Les écosystèmes dulcicoles sont parmi les plus riches en espèces au monde. Le changement climatique, l’anthropisation et la fragmentation des rivières, mettent en péril les communautés de poissons et leur conservation future. Malgré un besoin urgent de connaissances sur la conservation des écosystèmes d’eau douce et des poissons, l’influence des stresseurs anthropiques sur la répartition et la conservation des poissons est encore mal comprise. Cette thèse visait à combler ce manque de connaissances en étudiant le rôle de la gestion des bassins versants et de la fragmentation sur la répartition des espèces de poissons au 21e siècle dans un contexte de changement climatique, afin de fournir des informations et outils à l’appui à la gestion des rivières. Pour ce faire, nous avons étudié la connectivité longitudinale et son influence sur les communautés de poissons fluviaux, et construit des scénarios de gestion des bassins versants que nous avons intégrés dans des modèles de distribution des espèces pour étudier l’influence du changement climatique et de la gestion des bassins versants sur les futures communautés de poissons, avant d’étudier la répartition de l’incertitude entre ces deux composantes.
Le bassin Seine-Normandie a été choisi comme point focal de cette étude. Un ensemble de données comprenant plus de 2 000 sites d'étude a été compilé pour l'analyse de la connectivité longitudinale. Des indices de connectivité informés par les caractéristiques fonctionnelles des poissons ont été développés, certains intégrant des aspects locaux. Nous avons pu évaluer l'importance relative de la connectivité dans la distribution des poissons, les indices qui incluaient le contexte local étant les plus performants, et constaté que les barrages jouent un rôle central dans la détermination de la distribution des poissons.
Afin d'explorer les scénarios futurs possibles, quatre projections climatiques ont été sélectionnées sur deux horizons temporels, 2050 et 2100. Nous avons construit quatre scénarios de gestion pour décrire différentes orientations politiques futures en matière de restauration et de gestion des rivières. Les multiples perspectives de distribution des espèces ainsi obtenues grâce aux modèles d'ensemble ont montré un déclin des communautés de poissons lié au changement climatique. Les scénarios de restauration limitée étaient liés à des taux élevés d'extirpation tandis que les scénarios avec des perspectives plus ambitieuses entraînaient un taux de survie accru de nombreuses espèces. Une grande variabilité selon les espèces a néanmoins empêché l'identification d'un scénario idéal.
Enfin, nous avons constaté que dans la plupart des cas, le changement climatique contribuait à une plus grande part d'incertitude. La part portée par la gestion territoriale était néanmoins importante, variant entre 6 % et 30 % en moyenne selon les espèces. Certaines espèces (l'ablette, le gardon) plus tolérantes aux facteurs de stress environnementaux associés au changement climatique étaient plus impactées par la gestion territoriale dans des sites spécifiques.
Grâce à cette thèse, nous avons apporté des éclairages sur le rôle de la connectivité sur la composition des communautés de poissons de rivière ainsi que sur l'influence de la gestion et du changement climatique sur les futurs écosystèmes fluviaux. Nous avons également pu fournir des pistes pratiques pour la gestion future et de nouvelles méthodologies pour évaluer la connectivité dans les réseaux fluviaux et l'intégrer dans les approches de modélisation. Nous avons produit des futurs plausibles pour la distribution des poissons de rivière, nous permettant d'évaluer l'importance du changement climatique et de la gestion territoriale sur la conservation des espèces de poissons. Nous pensons que bon nombre de ces approches peuvent contribuer à la création des connaissances nécessaires à la mise en œuvre des mesures requises pour préserver les écosystèmes fluviaux dans les décennies à venir. |
River ecosystems are among the most species-diverse in the world. Global change, coupled with anthropization of watersheds and fragmentation of riverscapes jeopardize river fish communities and put their future conservation in peril. There is an urgent need for knowledge to inform the design of the operations necessary to the conservation of freshwater ecosystems and fish species. However, the influence of watershed management, river fragmentation and land use on fish distribution and conservation is still poorly understood. This thesis aimed to address this knowledge gap by investigating the role of watershed management and fragmentation on fish species distribution in a warming 21st century, in order to provide information in support of river management and produce tools to better approach this issue. We first studied longitudinal connectivity and its influence on river fish communities, built watershed management scenarios which we integrated into species distribution models to study the influence of climate change and watershed management on potential future fish communities, before studying the spread of uncertainty between these two components.
The Seine-Normandie basin, a highly anthropized watershed in Northern France, was selected as the focal point of this study. A dataset comprising over 2,000 study sites was compiled for analysis of longitudinal connectivity. Connectivity indices informed by functional characteristics of fish were developed, with some incorporating local context (eg. river size and centrality). We were able to assess the relative importance of connectivity in fish distribution via species distribution modelling, indices which included local context performing especially well. We found that dams play a pivotal role in shaping fish distribution.
In order to explore possible future scenarios, four climate projections were selected across two time horizons, 2050 and 2100. We constructed four territorial management scenarios to describe different future political orientations with respect to environmental restoration and river management. We were able to produce several prospects of species distribution through ensemble modeling. Most species were found to exhibit a decline in range over time due to climate change, management scenarios producing more complex outcomes. Scenarios linked with limited environmental restoration were linked with high rates of extirpation while scenarios with more ambitious prospects resulted in enhanced survival rate of many species. However, these responses exhibited wide variation across species, hindering the identification of a universally applicable scenario.
Finally, we highlighted the relative importance of uncertainty linked to climate change and territorial management across eight species. We found that, in most cases, climate change carried more uncertainty, especially in 2100. However the portion of uncertainty carried by territorial management was still important, ranging between 6 % and 30 % on average depending on species. Some species (the bleak, the roach) that are tolerant for warm water or environmental stressors associated with climate change were more impacted by territorial management in specific sites.
Through this PhD we provided insights into the role of connectivity on the composition of river fish communities as well as the influence of management and climate change on future river ecosystems. We were able to provide new practical clues for future management and new methodologies for assessing connectivity in river networks and integrating it into modeling approaches, producing plausible futures for river fish distribution, allowing us to assess the importance of climate change and territorial management on fish species conservation. We believe many of these approaches can be applied in similar contexts and contribute to the creation of knowledge necessary to implement the urgent measures required to safeguard river ecosystems in future decades. |