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Rareté et changements globaux : tolérance aux changements globaux et capacité pour la plasticité transgénérationnelle chez une espèce rare et une espèce commune de polychètes marins

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Thibault, Cynthia (2018). Rareté et changements globaux : tolérance aux changements globaux et capacité pour la plasticité transgénérationnelle chez une espèce rare et une espèce commune de polychètes marins. Mémoire. Rimouski, Université du Québec à Rimouski, Département de biologie, chimie et géographie, 110 p.

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Résumé

RÉSUMÉ: La variation au sein de la répartition géographique des espèces est observée depuis longtemps, et il a été reconnu, qu'à l'intérieur d'un groupe taxonomique, la majorité des espèces ont une distribution géographique restreinte (espèce rare), alors que peu sont largement distribuée (espèce commune). L'explication la plus acceptée quant à la variation du niveau de biodiversité à travers le monde est la différence au niveau de la « niche » des espèces, qui ultimement définit l'amplitude de leur distribution géographique. La variation des traits physiologiques joue un rôle pivot dans la définition de la niche des espèces, et par le fait même leur distribution géographique. Ainsi les espèces rares auront de plus petites fenêtres de tolérance physiologique et des niveaux de plasticité plus faibles, faisant d'elles des espèces plus à risque à l'extinction locale dans le contexte des changements globaux. En considérant que les espèces rares sont les plus nombreuses, leurs réponses face aux changements rapides en cours dans leur environnement vont avoir des impacts sur la diversité taxonomique au sein du règne animal, ainsi que sur la structure et les fonctions des futurs écosystèmes. Le réchauffement et l'acidification des océans vont avoir des répercussions sur un grand nombre de processus cellulaires. Par les changements au niveau du métabolisme énergétique, puis l'altération des traits d'histoire de vie, c'est toute la structure et le fonctionnement des écosystèmes qui seront bouleversé. La plasticité phénotypique peu rapidement aider à rétablir et maximiser les performances des organismes à l'intérieur d'une (intra-générationnelle) ou plusieurs générations (transgénérationnelle) lors de changements dans leur environnement.
Par conséquent, le but de notre étude était d'investiguer si des espèces rare et commune répondent différemment aux scénarios de changements globaux en environnement marin, et si leur tolérance et capacité pour la plasticité transgénérationnelle sont différentes. Pour répondre à ces questions, deux espèces de polychètes du genre Ophryotrocha, une rare (O. robusta) et une commune (O. japonica), ont été exposées à quatre scénarios de changements globaux prédits pour la fin du siècle sur deux générations, soit des conditions de contrôle (C), d'acidification des océans (AO), de réchauffement des océans (RO) et un scénario combiné (RAO)). Les traits d'histoire de vie (croissance, fécondité, volume des œufs) ont été mesurés sur une période de quatre mois, après quoi les profiles métabolomiques des individus ont été analysés pour mettre en évidence les métabolites liés aux changements des traits d'histoire de vie. En général, la température élevée a été le facteur principal affectant négativement les performances de l'espèce rare. L'augmentation de la température a eu un impact négatif sur le fitness et la survie de O. robusta. À l'opposé, le fitness de l'espèce commune, mesurés en termes de taux de survie et de capacité à contribuer à la prochaine génération, est demeuré plutôt élevé dans tous les scénarios et générations. L'espèce commune a été l'espèce la plus performante dans les différents scénarios, probablement par le bénéfice des mécanismes de plasticité intra et transgénérationnelle.
Ce qui mène à la conclusion que l'espèce rare possède une fenêtre de tolérance plus étroite que l'espèce commune et qu'elle aura plus de difficulté à faire face aux futures conditions de changements climatiques. Ces résultats ont une portée importante au niveau de la conservation de la biodiversité marine, considérant que les espèces rares sont communes dans le règne animal et ont un rôle clé en ce qui a trait aux fonctions des écosystèmes. -- Mot(s) clé(s) en français : Distribution géographique, tolérance, changements globaux, plasticité transgénérationnelle, histoire de vie, métabolomique, biodiversité. -- ABSTRACT: Variation in the geographical range of species has long been observed, and it well established that most species have a restricted geographic distribution (rare species), whilst few are geographically widespread (common species). One explanation for the variation in biodiversity levels across the globe is that difference in species' 'niche' ultimately defines the breadth of their geographical distribution. Variation in physiological traits is considered to play a pivotal role in defining species niche, and thus their geographical distribution and local abundance, predicting that rare species will have smaller physiological tolerance windows and plasticity levels. Rare species' responses to rapid ongoing changes in their environment will then greatly define taxonomic diversity across the tree of life, as well as the functions of future ecosystems. Ocean warming and acidification will have impacts on a number of cellular processes. Through shifts in metabolic energy and alteration of life-history traits, all the ecosystem's structure and functions will be affected. Phenotypic plasticity can rapidly help re-establishing and maximising organisms' performances within and between generations when environmental changes occur. Consequently, the aim of our study was to determine if rare and common species respond differently to global changes scenarios in a marine environment, and if their tolerance and capacity for transgenerational plasticity are different. To answer this, two species of polychaete of the genus Ophryotrocha, one rare (O. robusta) and one common (O. japonica), were exposed to four different climate change scenarios predict to occur by the end of the century for two generations (control (C), ocean acidification (OA), ocean warming (OW) and a combined scenario (OAW)).
Life history traits (growth, fecundity and eggs volume) were measured on a four months period, after which metabolomics profiles were analysed to highlight molecular pattern (energetic metabolism) linked to life history traits' changes. Overall, the high temperature was the main factor negatively affecting the rare species' performances. The increase in temperature impacted the physiology of O. robusta, ultimately affecting its reproduction and survival. On the other hand, the common species' reproduction, measured in terms of survival success and capacity to contribute to the next generation, remained quite high for all scenarios and generations. The common species was also the most tolerant species under global change scenarios, likely benefiting from both within- and transgenerational plasticity mechanisms. Hence the rare species appear to possess a narrower tolerance window than the common species, and might will have more difficulties to cope with future climatic conditions. These results will likely have important impacts on marine biodiversity levels and conservation, considering that rare species are common in the animal kingdom and have key role in ecosystem functions. -- Mot(s) clé(s) en anglais : Geographic distribution, tolerance, global changes, transgenerational plasticity, life history, metabolomics, biodiversity.

Type de document : Thèse ou Mémoire (Mémoire)
Directeur(trice) de mémoire/thèse : Calosi, Piero
Information complémentaire : Mémoire présenté dans le cadre du programme de maîtrise en gestion de la faune et de ses habitats (profil recherche) en vue de l'obtention du grade de maître ès sciences (M.Sc.).
Mots-clés : Polychete Marin Ophryotrochae Plasticite Phenotypique Transgenerationnel Tolerance Acclimatation Biogeographie Changement Global Metabolomique Biodiversite
Départements et unités départementales : Département de biologie, chimie et géographie > Biologie
Déposé par : DIUQAR UQAR
Date de dépôt : 16 déc. 2019 21:06
Dernière modification : 16 déc. 2019 21:06
URI : http://semaphore.uqar.ca/id/eprint/1518

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