Importance of dispersion processes within diatom communities, and impact on bioindication methods (IBD)
Importance des processus de dispersion au sein des communautés de diatomées, et impact sur les méthodes de bioindication (IBD)
Résumé
The structuring of biotic communities nowadays appears to be the result of an interaction between deterministic and stochastic processes. Environmental filtering and dispersion processes appear to be determining factors for the structuring of communities, but their relative importance is still poorly understood because they are conditioned by the spatial scales and levels of anthropisation considered. While multi-scale quantitative approaches are therefore strongly recommended to better understand how local and regional processes affect communities, they are still too rare in the literature. We have thus tried to set up this type of study, taking as a model organism the diatoms, primary producers playing a key role in aquatic ecosystems. The objective was to understand the role of deterministic and stochastic processes in the structuring of benthic diatom meta-communities in rivers subjected to different levels of eutrophication, depending on the position of the site in the hydrographic network. Our work has led to the development of an innovative method capable of measuring the influence mass effect on diatom communities. The mass effect allows a species to survive outside its environmental optimum thanks to the constant arrival of individuals through an immigration process, thus leading to a strong homogenization of communities. A better understanding of this mechanism represents a significant step forward, particularly in the context of the global decline in biodiversity. This phenomenon also has an impact on bio-indication methods for environmental quality, since the presence of species in habitats that are a priori unfavourable to them can potentially mask the effect of local environmental conditions on communities, and thus induce a bias in the assessment of the ecological status of watercourses. Our results are in line with this, revealing that taking this process into account when calculating Diatom Biological Index allows a more effective response of the scores to the local environment, thus highlighting the importance of taking dispersion processes into account when developing new bio-indication methods.
La structuration des communautés biotiques apparaît aujourd'hui comme étant le résultat d'une interaction entre processus déterministes et stochastiques. Les filtres environnementaux ainsi que les processus de dispersion apparaissent comme des facteurs déterminants pour la structuration des communautés, mais leur importance relative est encore mal comprise car conditionnée par les échelles spatiales, et les niveaux d'anthropisation considérés. Si des approches quantitatives multi-échelles sont donc vivement recommandées pour mieux comprendre comment les processus locaux et régionaux affectent les communautés, celles-ci sont encore trop rares dans la littérature. Nous avons ainsi tenté de mettre en place ce type d'étude, en prenant comme organisme modèle les diatomées, producteurs primaires jouant un rôle clef au sein des écosystèmes aquatiques. L'objectif était d'appréhender le rôle des processus déterministes et stochastiques dans la structuration des méta-communautés de diatomées benthiques en cours d'eau soumises à différents niveaux d'eutrophisation, en fonction de la position du site dans le réseau hydrographique. Nos travaux ont permis de développer une méthode innovante capable de mesurer l'influence de l'effet de masse sur les communautés de disperseurs passifs que sont les diatomées. Ce processus permet à une espèce de subsister en dehors de son optimum environnemental grâce à l'arrivée constante d'individus via un processus d'immigration, induisant de fait une forte homogénéisation des communautés. Une meilleure compréhension de ce mécanisme représente une avancée conséquente, notamment dans le cadre du déclin mondial de la biodiversité. Ce phénomène impacte également significativement les méthodes de bio-indication de la qualité des milieux puisque la présence d'espèces dans des habitats qui leur sont a priori peu favorables peut potentiellement masquer l'effet des conditions locales du milieu sur les communautés, et ainsi induire un biais dans l'évaluation de l'état écologique des cours d'eau. Nos résultats vont dans ce sens, en révélant que la prise en compte de ce processus dans le calcul de l'Indice Biologique Diatomées permet une réponse plus fine de l'indice à l'environnement local, mettant ainsi en évidence l'importance de prendre en compte les processus de dispersion lors de l'élaboration de nouvelles méthodes de bio-indication.