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Dynamique d'assemblage d'une communauté de macroinvertébrés aquatiques : impacts des interactions, de la dérive, de la dispersion, de la phénologie et des effets de priorité

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Maillot, Marie (2018). Dynamique d'assemblage d'une communauté de macroinvertébrés aquatiques : impacts des interactions, de la dérive, de la dispersion, de la phénologie et des effets de priorité. Mémoire. Rimouski, Université du Québec à Rimouski, Département de biologie, chimie et géographie, 64 p.

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Résumé

RÉSUMÉ: L'assemblage des communautés est encore aujourd'hui un processus dont la structure n'est pas totalement comprise. Quelle est la part de déterminisme et de stochasticité, quels sont les processus impliqués, y en a-t-il qui prennent le dessus, sont autant de questions qui restent sans réponse. Dans cette étude, nous avons utilisé une approche expérimentale afin d'étudier l'assemblage des communautés. Nous nous sommes intéressés à la communauté de macroinvertébrés vivant en zone littorale d'un lac boréal. Cette communauté est en partie basée sur la litière de feuilles d'arbres de la zone riveraine. Les communautés vivant en lac et basées sur les détritus ont particulièrement été négligées dans les études précédentes. Cette étude avait deux objectifs. Dans un premier temps, le but était de confirmer la présence d'une certaine structure au sein de la communauté, et que l'assemblage n'était pas totalement aléatoire. Le second objectif était de déterminer si certains processus étaient dominants parmi les suivants lors de la dynamique d'assemblage des communautés : les interactions, la phénologie, la dérive, la dispersion, les effets de priorité. Notre première hypothèse était la suivante : les processus déterministes apportent une certaine structure à l'assemblage de la communauté. Notre seconde hypothèse était que les interactions seraient le processus dominant, et les réplicats auraient donc des compositions de plus en plus similaires au cours de l'expérience. L'étude s'est déroulée au lac des Baies, dans l'Est du Canada. Pour répondre à nos objectifs, nous avons installés dans la zone littorale du lac des microcosmes renfermant de la litière. Deux dispositifs expérimentaux ont été utilisés. Le dispositif SR (Sequential Removal) a consisté à installer 24 microcosmes en zone littorale au mois de juin, puis les retirer par groupes de trois toutes les deux semaines jusqu'en octobre. Le dispositif SA (Sequential Addition) a consisté à installer trois microcosmes toutes les deux semaines durant l'été, puis tous les retirer en octobre. Le terme réplicat est utilisé ici pour désigner des microcosmes qui ont été installés et retirés aux mêmes dates. Les organismes ont été identifiés à la famille. Lorsque la durée d'immersion des microcosmes étaient inférieure à dix semaines, les dispositifs SR et SA ne se superposaient pas au niveau des dates. Par contre, à partir de dix semaines à jusqu'à 16 semaines, les dates d'immersion des deux dispositifs se superposaient de plus en plus. L'influence des processus déterministes a été vérifiée. Un « turnover » dans la composition de la communauté était visible, et ce dans les deux dispositifs (Figures 4 et 5). Au sein du dispositif SR, la dissimilarité entre les réplicats était constante. Ainsi, les réplicats qui avaient passé deux semaines dans l'eau étaient autant similaires entre eux que les réplicats qui avaient passé plus de trois mois dans l'eau. Par contre, les microcosmes restés seulement deux semaines avaient des compositions vraiment différentes de ceux restés 16 semaines (figure 7a). Concernant le dispositif SA, les réplicats étaient de plus en plus similaires lorsque la durée d'immersion augmentait. Au sein des deux dispositifs, les réplicats étaient similaires à environ 60% après 4 mois d'expérimentation.
Si les processus stochastiques avaient été les seuls à influencer l'assemblage des communautés, la disimilarité entre les réplicats aurait augmenté avec la durée de l'expérience, puisque la stochasticité et les effets de priorité amènent les communautés à se différencier, malgré un pool régional partagé. Or, dans aucun des deux dispositifs la dissimilarité n'a augmenté de manière significative avec le temps. De plus, les figures 4, 5, 7, ainsi que les abondances de certains groupes trophiques confirmaient la présence d'une succession au cours de l'expérience. La première hypothèse a donc été vérifiée. Au sein du dispositif SA néanmoins, la succession était moins évidente compte tenu du fait que ce dispositif ne suivait pas la saisonnalité. Cela influait donc sur le pool régional, et donc sur la capacité et la disponibilité des organismes à se disperser. Concernant la prédominance d'un processus, les conclusions sont plutôt mitigées. Au sein du dispositif SR, la dissimilarité entre les réplicats était constance et en dessous de 0.5, (sauf pour deux valeurs). Ainsi dans ce dispositif, la durée d'immersion des réplicats ne modifiait pas leur similarité. Une plus grande durée d'immersion n'a pas amené les réplicats à se ressembler malgré le fait que les interactions avaient eu plus de temps pour se mettre en place. La phénologie semble donc avoir été le processus déterministe dominant durant l'assemblage de la communauté. Dans le dispositif SA, plus les réplicats étaient immergés longtemps, plus ils étaient similaires. Pour rappel, tous les microcosmes du dispositif SA ont été retirés à la même date en octobre, quelle que soit leur durée d'immersion. Si la phénologie était le processus dominant pour ce dispositif, la date de retrait (similaire pour tous les microcosmes) aurait amené les microcosmes à être tous similaires par leur composition. Or, malgré une même date de retrait, les microcosmes SA n'étaient pas généralement similaires (Figure 7b). Néanmoins, ceux qui avaient été immergés le plus longtemps étaient un peu plus similaires (Figure 6b). Cela fait ressortir le fait que la durée de l'expérience plutôt que les dates d'immersion a influencé l'assemblage de la communauté. Plus les interactions avaient le temps de se mettre en place dans le dispositif SA, plus les réplicats étaient similaires. Les microcosmes immergés plus de huit semaines avaient des périodes d'immersion en partie superposées entre les dispositifs SR et SA. Ces microcosmes ont donc subi partiellement les même événements phénologiques et facteurs environnementaux. Lorsque les microcosmes avaient passé moins de huit semaines dans l'eau, donc lorsque les dispositifs SR et SA avaient des dates d'immersion totalement différentes, les communautés SR et SA étaient plutôt dissimilaires (Annexe III). Une exception est à noter sur les microcosmes ayant été immergé deux semaines, puisqu'ils sont plutôt similaires. Une possibilité serait l'apport de litière qui aurait nécessité l'arrivée des premières espèces qui utilisent la litière. Lorsque les dispositifs avaient des dates d'immersion qui se superposaient (immersion supérieure à huit semaines), les communautés étaient davantage similaires.
Pour une même durée d'immersion entre quatre et six semaines, les communautés du dispositif SR étaient vraiment différentes de celles du dispositif SA, ce qui confirme encore l'influence de la phénologie. La saisonnalité a donc eu un impact évident sur la dynamique d'assemblage de la communauté puisque les deux dispositifs n'ont pas subi les mêmes processus dans les mêmes mesures. Il ressort de cette étude que la phénologie et les interactions amènent les réplicats à se ressembler dans leur composition, sans jamais devenir similaires. Cela peut s'expliquer par les effets de priorité, la dérive et la dispersion qui peuvent avoir des impacts contradictoires avec les interactions et la phénologie dans le processus d'assemblage. Il semble y avoir un seuil de dissimilarité minimal, partagé par les deux dispositifs expérimentaux, qui appuie cette influence des processus stochastiques. -- Mot(s) clé(s) en français : écologie des communautés, assemblage, phénologie, interactions, effets de priorité, macroinvertébrés. -- ABSTRACT: It is still unclear how community assembly dynamics are influenced by different processes such as drift, dispersal, priority effects, phenology, and interactions. Even though both deterministic and stochastic processes are important, their relative influence has not been "quantified". In this study, we assessed whether deterministic processes, especially biotic interactions and phenology, were the main drivers of the litter-based community of macroinvertebrates in the littoral zone of lakes. The study took place in a boreal lake in Eastern Canada. Two different sampling designs were used in order to highlight impacts of different processes. The first sampling design consisted in 24 microcosms deployed in the littoral zone at the beginning of summer (SR design). Then, every two weeks, three replicates microcosms were removed. This design follows the seasonality. The second design (SA) consisted in the opposite: every two weeks during summer, three microcosms were put in the littoral zone, and they were all removed in October. In both designs, a turnover occurred in the communities' compositions. Microcosms that spent two weeks in water had really different compositions from replicates that spent 16 weeks. In SR design, macroinvertebrates richness was slightly positively correlated to the time microcosms spent in water. Abundance did not vary with time, and dissimilarity between replicates was constant. In SA design, richness and abundance were increasing with the duration of the experiment, and replicates were getting more similar.
If only stochastic processes were involved, dissimilarity would have increased between replicates, in both designs. That was not the case here. It is clear that some deterministic processes are involved in community assembly. It was not possible though to assess a dominant process in both designs. In SR design, the dissimilarity between replicates was constant among the experiment. The duration of experiment had no influence on similarity between replicates. In this design, interactions did not bring more similarity through time. In SA design, replicates were more similar through duration of experiment. Moreover, in SA design, all microcosms had been removed the same day, and were not all similar though. Then, the date of removal was not the main criteria for a shared community composition. In SA design, impact of interactions seemed to be more important than phenology. Our two designs sent opposites signals, and it is then impossible to have a general conclusion. Finally, we looked at similarity between microcosms of both designs. After 2 weeks of immersion, even though SR and SA microcosms did not share immersion dates, they were quite similar. This could be explained by the fact that in both designs, the first species to use the litter did colonize the new leaf litter, which was necessary to the rest of the community.
For four and six weeks of immersion, SR and SA designs still did not share immersion dates, and communities were really dissimilar even though they shared their immersion duration. It seemed in this case that phenology was more influent than interactions. From ten to sixteen weeks of immersion, SR and SA design were more similar with duration. Their immersion dates did superimpose more and more though. It is then difficult to distinguish interactions and phenology influences. Our study has shown that the community assembly underwent a directional change driven by deterministic processes. In both designs, the replicates were around 60% similar at the end of experiment. It is concluded that interactions and phenology were the primary drivers for community assembly, but dispersal, drift and priority effects probably prevented the replicates from getting more similar. -- Mot(s) clé(s) en anglais : Community ecology, biotic interactions, phenology, priority effects, community assembly, aquatic macroinvertebrates, lakes.

Type de document : Thèse ou Mémoire (Mémoire)
Directeur(trice) de mémoire/thèse : Nozais, Christian
Co-directeur(s) ou co-directrice(s) de mémoire/thèse : Charles, François et Gravel, Dominique
Information complémentaire : Mémoire présenté dans le cadre du programme de maîtrise en gestion de la faune et de ses habitats en vue de l'obtention du grade de maître ès sciences.
Mots-clés : Communaute Macroinvertebre Aquatique Lac Dynamique Structure Assemblage Processus
Départements et unités départementales : Département de biologie, chimie et géographie > Biologie
Déposé par : DIUQAR UQAR
Date de dépôt : 23 déc. 2019 16:47
Dernière modification : 23 déc. 2019 16:47
URI : http://semaphore.uqar.ca/id/eprint/1547

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