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Des écrevisses invasives bouleversent l’horloge écologique des plans d’eau

Le réchauffement climatique modifie fortement les rythmes biologiques des organismes avec pour conséquences des fleuraisons de plantes et des migrations animales de plus en plus précoces par exemple. Ces modifications se répercutent aussi au niveau des interactions trophiques entre espèces. Les invasions biologiques représentent une autre facette des changements globaux induits par l’Homme dont les conséquences sont encore mal connues.

Des chercheurs des laboratoires Evolution et Diversité Biologique (EDB, CNRS/Université Toulouse III - Paul Sabatier/ENFA) et Ecologie Fonctionnelle et Environnement (ECOLAB - CNRS/Université Toulouse III - Paul Sabatier/INPT) ont déterminé la façon dont les écrevisses invasives modifiaient le fonctionnement de plans d’eau. Cette étude, publiée le 2 mars 2016 dans la revue Ecology Letters, révèle que la présence d’écrevisses invasives bouleverse le rythme auquel les litières terrestres sont recyclées par les organismes aquatiques. Ainsi, le recyclage de la totalité des litières reçues par l’écosystème aquatique durant une année nécessite 40 jours de moins dans les plans d’eau fortement envahis par rapport aux plans d’eau peu ou pas envahis par les écrevisses, pouvant ainsi fortement affecter leur dynamique écologique.

 

(a) L’écrevisse de Louisiane (Procambarus clarkii), espèce invasive aux impacts écologiques multiples en Europe. (b) En début d’hiver, de grandes quantités de litière terrestres s’accumulent dans la zone littorale des plans d’eau, représentant une source importante de carbone et de nutriments pour l’écosystème aquatique. La décomposition des litières est assurée par les bactéries, les champignons et les invertébrés détritivores qui servent aussi d’intermédiaire trophique dans le transfert de l’énergie contenue dans les litières vers le haut de la chaine trophique, à savoir les poissons. (c) Pour mesurer l’abondance des écrevisses invasives dans les plans d’eau, les chercheurs utilisent des nasses qui sont relevées sur des cycles de 24 h. (d) Un dispositif complet pour mesurer la décomposition dans les plans d’eau comportant deux barres métalliques (assurant la stabilité du dispositif au fond du plan d’eau et avec un thermomètre enregistreur, à gauche) auxquelles sont attachés trois systèmes contenant chacun la même masse de feuilles de peuplier : un sac à fines mailles (gauche) qui exclue les macroinvertébrés pour mesurer la décomposition bactérienne et fongique, un sac à grandes mailles (milieu) qui exclue les écrevisses pour mesurer le rôle des macroinvertébrés et un bouquet de feuilles (droite) pour évaluer la décomposition globale en présence d’écrevisses. © Thomas Pool (a), © Nicolas Charpin (b), © Maria Alp (c), © Julien Cucherousset (d).

 

Le phénomène de réchauffement climatique affecte les êtres vivants en redéfinissant leurs distributions spatiales et en contraignant leurs rythmes biologiques, aussi appelés « phénologie ». Par exemple, avec l’augmentation des températures moyennes, les plantes fleurissent plus tôt et les oiseaux ou les poissons migrent plus précocement dans l’année. Ces manifestations du réchauffement climatique ne sont pas anodines car elles peuvent désynchroniser les interactions entre espèces, comme les relations « prédateur-proie » et « pollinisateur-plante », dont dépendent directement la biodiversité et le fonctionnement des écosystèmes. Les invasions biologiques constituent un autre facteur proéminent des changements globaux. Toutefois, en dépit du nombre croissant d’espèces qui sont volontairement ou involontairement introduites en dehors de leur aire de distribution par l’Homme, rares sont les études ayant tenté d’évaluer l’impact écologique des invasions biologiques sous l’angle de la phénologie.

Dans le cadre d’un projet de recherche financé par l’Office National de l’Eau et des Milieux Aquatiques (ONEMA – Projet ISOLAC), les chercheurs ont quantifié  l’impact de deux espèces d’écrevisses invasives originaires d’Amérique de Nord (Procambarus clarkiietOrconectes limosus) sur le rythme de recyclage de la matière organique terrestre au sein des milieux aquatiques. Les litières d’origine terrestre servent d’habitat et de refuge contre les prédateurs pour de nombreux organismes ; elles constituent également une source importante de carbone et de nutriments qui sont libérés dans l’écosystème sous formes dissoutes et particulaires durant le processus de décomposition. Dans cette étude, le taux de décomposition des litières a été déterminé en hiver et au printemps dans 18 plans d’eau représentant un gradient de densité d’écrevisses invasives. Les résultats révèlent que la consommation des litières par les écrevisses invasives accélère jusqu’à cinq fois le processus de décomposition au printemps dans les plans d’eau fortement envahis. cette étude a ainsi mis en lumière une modification profonde du rythme auquel les litières disparaissent des plans d’eau et libèrent leurs nutriments dans l’écosystème.

Les chercheurs ont pu démontrer que la température de l’eau et la quantité d’écrevisses invasives dans les plans d’eau permettaient d’expliquer les variations saisonnières du taux de décomposition dans les plans d’eau. Le développement d’un modèle mathématique a permis de reconstruire l’évolution des stocks de litières au cours d’une année en fonction de différents scénarios d’invasion. Des simulations numériques ont révélé que, dans les lacs fortement envahis, les écrevisses contribuaient à raccourcir de 40 jours la période de présence des litières terrestres dans les plans d’eau. Cette modification de l’horloge écologique des plans d’eau pourrait être à l’origine de nombreuses conséquences sur la biodiversité et le fonctionnement de ces écosystèmes. Sachant que les écrevisses introduites peuvent devenir invasives et atteindre de très fortes densités en moins d’une décennie, cette étude révèle que les changements phénologiques au sein des écosystèmes peuvent autant être causés par les invasions biologiques que par le réchauffement climatique auquel on attribue généralement des décalages de 2 à 5 jours par décennie. Initialement insoupçonné, ce constat est d’autant plus alarmant que les invasions biologiques et les changements climatiques vont agir conjointement dans le futur et induire des effets inconnus sur la biodiversité et le fonctionnement des écosystèmes.

Source: CNRS INEE

 Référence 

" Phenological response of a key ecosystem function to biological invasion", par Maria Alp, Julien Cucherousset, Mathieu Buoro & Antoine Lecerf, publié le 4 mars 2016 dans Ecology LettersDOI:10.1111/ele.12585

 

Contacts :

Julien Cucherousset,  Laboratoire Evolution et Diversité Biologique (EDB) – CNRS/ Université Toulouse III – Paul Sabatier/ENFA - Tél. : 05 61 55 84 61 - Twitter :@JCuchFish - Email : julien.cucheroussetSPAMFILTER@univ-tlse3.fr

Antoine Lecerf,  Laboratoire Ecologie Fonctionnelle et Environnement (ECOLAB) – CNRS/ Université Toulouse III – Paul Sabatier//INPT - Tél. : 05 61 55 89 05 - Email : antoine.lecerfSPAMFILTER@univ-tlse3.fr

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