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Benthic non-indigenous species in ports of the canadian Arctic : identification, biodiversity and relationships with global warming and shipping activity = Les espèces envahissantes aquatiques dans les communautés benthiques marines des ports de l'Arctique canadien : identificaation, biodiversité et la relation avec le réchauffement climatique et l'activité maritime

Goldsmit, Jesica (2016). Benthic non-indigenous species in ports of the canadian Arctic : identification, biodiversity and relationships with global warming and shipping activity = Les espèces envahissantes aquatiques dans les communautés benthiques marines des ports de l'Arctique canadien : identificaation, biodiversité et la relation avec le réchauffement climatique et l'activité maritime. Thèse. Rimouski, Québec, Université du Québec à Rimouski, Institut des sciences de la mer de Rimouski, 251 p.

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Résumé

RÉSUMÉ: Le changement climatique entraîne des variations dans les conditions environnementales, notamment sur le plan de la température et du couvert de glace dans les régions de hautes latitudes telles que l’Arctique canadien. Les modèles prédictifs et les évaluations de risques représentent des outils essentiels pour comprendre les changements en cours et prévus et leurs impacts sur les régions côtières. Il est primordial de prévoir comment l'introduction de nouvelles espèces va interagir avec des moteurs de perturbations tels que le changement climatique, l'activité de navigation et l'augmentation de l'exploitation des ressources, car ces espèces peuvent engendrer un coût économique et écologique élevé. Pour toutes ces raisons, il est important d'évaluer les risques actuels et futurs associés aux espèces nouvellement introduites dans une région comme l'Arctique canadien. L'objectif principal de la présente thèse est de caractériser la biodiversité indigène et non indigène des invertébrés benthiques dans des ports de l'Arctique canadien, où le risque d'introduction est le plus élevé, et d'évaluer le risque global lié à d'éventuelles espèces aquatiques envahissantes dans un scénario de réchauffement global et de navigation accrue. Le chapitre 1 fait état de la collecte, de la compilation et de la comparaison d’information historique et contemporaine sur la biodiversité côtière. Ce chapitre contribue à l’amélioration des connaissances de base sur la présence et la distribution des taxons benthiques le long des principaux ports de la côte de l'Arctique. En raison de l'effort d’échantillonnage accru dans la région, un total de 236 espèces et genres ont été identifiés, dont 7 à 15 % sont considérés comme des nouvelles mentions dans les ports et les régions environnantes. Sept taxons cryptogéniques (taxa qui pourrait être soit indigène ou non) ont été identifiés. Il a été constaté que la région étudiée devrait être considérée comme une source potentielle d'espèces non indigènes pour les ports d'autres régions, étant donné que les espèces indigènes (n = 8) sont connues pour être à leur tour des espèces non indigènes ou cryptogéniques ailleurs dans le monde. Le chapitre 2 recourt à la modélisation de l'habitat pour prédire les distributions spatiales potentielles d’espèces envahissantes à haut risque compte tenu des facteurs abiotiques pour les conditions environnementales actuelles et prédites dans le cadre d'un scénario de changement climatique pour le milieu du siècle. Ce chapitre montre que des régions comme la baie d'Hudson et la mer de Beaufort fournissent déjà un habitat approprié dans les conditions environnementales actuelles pour trois des huit espèces modélisées : Littorina littorea, Mya arenaria et Paralithodes camtschaticus. En projetant la modélisation de l'habitat dans un scénario de réchauffement global, la pertinence de l'habitat augmente pour ces trois espèces. La modélisation des cinq autres espèces (Apmhibalanus improvisus, Botrylloides violaceus, Carcinus maenas, Caprella mutica et Membranipora membranacea) aboutit à la définition de nouveaux habitats adéquats dans la région de l’Arctique canadien. Le chapitre 3 présente une évaluation des risques écologiques liés aux trois espèces pour qui, selon le chapitre 2, l’habitat est approprié dans les conditions environnementales actuelles. La pertinence de l'habitat, interprétée comme la probabilité de survie à l'établissement, a été mise en corrélation avec la probabilité de l'arrivée par le déchargement des eaux de ballast comme voie potentielle d'introduction. Tous ces facteurs, qui représentent la probabilité d'introduction, ont ensuite été combinés avec les conséquences potentielles que les espèces peuvent engendrer dans l'environnement selon la sensibilité de l'habitat. Les résultats de ces corrélations montrent que la région a probablement été exposée à l'arrivée de ces espèces et que le risque peut présenter différents schémas temporels et spatiaux. Un autre constat important qui découle de l’étude est que des événements de déballastage des navires domestiques posent en général un risque relativement plus élevé que le déballastage des navires internationaux, ce qui expose les ports de Deception Bay et de Churchill au risque relatif le plus élevé, en particulier pour les espèces L. littorea et M. arenaria. Dans son ensemble, la thèse est une référence pour les suivis futurs et pour le développement de méthodes de détection rapide de nouvelles espèces dans la région de l'Arctique canadien. De plus, elle fournit des connaissances qui pourraient être utilisées dans les prises de décisions à venir. L'étude souligne l'importance des efforts à faire pour échantillonner de façon adéquate les organismes benthiques dans les habitats côtiers de l'Arctique dans le but d’améliorer les données de base pour la comparaison et de permettre, à long terme, le suivi de changements potentiels sur les communautés. L’utilisation de la modélisation de l’habitat et l’évaluation du risque écologique aideront à la compréhension des menaces potentielles de l'arrivée, de la survie et de l'établissement d’espèces indésirables en raison du changement climatique et du trafic maritime à l'échelle de l’Arctique canadien. La thèse dans sa globalité préconise une approche de l'identification des régions et des espèces à haut risque afin de déployer des efforts de recherche plus ciblés en réponse au changement climat. -- Mot(s) clé(s) en français : Arctique canadien, benthos, base de référence, espèces non indigènes, espèces aquatiques envahissantes, introductions par navires, habitat propice, risque, réchauffement climatique. -- ABSTRACT: Climate change is leading to variations in environmental conditions, especially in temperature and ice cover in high latitude regions such as the Canadian Arctic. Predictive models and risk assessment represent key tools for understanding current and projected changes associated with the impacts on coastal regions. It is important to predict how the introduction of new species will interact with drivers such as climate change, shipping activity and increasing resource exploitation, as these can have a high economic and ecologic cost. Therefore, it is important to evaluate the current and future risks associated with new introduced species in a region like the Canadian Arctic. The main aim of this thesis is to characterize the native and non-native biodiversity of benthic invertebrates in ports of the Canadian Arctic where the risk for introduction is the highest; and to evaluate the overall risk for potential future aquatic invasive species in a scenario of increased global warming and shipping activity. Chapter 1 includes the collection, compilation and comparison of contemporary and historical coastal biodiversity information. This chapter contributes to increasing the baseline information on the presence and distribution of benthic taxa in the main ports along the Arctic coastline. Due to the increased survey effort in the region, a total of 236 species and genus were identified, of which 7 to 15% were considered new records within the ports and surrounding regions. Seven cryptogenic taxa (taxa that could be either native or non-native) were identified. Interestingly, the region surveyed was also found to be a potential source of non-indigenous species to ports in other regions given that some native species (n=8) are known to be established non-indigenous species or cryptogenic elsewhere in the world. Chapter 2 uses habitat modelling to predict spatial distributions for potential invasive species considering abiotic factors for current and projected environmental conditions under a climate change scenario by mid-century. This chapter shows that regions such as the Hudson Bay and Beaufort Sea already provide suitable habitats under current environmental conditions for three out of eight species modelled: Littorina littorea, Mya arenaria and Paralithodes camtschaticus. When projecting the habitat modelling into a future scenario of global warming, there was an increase of habitat suitability for these three species, and the other five modelled species (Apmhibalanus improvisus, Botrylloides violaceus, Carcinus maenas, Caprella mutica and Membranipora membranacea) also had suitable habitats in the Canadian Arctic region. Chapter 3 presents a relative ecological risk assessment for the three species that were found in Chapter 2 to have habitat suitability under current environmental conditions. The habitat suitability is interpreted as the likelihood of survival-establishment, and was combined with the likelihood of arrival through ballast water discharge as potential pathway of introduction. These factors represent the likelihood of introduction, which is then combined with the consequence of occurrence (potential impact that the species can have in the environment together with the habitat sensitivity). Results from this chapter shows that the region most likely has been exposed to the arrival of these species, and that the overall risk based on vessel specific averages can show different temporal and spatial patterns. Another important finding of this chapter is that, in general, domestic discharge events posed higher relative overall risk than international discharges, making the ports of Deception Bay and Churchill the ones with the highest relative risk, especially for the species L. littorea and M. arenaria. Overall, this thesis provides a benchmark for future monitoring and aids in the development of methods for rapid detection of new species in the area, as well as providing information that can be used in decision making in the future. The study highlights the importance of making efforts to adequately sample benthic organisms in tidal and subtidal coastal Arctic habitats in order to improve baseline information, and allow for future tracking of potential changes in communities over time. Furthermore, the utilization of habitat models and ecological risk assessment will help in understanding potential threats of arrival, survival and establishment of future unwanted species as a result of climate change and shipping at the Canadian Arctic spatial scale. The ensemble of this thesis provides an approach in the identification of high-risk regions and species to allow for more focused research and monitoring efforts in response to climate change. -- Mot(s) clé(s) en anglais : Canadian Arctic, benthos, baseline, non-indigenous species, aquatic invasive species, ship-mediated introductions, habitat suitability, risk, global warming.

Type de document: Thèse ou Mémoire (Thèse)
Directeur de mémoire/thèse: Archambault, Philippe
Co-directeur(s) de mémoire/thèse: Howland, Kimberly
Informations complémentaires: Thèse présentée dans le cadre du programme de doctorat en océanographie en vue de l'obtention du grade de philosophiae doctor, océanographie.
Mots-clés: Espece Envahissant Benthos Arctique Canada Port Navigation Activite Maritime Evaluation Risque Biodiversite Rechauffement Climat
Départements et unités départementales: Institut des sciences de la mer de Rimouski (ISMER) > Océanographie
Déposé par: DIUQAR UQAR
Date de dépôt: 06 juill. 2017 15:20
Dernière modification: 06 juill. 2017 15:24
URI: http://semaphore.uqar.ca/id/eprint/1233

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