Mapping co-occurrence of terrestrial and lake biodiversity hotspots : synergies for conservation

Les écosystèmes d'eau douce occupent moins de 1% de la surface totale de la Terre, mais sont un des habitats les plus importants sur la planète, car ils fournissent de l'eau pour la consommation, l'agriculture, le transport et diverses autres formes de consommation humaine. De plus, les habitats d'eau douce abritent 10 % de toutes les espèces connues, dont près d'un tiers des espèces de vertébrés, ce qui en fait des habitats clés pour la biodiversité. Par rapport à leurs homologues marins, les systèmes d'eau douce tels que les lacs, qui sont au centre de l’étude, sont des plans d'eau plus petits et souvent isolés et entourés d'écosystèmes terrestres. Par conséquent, la proximité et la facilité d'accès aux lacs en font les rendent importants pour l’utilisation humaine, tels l'eau potable et l'irrigation, l'élimination des déchets, le transport, la production d'énergie, la récolte de plantes, de poissons, de gibier et de minéraux. De plus, les systèmes terrestres adjacents sont également soumis à diverses altérations et perturbations environnementales, qui peuvent contribuer à la perte de biodiversité dans les eaux douces. Avec le déclin rapide de la biodiversité dans les eaux douces et les perturbations croissantes des systèmes terrestres adjacents (déforestation, destruction des zones humides, etc.), l'évaluation et le suivi de la biodiversité au sein des systèmes couplés lac-bassin versant sont essentiels pour mettre en oeuvre des mesures de conservation appropriées. Malgré la croissance du nombre de publications inter écosystèmes au fil du temps, il y a toujours une lacune générale en recherche sur la biodiversité du système couplé lac-bassin versant où les espèces aquatiques et terrestres sont examinées. Pour mieux comprendre les divers facteurs influençant les habitats aquatiques et terrestres en tant que systèmes indépendants et interconnectés, cette étude intégrera les proportions différentes d'utilisation des terres et étudiera sa relation avec la biodiversité des bassins versants dans différentes écozones canadiennes. Nous avons concentré nos analyses de biodiversité sur le domaine aquatique en considérant le phytoplancton et le zooplancton collectés et identifiés par le Réseau CRSNG sur l’État des Lacs du Canada (LakePulse), tandis que les données sur la diversité terrestre consistent en des mesures d'oiseaux et de végétation acquises grâce à des bases de données publiques en ligne et des techniques de télédétection. Les objectifs de recherche de cette étude ont utilisé deux ensembles de données différents et présenté en deux chapitres distincts. Le chapitre 1, le chapitre de recherche principal, consiste en une zone d'étude plus vaste qui comprend 615 bassins versants où la biodiversité terrestre n'est représentée que par les arbres. Le chapitre 2 représente un plus petit ensemble de données qui comprend une zone d'étude composée de seulement 35 bassins versants, où la biodiversité terrestre comprend à la fois les arbres et les oiseaux. La biodiversité aquatique reste constante dans les deux chapitres et est composée à la fois de communautés de phytoplancton et de zooplancton. Les objectifs de cette étude se déclinent en 3 parties : (1) identifier et créer une carte du gradient de biodiversité à travers les bassins versants échantillonnés par LakePulse. Nous avons utilisé l'approche de la méthode des points chauds basée sur les espèces, en nous concentrant principalement sur les tendances générales de la richesse et de la régularité des espèces dans les zones d'étude. Deux cartes distinctes ont été créées, l'une basée uniquement sur la richesse spécifique et l'autre basée sur l'exponentielle de l'indice de Shannon. Afin de mieux comprendre la variance régionale de la biodiversité à travers le pays, nous avons comparé les résultats de diverses écozones et biomes canadiens. (2) Étudier la relation entre la diversité aquatique et terrestre. Plus précisément, l'objectif était de déterminer s'il existe une relation entre les biodiversités aquatique et terrestre du bassin versant, et si elle existe, comment cette relation varie à travers le Canada. (3) Déterminer les effets de l'utilisation des terres et des variables environnementales sur la biodiversité des bassins versants, où les proportions des différentes pratiques d'utilisation des terres et des conditions environnementales pour chaque bassin versant ont été évaluées par rapport aux diverses mesures de la biodiversité. L'objectif était d'identifier les types d'environnement et d'utilisation des terres qui sont les plus nuisibles ou bénéfiques pour la biodiversité, leurs variations dans les écozones du Canada. De plus, pour mieux comprendre les tendances régionales de la biodiversité des bassins versants, des variables d'utilisation des terres ont été testées simultanément avec un ensemble de conditions environnementales, notamment l'altitude, l'estimation de la biomasse végétale estivale (NDVI) et la température et les précipitations estivales mensuelles. L'ajout des variables environnementales permet de mesurer l'intensité des activités anthropiques, l'occupation du sol étant souvent régie par les pratiques humaines. Plus précisément, cela nous permet de tester si les pratiques d'utilisation des terres exercent des influences plus fortes sur la biodiversité que les conditions environnementales. J’ai trouvé un soutien modéré à l'hypothèse selon laquelle la biodiversité aquatique et celle des arbres suivent une relation positive dans les bassins hydrographiques canadiens. De plus, la force de cette relation variait d'une écozone canadienne à l'autre, ce qui corrobore les conclusions antérieures indiquant que les apports de la végétation terrestre dans les systèmes d'eau douce varient d'une région à l'autre en fonction de la disponibilité de la matière terrestre et de l'état du système d'eau douce. Cependant, nous n'avons pas trouvé une telle relation lorsque nous avons travaillé avec la taille d'échantillon plus limitée qui comprenait des oiseaux. Je proposerais d’abord que les études futures incluent une variété de groupes de végétation terrestre, car la biodiversité terrestre varie d'une région à l'autre avec différentes conditions environnementales et géographiques. Des recherches antérieures ont démontré que d'autres groupes de végétation, tels que les arbustes, peuvent également avoir des influences importantes sur la biodiversité aquatique. Étant donné le manque d'espèces d'arbres dans certains habitats (par exemple, les prairies), l'inclusion de divers groupes de végétation dans des zones d'étude plus petites et plus régionales peut fournir une compréhension plus approfondie des interactions entre la biodiversité d'eau douce et la végétation terrestre. J’ai également trouvé un soutien solide à l'hypothèse selon laquelle les bassins versants ayant un plus grand impact humain, en particulier les activités agricoles, affichaient une biodiversité globale plus faible (dans tous les groupes d'espèces). De plus, j'ai constaté que les conditions environnementales telles que des précipitations annuelles moyennes plus élevées et des altitudes plus basses affichaient une relation positive avec la biodiversité du bassin versant et régissaient en fin de compte les schémas longitudinaux de la biodiversité dans le bassin versant canadien. Dans l'ensemble, cette étude apporte un aperçu de la relation entre les taxons entre la biodiversité aquatique et terrestre, un sujet qui n'a pas encore été étudié en profondeur. Couplée aux résultats des effets de l'occupation du sol et des conditions environnementales sur la biodiversité, cette étude met en évidence les différents effets causals des caractéristiques terrestres sur la biodiversité aquatique.

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