Drivers of zooplankton structure and function over large spatial and temporal scales across Canada

Le Canada contient plus d’un million de lacs, lesquels apportent de nombreux services écosystémiques aux résidents. L’eau potable, les activités récréotouristiques et la pêche sont tous des services offerts par ces écosystèmes qui font partie intégrante de la culture canadienne et de ses activités sociales et économiques. Les activités humaines peuvent toutefois influencer et menacer les ressources en eaux douces et altérer les services écosystémiques offerts par les lacs. Entre autres, l’agriculture intensive, l’industrialisation, l’urbanisation et les changements climatiques sont tous des vecteurs menant à la perturbation des environnements lacustres. De plus, les connaissances scientifiques concernant l’état de santé des lacs canadiens et l’impact des perturbations anthropiques sont limitées et fragmentées. Dans un contexte de conservation de la biodiversité et de gestion pérenne des services écosystémiques, il est donc pressant d’avoir un portrait détaillé des conditions actuelles et passées des lacs. Cette thèse de doctorat prend place dans le réseau du CRSNG sur l’état des lacs du Canada (LakePulse; NSERC Canadian Lake Pulse Network). Le but de ce projet pancanadien est d’évaluer l’état de santé des lacs canadiens, de déterminer comment ceux-ci ont changé durant l'ère géologique moderne (l'Anthropocène) et de prédire comment ils continueront d’évoluer dans le futur. Pour ce faire, 664 lacs ont été échantillonnés à travers 12 écozones canadiennes, considérant un gradient de taille de lacs et d’impact humain. Plus d’une centaine de variables ont été examinées dans chacun des lacs, incluant de nombreux paramètres physiques, chimiques et taxonomiques permettant de caractériser la qualité de l’eau. Étant donné sa position centrale dans la chaine alimentaire aquatique, ainsi que la préservation de certains groupes dans les sédiments des lacs, le zooplancton est un excellent bio-indicateur de la qualité de l’eau. Les traits fonctionnels caractérisant le zooplancton peuvent également être directement liés à différentes fonctions écosystémiques. L’objectif principal de la présente thèse était donc d’explorer les moteurs de changements de la structure de la communauté et des traits fonctionnels du zooplancton sous une large échelle spatiale et temporelle. Plus précisément, dans le premier chapitre, nous avons examiné les variations de composition et de diversité du zooplancton à travers le Canada, tout en explorant les gradients géographiques ainsi que les mécanismes déterminant la distribution du zooplancton. Cette étude nous a permis d’observer que les patrons biogéographiques de la composition et de la diversité du zooplancton étaient structurés par les délimitations des bassins hydrographiques continentaux. Nous avons également établi que la biogéographie du zooplancton canadien était régie par d’importantes barrières physiques à la dispersion, combiné à l’effet structurant des changements climatiques créant un fort gradient longitudinal en composition et en diversité. Dans le deuxième chapitre, ces patrons spatiaux ont été reliés aux variables environnementales caractérisant les lacs pour déterminer comment la diversité et la composition du zooplancton étaient influencées par la qualité de l’eau, la morphométrie des lacs, l’utilisation du sol et la prédation par le poisson. Nos résultats ont démontré que les variables morphométriques étaient les plus importantes pour prédire la diversité du zooplancton, alors que les variables de qualité d’eau étaient davantage importantes pour structurer la composition des communautés. Nous avons également observé une forte hétérogénéité spatiale à travers le Canada, avec des effets divergents des facteurs environnementaux entre les bassins hydrographiques continentaux. Finalement, nous avons utilisé le zooplancton cladocère subfossile préservé dans les sédiments pour déterminer où, et comment, les lacs canadiens ont changé durant l’Anthropocène en relation avec l’utilisation du sol. Cette étude nous a permis de confirmer que les assemblages de cladocères contemporains étaient moins diversifiés que par le passé, et que les communautés étaient structurées par le degré et le type d’utilisation du sol à l’échelle du bassin versant. Globalement, les résultats de cette première étude uniforme combinant la taxonomie et les traits fonctionnels du zooplancton à travers le Canada nous ont permis d’établir l’importance du zooplancton comme indicateur de changement et de santé des écosystèmes lacustres. Nous avons en effet relevé d’importants patrons biogéographiques dans les communautés de zooplancton, une forte réponse aux variables environnementales, ainsi qu’un changement temporel en relation aux activités humaines. Cette étude nous permet donc de mieux comprendre l’état de santé des lacs canadiens en général, ainsi que les conséquences des activités humaines sur le zooplancton. \n_____________________________________________________________________________ \nMOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Biogéographie, Bassins continentaux, Structure des communautés, Patrons à large échelle spatiale, Zooplancton, Paléolimnologie, Traits fonctionnels

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