Le concept ECO-EVO-DEVO

Le concept ECO-EVO-DEVO 

Le concept ECO-EVO-DEVO (Figure 3) s’appuie sur les réflexions darwiniennes. Les auteurs (Skúlason et al., 2019) stipulent dans leur ouvrage A way forward with eco evo devo : an extended theory of resource polymorphism with postglacial fishes as model systems que ce concept peut être défini par « Des interactions entre les conditions écologiques (ECO), la sélection évolutive (EVO) et le développement d’un individu (DEVO) qui s’influencent mutuellement ».

Dans ce modèle, Écologie-Évolution (ECO-EVO) signifie que l’environnement influence l’évolution des populations par sélection naturelle*, en retour Évolution Écologie (EVO-ECO) indique que les changements phénotypiques octroyés influencent les processus écologiques* dans un écosystème. En ce qui concerne le modèle Évolution-Développement (EVO-DEVO), celui-ci signifie que la sélection naturelle permet de transmettre les caractères héréditaires à une nouvelle génération. En réponse Développement-Évolution (DEVO-EVO) indique que les caractères hérités issus du développement influent sur la variabilité phénotypique. Enfin, le modèle Développement-Écologie (DEVO-ECO) signifie que le développement des individus au sein d’une génération influence la réponse des populations vis-à-vis des écosystèmes*, et des changements environnementaux. À l’inverse Écologie-Développement (ECO-DEVO) indiquent que l’environnement influe sur le développement individuel des organismes. Pour résumer, le concept ECO EVO-DEVO impliquerait que les propriétés de l’écosystème et de l’environnement modifient la dynamique des populations et vice-versa.

Or, la dynamique des populations correspond à l’étude de l’évolution des populations (taille, âge, sexe, morphologie, …) au cours du temps et des causes souvent écologiques et environnementales de ces évolutions. Un moyen d’étudier cette dynamique des populations est de se concentrer sur l’activité nycthémérale (définie plus haut) puisque celle-ci permettrait de déterminer la santé des individus visà-vis de la prise de nourriture, des coûts énergétiques et du risque de prédation. Cette approche aiderait à comprendre comment des organismes exploitent et partagent les habitats et les ressources dans le temps et l’espace (Steingrímsson, 2016).

La dérive des invertébrés

Un moyen d’étudier l’activité nycthémérale de l’omble chevalier est d’évaluer l’abondance et la composition de la source en nourriture c’est-à-dire : les invertébrés. En effet, l’activité des poissons peut avoir une dépendance considérable vis-à-vis de la disponibilité en invertébrés puisque leur développement (croissance, abondance, survie, schémas de déplacement) est intimement lié à leur capacité à se nourrir et à la disponibilité de leurs proies (Naman et al., 2016). Or, nombre de salmonidés tels que les ombles chevaliers se nourrissent principalement de la « dérive des invertébrés », c’est-à-dire au sens large du terme, le transport vers l’aval* d’organismes aquatiques dans le courant (Naman et al., 2016). Celle-ci constitue un facteur déterminant de la capacité productive des habitats à soutenir les populations de poissons (Naman et al., 2016). Celle-ci peut être décomposée en trois phases :
– Phase 1 : Départ d’un organisme décroché de son substrat et entraînement dans la colonne d’eau.
– Phase 2 : Transport hydraulique de l’organisme vers l’aval.
– Phase 3 : Fin du déplacement de l’organisme (colonisation de substrat, prédation, émergence*, recherche de nourriture, …).

Il existe différents types de dérive des invertébrés qui peuvent être réparties en deux catégories : la dérive passive et la dérive active (Naman et al., 2016). La dérive passive est le transport accidentel de l’invertébré, celui-ci est tout simplement happé par le courant lorsque ce dernier est trop fort ou constitue un stress hydraulique trop important. La dérive active est le transport délibéré de l’invertébré, celui-ci décide de quitter son substrat volontairement (migration) pour des raisons diverses (prédations, reproduction, recherche de nourriture, recherche d’un habitat favorable ou à l’inverse, éviter un habitat défavorable, …).

Cette dérive active ainsi que la distribution spatiale et temporelle des invertébrés, peuvent être largement influencées par des facteurs environnementaux et écologiques . Dans cette étude, la luminosité et la température seront les deux paramètres analysés. Ces deux paramètres jouent un rôle majeur dans l’écologie et l’évolution des insectes aquatiques (Naman et al., 2016; Brittain & Eikeland, 1988; Ward & Stanford, 1982). Toutefois, la vitesse du courant et le débit sont souvent considérés comme les principaux facteurs de dérive, avec une augmentation de la dérive lorsque la vitesse de courant augmente (Brittain & Eikeland, 1988).

L’intensité lumineuse et la température de l’eau, deux paramètres influençant la distribution spatiale et temporelle des invertébrés

Le premier paramètre suivi, la luminosité, joue un rôle majeur dans la dérive des invertébrés. En effet, ceux-ci tendent à fortement se déplacer la nuit ou lorsqu’il y a une faible intensité lumineuse (Holt & Waters, 1967 ; Bishop, 1969) (Figure 6). Cette dérive active des invertébrés aquatiques influencée par la luminosité est probablement expliquée par un compromis entre la maximisation de l’apport énergétique liée à la recherche de nourriture et la minimisation de la mortalité liée au risque de prédation des poissons (Gilliam & Fraser, 1987 ; Lima & Dill, 1990). En effet, une étude menée par Diehl en 1988, montre que les poissons qui se nourrissent de dérive sont moins actifs et moins efficaces la nuit. D’autre part, une étude menée par Peckarsky en 1982, montre que les invertébrés aquatiques soumis à la prédation d’une grande variété de prédateurs ont développé des mécanismes de défense leur permettant ainsi d’éviter la prédation. Outre des moyens chimiques (mauvais goût de l’invertébré vis-à-vis de son prédateur), des moyens morphologiques (couleur de l’invertébré similaire à son substrat, construction d’abris ou d’enveloppe externe résistante aux morsures, …) ou des moyens locomotifs (fuite), de nombreux invertébrés ont développé des mécanismes de défense comportementaux. Ces mécanismes comportementaux se basent principalement sur la capacité de l’organisme à détecter efficacement les prédateurs afin de réagir rapidement et d’éviter ces derniers. Certains groupes détectent les prédateurs visuellement, d’autres sensoriellement (écholocalisation*) ou encore chimiquement (stimuli chimiques produits par les prédateurs détectés chimiquement) (Peckarsky, 1982).

D’autre part, la luminosité influe également sur l’émergence des invertébrés, ce phénomène survient à partir d’une certaine photopériode*, différente selon les espèces (Ward & Stanford, 1982). Néanmoins, l’Islande se trouve au niveau du cercle polaire arctique*. Or, dans cette région géographique, le soleil ne descend pas sous l’horizon pendant une certaine période de l’été. La réaction des invertébrés aquatiques à ces longues photopériodes pourrait donc être très différente. De plus, il est important de ne pas confondre l’intensité lumineuse qui est la quantité de lumière émise dans une direction et la photopériode qui est la durée d’exposition au jour ou d’éclairement.

Le deuxième indicateur étudié, la température de l’eau, joue un rôle majeur dans l’écologie et l’évolution des invertébrés aquatiques. C’est un paramètre qui varie énormément dans l’espace (profondeur, position sur le profil en long du cours d’eau, distance à la berge, …) et dans le temps (saison, conditions météorologiques, …). Par conséquent, ce paramètre affecte les invertébrés d’eau douce de multiples façons et de manière très diversifiée selon les espèces (Ward & Stanford, 1982). La température peut influencer la fécondité*, la période de reproduction, le voltinisme*, la période d’incubation des œufs, le succès de l’éclosion, la durée de l’éclosion, la diapause*, la croissance, la quiescence*, l’émergence, … (Ward & Stanford, 1982).

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Table des matières

REMERCIEMENTS
TABLE DES MATIERES
TABLE DES FIGURES
TABLE DES TABLEAUX
GLOSSAIRE
SIGLES
INTRODUCTION
I – Présentation de la structure d’accueil
II – Notions générales
2.1) Le concept ECO-EVO-DEVO
2.2) La dérive des invertébrés
2.3) L’intensité lumineuse et la température de l’eau, deux paramètres influençant la distribution
spatiale et temporelle des invertébrés
2.4) Diversité des invertébrés dans les cours d’eau d’Islande
III – Matériels et méthodes
3.1) Choix des lieux d’échantillonnage
3.2) Conditions d’échantillonnage des invertébrés
3.3) Comptage et identification en laboratoire
3.4) Analyses des données
3.5) Déroulé du stage
IV – Résultats
V – Discussion et conclusion
VI – Retour sur expérience
BIBLIOGRAPHIE
ANNEXES

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