Anthropization effects on freshwater fish communities in French Guiana : An environmental DNA approach
Effet de l'anthropisation sur les communautés des poissons dans les cours d'eau guyanais : Approche par ADN environnemental
Résumé
Natural ecosystems are facing increasing anthropogenic impacts that alter the diversity of biological communities. Amazonian rivers and streams shelter a unique and vast biodiversity. Yet, they are facing unprecedented deforestation levels due to human activities, such as mining, logging and agriculture. It is therefore urgent to deeply understand how human impacts affect biological communities in these ecosystems. The majority of studies addressing this issue were conducted in small streams and documented changes on species composition, but not responses on local species richness. This work proposes a community ecology approach, in which the connected nature of freshwater ecosystems is considered, to define how deforestation affects diversity patterns, but also the ecological processes shaping fish communities. Environmental DNA (eDNA), a non-invasive sampling method was used to equally sampling fish communities in streams and rivers across French Guiana. Deforested surfaces from spatial data were extracted to create a global deforestation variable that integrates the effects of urbanization, agriculture, gold-mining and logging. This work has optimized and validated the use of eDNA to assess the effects of human activities on species-rich ecosystems, such as tropical streams and rivers. The method showed high replicability, as well as the ability to distinguish local fish communities, habitats and disturbed sites from pristine sites. Moreover, we show that deforestation affected fish biodiversity beyond local effects and reveal an extended effect of distant upstream deforestation on downstream fish biodiversity. Distant and low-intensity deforestation caused a decline of over 30% in taxonomic and functional richness of riverine fish communities. Nonetheless, this perturbation was not determinant on the ecological processes shaping fish communities in rivers nor on the trait composition, which were more influenced by the upstream-downstream gradient than by the deforestation gradient. In stream communities, deforestation leads to changes in species composition, without a significant decrease in species or functional richness. These alterations were mediated by environmental filtering which was reinforced in highly deforested sites. As a result, species were less evenly distributed within the functional space, leaving the traits related to the benthic and phytophagous guild underrepresented while overrepresented by pelagic detritivorous. Our findings strongly support the complexity of deforestation impacts on Amazonian biodiversity. Besides, context-dependent responses, the diversity of freshwater fish communities responded to deforestation in a multifaceted way. This work underlined the vulnerability of tropical fauna to slight environmental changes, even in relatively well-preserved region, such as French Guiana.
Les écosystèmes naturels subissent des impacts anthropiques croissants qui altèrent la diversité des communautés biologiques. Les cours d'eau amazoniens abritent une biodiversité unique et conséquente, mais sont confrontés à des taux de déforestation sans précédent. Il est donc urgent de comprendre comment l'anthropisation affecte la biodiversité dans ces écosystèmes. Ce travail propose une approche en écologie des communautés pour définir comment l'anthropisation affecte les patrons de diversité, mais aussi les processus écologiques qui façonnent les communautés de poissons. Une méthode d'échantillonnage non-invasive, l'ADN environnemental (ADNe), a été utilisée pour inventorier les communautés de poissons dans les ruisseaux et les grands fleuves en Guyane française. Des surfaces déforestées ont été cartographiées à partir de données spatiales pour créer une variable de déforestation globale qui intègre les effets de l'urbanisation, l'agriculture et l'exploitation aurifère et forestière. Ce travail a, premièrement, permis d'optimiser et valider l'utilisation de l'ADNe pour évaluer l'impact humain sur les écosystèmes riches en espèces, tels que les rivières tropicales. La méthode a montré une reproductibilité élevée, ainsi qu'une capacité à distinguer les communautés de poissons, les habitats et les sites perturbés des sites non perturbés. De plus, nous avons montré que la déforestation affecte la biodiversité au-delà des effets locaux et avons mis en évidence un effet étendu de la déforestation sur la biodiversité en aval. Cet impact lointain a provoqué un déclin de plus de 30% de la diversité taxonomique et fonctionnelle des communautés de poissons qui habitent les fleuves. Cependant, cette perturbation n'a pas été déterminante sur les processus écologiques qui façonnent les communautés de poissons, ni sur la composition des traits. Dans les petits ruisseaux, la déforestation a entraîné des modifications dans la composition spécifique, sans diminuer le nombre d'espèces ni la richesse fonctionnelle. Ces altérations ont été induites par un rôle prépondérant des filtres environnementaux sur l'assemblage des communautés. En conséquence, les espèces étaient moins uniformément réparties dans l'espace fonctionnel, laissant des traits liés au compartiment benthique et au régime phytophage sous-représentés alors que les espèces pélagiques et détritivores étaient surreprésentées. Nos résultats montrent la complexité des réponses de la biodiversité à la déforestation. Outre des réponses dépendantes de l'habitat, la déforestation a modifié la biodiversité des communautés de poissons d'eau douce à travers différentes facettes. Finalement, ce travail a souligné la vulnérabilité de la faune tropicale à des légers changements environnementaux, même dans des régions relativement bien préservées, comme la Guyane Française.
Domaines
Biologie animale| Origine | Version validée par le jury (STAR) |
|---|