A l’échelle globale, les patrons de diversité mondiaux changent en raison de la réorganisation locale des communautés biologiques confrontées à des perturbations humaines locales. Les écosystèmes tropicaux, en particulier les cours d'eau Amazoniens, abritent une biodiversité unique et conséquente, mais sont également très vulnérables. Cependant, ces écosystèmes font face à des niveaux de déforestation sans précédent dus à la croissance démographique et aux activités humaines telles que l'exploitation minière et forestière et l'agriculture. Il est donc urgent de comprendre plus précisément l’impact des activités humaines sur les communautés biologiques des cours d’eau Amazoniens. La majorité des études qui adressent cette question ont été réalisées dans de petits cours d'eau et n'ont pas détecté d' effets sur la richesse spécifique locale. Ce travail propose une approche en écologie des communautés pour définir comment l’anthropisation affecte les patrons de diversité, mais aussi les processus écologiques. Pour cela, nous avons utilisé une méthode d'échantillonnage non invasive qui permet d'échantillonner de manière égale les petits cours d'eau et les grands fleuves à travers la Guyane française. Des surfaces déforestées ont été cartographiées à l'aide de systèmes d'information géographique (SIG). Ces surfaces sont le résultat de l’exploitation aurifère et forestière, l’agriculture et l’urbanisation. Ce travail a, tout d'abord, permis d'optimiser et valider l’utilisation de l’ADN environnemental pour évaluer les effets des activités humaines sur les écosystèmes riches en espèces, tels que les cours d’eau tropicaux. La méthode a montré une reproductibilité élevée et une capacité à distinguer différentes communautés de poissons et de distinguer des patrons écologiques. De plus, nous avons montré que la déforestation affecte la biodiversité des poissons au-delà des effets locaux et avons mis en évidence un effet étendu et cumulatif (jusqu'à 70 km) de la déforestation lointaine en amont sur la biodiversité des poissons en aval. La déforestation lointaine et faible en intensité a provoqué un déclin de plus de 30% de la richesse en espèces et de la diversité fonctionnelle des communautés de poissons qui habitent les fleuves. Cependant, cette perturbation n’a pas été déterminante sur les processus écologiques qui façonnent les communautés de poissons, qui étaient davantage influencés par le gradient amont-aval que par le gradient de déforestation. En revanche, dans les petits cours d’eau, les patrons de diversité des communautés de poissons étaient principalement déterminés par le gradient amont-aval et les processus étaient principalement influencés par le gradient de déforestation. Dans ces habitats, ce travail a révélé un rôle prépondérant des filtres environnementaux sur la structuration des communautés qui augmente avec l’intensité de la déforestation. Enfin, bien que la déforestation affecte différemment les communautés des cours d’eau et des rivières, des changements marqués dans la structure fonctionnelle des communautés le long du gradient de déforestation ont été observés dans les deux habitats. Nous soulignons la vulnérabilité de la faune amazonienne, mais aussi de l’ensemble de l’écosystème, en tenant compte du lien entre les traits des espèces et le fonctionnement des écosystèmes. |
Global diversity patterns are changing due to the local reorganization of biological communities facing local human disturbances. Tropical ecosystems, especially Amazonian rivers and streams, host a unique and vast biodiversity. Yet, such ecosystems are also highly vulnerable and are facing unprecedented levels of deforestation due to human activities such as mining, logging and agriculture. Within this context, it is therefore urgent to deeply understand how human impacts are affecting biological communities in Amazonian streams and rivers. The majority of studies addressing this issue have been undertaken in small streams and failed to detect responses on local species richness. This work proposes a community ecology approach to define how deforestation is affecting diversity patterns, but also the ecological processes in which the connected nature of freshwater ecosystems is considered. This was carried on using a non-invasive sampling method that allows to equally sampling streams and rivers across French Guiana. Deforested surfaces from spatial data were extracted to create a global deforestation variable that integrates the effects of urbanization, agriculture, gold-mining and logging.
This work optimized and validated the use of environmental eDNA to assess effects of human activities on species-rich ecosystems, such as tropical streams and rivers. The method exhibited high replicability and the ability to distinguish local fish communities, ecosystem and impacted sites from pristine sites. Moreover, we show that deforestation affects fish biodiversity beyond local effects and reveal an extended and cumulative effect (up to 70 kilometers) of distant upstream deforestation on downstream fish biodiversity. Distant and low deforestation intensity caused more than 30% decline in the species and functional diversity of riverine fish communities. Nonetheless, this perturbation was not determinant on the ecological processes shaping fish communities nor in the trait composition of riverine communities, which were more influenced by the upstream-downstream gradient than by the deforestation gradient. Moreover, deforestation had a negative effect on the pattern of increasing functional evenness and functional specialization from upstream to downstream. In stream communities, human activities resulted on changes on species composition, without significantly decreasing species and functional richness. Those patterns were mediated by environmental filtering that became more important in highly deforested sites. Indeed, species were less evenly distributed within the functional space, leaving traits related with the pelagic compartment and the detritivourous guild overrepresented, whereas benthic phytophagous were underrepresented.
Our findings strongly support the complexity of deforestation impacts on Amazonian biodiversity. Besides, differential responses between streams and rivers, anthropogenic impacts modified the biodiversity of freshwater fish communities in a multifaceted way. This work underlined the vulnerability of tropical fauna to slight environmental changes, even in relatively well-preserved region, such as Guianese forests. |