L'écologie fonctionnelle : une approche pour mieux comprendre le rôle du plancton dans les lacs

摘要

Même si plusieurs études ont montré qu'il existe une relation entre la diversité d'une communauté et sa production de biomasse, l'applicabilité de cette hypothèse à divers écosystèmes naturels est encore débattue. Cette question est spécialement importante pour les écosystèmes aquatiques, puisque la littérature tend à démontrer que la relation positive entre la diversité et la production de biomasse y est rarement observée. Dans les lacs, le zooplancton représente un niveau intégrateur d'une grande importance pour le transfert d'énergie à l'intérieur du réseau trophique. L'objectif principal de la présente thèse est donc de comprendre l'importance de la structure fonctionnelle des communautés zooplanctoniques comme facteur régulant la productivité zooplanctonique dans les lacs tempérés nordiques. Cependant, afin d'évaluer l'effet de la structure des communautés, en termes de diversité et de composition, sur la productivité zooplanctonique dans les lacs, il est important de tout premièrement considérer l'effet de l'environnement sur la productivité ainsi que sur la structure des communautés. À l'intérieur de chacun des chapitres de la thèse, nous avons utilisé une approche basée sur les traits fonctionnels, pour analyser les liens entre la structure des communautés, leur métabolisme et leur environnement. Plus précisément, afin d'améliorer notre compréhension des liens qui existent entre la structure des communautés planctoniques, leur environnement et la productivité zooplanctonique, nous les avons caractérisés conjointement à l'intérieur de plus de 100 lacs tempérés nordiques. Par la suite, nous avons évalué l'applicabilité de nos conclusions à grande échelle en utilisant la même approche, mais dans le contexte d'une perturbation anthropique importante. Spécifiquement, nos objectifs visent : (1) à comprendre l'effet des interactions trophique sur la distribution du zooplancton et phytoplancton à l'échelle du limnopaysage, en comparaison de l'effet de la qualité de l'eau et de l'habitat (2) à identifier les facteurs environnementaux affectant la productivité zooplanctonique au niveau de la communauté et (3) à comprendre l'importance relative de la structure des communautés et de l'environnement sur la productivité zooplanctonique. Finalement, nous avons testé spécifiquement quelle était la réponse de la communauté planctonique à un changement important dans la qualité de l'eau résultant d'une activité minière. De plus, nous avons comparé cette réponse à ce qui fut observé dans notre étude à grande échelle. Pris collectivement, nos résultats ne montrent un couplage trophique entre la composition du phytoplancton et du zooplancton, autant à l'échelle du paysage que dans le cas d'une importante pression anthropique. Cette absence de couplage au niveau du limnopaysage résulte des réponses distinctes du phytoplancton à la qualité de l'eau et du zooplancton à la morphométrie du lac. Une des conséquences importantes l'absence de couplage sur les lacs en aval de la mine est qu'en 20 ans l'effet de la mine sur les communautés planctoniques s'est limité à la base du réseau trophique (au phytoplancton). Au niveau de la productivité zooplanctonique, en plus de l'effet de la température, de la biomasse de phytoplancton et de la taille moyenne des individus, tel que précédemment observé au niveau de la population, nous avons identifié la taille du lac et la couverture des milieux humides dans le bassin versant comme variables émergentes au niveau de la communauté. Ces variables émergentes suggèrent une certaine importance de la structure des communautés sur la productivité planctonique. Nous avons pu le confirmer en testant directement l'effet de la diversité et de la composition zooplanctonique sur la productivité zooplanctonique. Nous avons observé que l'importance relative de la structure des communautés et de l'environnement comme facteurs qui influencent la production zooplanctonique étaient comparables. Cependant, nous avons observé que l'effet de la structure des communautés sur la productivité zooplanctonique ne se situe pas au niveau de la diversité fonctionnelle, mais plutôt au niveau de la composition fonctionnelle. Plus précisément, nous avons observé que la productivité zooplanctonique est plus élevée dans les communautés à l'intérieur desquelles les stratégies alimentaires daphnia-filtration et chydorus-filtration sont dominantes. De plus, nous avons observé une forte relation négative entre la productivité planctonique et l'équitabilité fonctionnelle, qui s'explique par le fait que la stratégie alimentaire change au cours de la succession saisonnière. En conclusion, nous avons démontré qu'il existait un effet important de la structure des communautés sur la productivité planctonique. À l'échelle du limnopaysage la composition du zooplancton répond principalement à la morphométrie du lac, ce qui explique qu'il n'existe aucun couplage significatif avec la composition du phytoplancton, ainsi que l'absence de réponse de la composition du zooplancton dans les lacs miniers.