (???-7.4 à -4.8 Ma).
* Les espèces ont pu passer de l'océan Pacifique à l'océan Arctique
* Initialement, le courant passant par le détroit auraient coulé du nord vers le sud (sort de l'Arctique). Ensuite, il y a eu inversion et le courant devint du sud vers le nord.
* Il y a de nombreuses invasions marines qui sont documentées; il semble qu'il y ait eu une invasion asymétrique favorisant les espèces du Pacifique et leurs descendants
* Le détroit s'est refermé à quelques reprises au cours des glaciations du pléistocène (1.8 Ma)
38
La fermeture du passage indonésien
* Il y 3-4 Ma, la Nouvelle-Guinée s’est accolée à l’archipel indonésien
* L’eau chaude du Pacifique sud s’écoulait vers l’océan Indien
* Maintenant, c’est l’eau plus froide du Pacifique nord qui s’écoule vers l’océan Indien
39
Migrations lessepsiennes
La création d,un canal a permis la colonisation du lac par des espèces qui autrement n'auraient jamais pu y parvenir.
40
Les facteurs et les filtres
• L’aspect dynamique de la nature se reflète dans les assemblages locaux des espèces de poissons.
• Assemblage = groupe d’espèces différentes appartenant à un même taxon de rang supérieur et partageant un biotope (ex : assemblage de poissons, de plantes, etc.).
• Assemblages façonnés par la combinaison de facteurs historiques, zoogéographiques, physiques, chimiques et biologiques.
> Ces facteurs sont des filtres
41
Les évènements vicariants et autres.
Événement du pléistocène
• Dans chaque région marine ou d’eau douce, les espèces de poissons peuvent potentiellement appartenir à un assemblage → Faune ichthyenne potentielle.
• La mise en place de l’assemblage est fonction de la réponse de chaque espèce aux filtres des évènements de vicariance ou autres évènements à grande échelle :
– Mouvements des plaques tectoniques
– Changements de courants
– Glaciations - particulièrement du Pléistocène (10 KA ou plus)
42
Les barrières zoogéographiques
* Assemblages continentaux et océaniques clivés en assemblages régionaux.
* Existence de barrières naturelles réduisant la dispersion (montagnes, déserts, courants océaniques…).
43
Les facteurs physiologiques
* Distribution des espèces est définie par les facteurs physiologiques è tolérance aux facteurs abiotiques (T°C, salinité, pH…).
* Les espèces sont donc "ex-filtrées" d’un environnement si les facteurs abiotiques dépassent leurs limites physiologiques.
* Exemple : La morue ne vit pas à des T °C < 2 °C, car inhibition des mécanismes d’excrétion des ions chlores au niveau des branchies.
* Niche fondamentale d’une espèce : conditions environnementales à l’intérieur desquelles une espèce peut potentiellement survivre en absence de prédateurs et de compétiteurs (Moyle et Cech, 2004).
44
Les facteurs biotiques
Interaction biologiques → communauté potentielle
* Interactions entre espèces : distribution limitée par la prédation, la compétition, les relations symbiotiques ou l’absence de proies adéquates.
* La prise en compte de ces facteurs détermine un ensemble de conditions favorables à une espèce è niche réalisée
* L’interaction de tous ces filtres (4) permet de définir une communauté potentielle : une communauté sous-entend que l’assemblage structuré est un chevauchement des niches réalisées des différentes espèces présentes.
Ex:
• La prédation.
• La compétition.
• Les relations symbiotiques
45
Les perturbations naturelles
Perturbations naturelles → communauté naturelle
* Tous les écosystèmes subissent des perturbations naturelles.
* Ces perturbations influencent la structure des communautés et définissent des communautés naturelles : communautés sous-saturées en espèces.
* Grande facilité espèces de poissons d’interagir : formation de communautés structurées.
* L’invasion par des espèces exotiques de communautés structurées implique rarement des extinctions, + des changements de dominance.
* En fonction des fluctuations des perturbations naturelles changements de dominance des espèces.
46
Les perturbations anthropiques
Perturbation humaines →Communauté observée
* Toutefois les vraies communautés de poissons = communautés observées doivent passées par un dernier filtre, les perturbations anthropiques.
* Activité humaine = modification majeure des environnements aquatiques à ajoute à l’imprévisibilité des assemblages locaux.
* Exemple : sélection par la pêche
47
L’invasion des espèces exotiques
Les assemblages de poissons sont de plus en plus déterminés par l’introduction des espèces exotiques (non-natives).
Il y a trois étapes dans le processus d’invasion
(a)La dispersion initiale
(b)L’établissement des populations capable à se reproduire
(c)La dispersion secondaire
L’activité humaine, est-elle responsable: le cas des écosystèmes fluviales
Il y a 6 ‘pointes chaudes’ (>25% spp. exotiques);
(1) Côte pacifique, Amérique du nord et central;
(2) sud de l’Amérique du sud;
(3) Europe de l’ouest et du sud;
(4) Eurasie centrale;
(5) Afrique du sud et Madagascar;
(6) sud de l’Australie et Nouvelle Zélande.
Ces mêmes ‘points chauds’ possèdent la plus grande proportion d’espèces en danger d’extinction.
Les variables reliés aux activités humaines (produit domestique brut, surface urbaine, densité de la population humaine) ont été les plus importants pour expliquer la variabilité en richesse ‘exotique’ (70%).
La dispersion des espèces en dehors de leur distributions naturelles commence à effacer l’emprunt
biogéographique.
