Université du Québec à Montréal
Candidat M.Sc.
superviseur(e): Alison Derry
Andrew Hendry
Début: 2019-05-01
Fin: 2021-04-30

Projet

Conséquences éco-évolutives de l'ensemencement de poisson fourrage - Épinoche à trois épines - dans les réseaux trophiques aquatiques nordiques
Ma recherche porte sur l'interaction réciproque entre les processus évolutifs et écologiques (dynamiques éco-évolutives) dans les écosystèmes lacustres nordiques faisant l’objet de l’ensemencement expérimental avec des poissons fourrages dans une perspective de gestion des lacs. Mon projet implique la manipulation d’écosystèmes lacustres entiers de façon répliquée, parmi lesquels 8 lacs de l'Alaska ont été traités à la roténone à l'automne 2018 par le US Fish & Wildlife Service afin de retirer les brochets nuisibles, espèce non-indigène et envahissante devenue une menace à l’intégrité écologique des écosystèmes lacustres fragiles de l’Alaska. Ces lacs ont été repeuplés par la suite avec l’épinoche à trois épines (Gasterosteus aculeatus) comme poisson fourrage au printemps 2019. Dans le cadre de mon projet de maîtrise, j’utilise les isotopes stables et les acides gras comme traceurs qualitatifs des cascades trophiques dans des écosystèmes lacustres naturels. Plus précisément, je regarde comment les changements évolutifs historiques influencent les dynamiques écologiques et comment ces dynamiques éco-évolutives façonnent la structure des communautés de proies de l’épinoche nouvellement colonisées. Les différentes composantes écosystémiques telles que la composition de la communauté de proies, entre autres, ont une influence sur la diète des épinoches et le devenir évolutif de chaque population possédant des caractéristiques morphologiques qui leur procurent une efficacité d’alimentation différentielle. Des études antérieures ont permis de démontrer que le phénotype limnétique se nourrit davantage de zooplancton alors que le phénotype benthique se nourrit davantage d’invertébrés benthiques. Le lien entre la diète différentielle des épinoches et les trajectoires évolutives de chaque population réside dans le fait qu’il existe une différence de qualité nutritionnelle entre les organismes de la communauté de proies de l’épinoche. Dans ce contexte, la présente étude vise à reconstituer la diète de l’épinoche à trois épines (Gasterosteus aculeatus) afin d’en déterminer la qualité nutritionnelle. Parmi les proies zooplanctoniques de l’épinoche, les copépodes calanoïdes sont des transporteurs trophiques intermédiaires essentiels de DHA – acide docosahexaénoïque, acide gras essentiel dans les réseaux trophiques aquatiques – pouvant limiter le développement, la reproduction et l'abondance des poissons. Ici, j’examine l'effet net de la prédation et de l'excrétion associées aux lignées évolutives divergentes de l’épinoche sur le contenu et l'abondance en DHA des copépodes calanoïdes entre les lacs ensemencés. En second lieu, j’aborde les rétroactions de contrôle par le bas (bottom-up) du réseau trophique allant du contenu disponible en DHA du copépode à l’épinoche, et détermine si cette filière peut limiter ou faciliter la colonisation des lacs par l’épinoche. Ce projet de recherche est une collaboration internationale entre plusieurs laboratoires. Parmi les collaborateurs canadiens, le laboratoire d’Andrew Hendry, McGill, travaille sur la portion Évolution, soit sur la génétique des populations d’épinoche (Eco->Evo), alors que le laboratoire d’Alison Derry, UQAM, travaille sur la portion Écologie, soit sur la composition des communautés de proies de l’épinoche et les paramètres environnementaux qui caractérisent les écosystèmes lacustres à l’étude (Evo->Eco). Les prédictions de mon étude sont que les lacs ensemencés avec des épinoches dont le phénotype est lié à une alimentation pélagique versus benthique donneront lieu à des réseaux trophiques respectivement dominés par le phytoplancton (épinoches pélagiques) ou les macrophytes (épinoches benthiques) à travers le processus de cascade trophique. Le but est d’étudier l’effet des rétroactions éco-évolutives divergentes sur le transfert trophique des acides gras du phytoplancton aux copépodes, puis aux poissons. Nous entendons comprendre les implications en termes de cascade trophique de l’implantation de deux populations divergentes - limnétique et benthique - de l’épinoche à trois épines (Gasterosteus aculeatus) dont les caractéristiques phénotypiques distinctes et spécifiques à chaque population influencent leurs caractéristiques d’alimentation. Ultimement, nous cherchons à comprendre comment ces changements évolutifs affectent le régime alimentaire des épinoches et modifient par la suite la structure et la qualité nutritionnelle des communautés de proies zooplanctoniques de l’épinoche par le biais de cascades trophiques. Pour ce faire, nous utilisons la manipulation répétée d’écosystèmes lacustres entiers avant-après contrôle-impact (BACI) impliquant l’ensemencement expérimental de lacs avec des lignées évolutives divergentes de l’épinoche. L’échantillonnage de zooplancton, d’invertébrés benthiques et d’épinoches a été réalisé sur l’ensemble des lacs à l’étude afin d’extraire la signature isotopique des différents groupes constituant la communauté de proies de l’épinoche ainsi que le profil en acides gras des épinoches, prédateurs de la communauté de proies. Les variables de réponse clés incluent la teneur en DHA dans les tissus de poisson dérivé du profil en acides gras de l'épinoche, la composition et l'abondance de la communauté de proies de l’épinoche et le signal isotopique des différentes composantes du réseau trophique, soit du seston et de l'épinoche. Établir le signal en isotopes stables de la communauté de proies de l’épinoche et des deux populations d’épinoche permettra de reconstituer le réseau trophique des lacs échantillonnés alors que le profil en acides gras des épinoches permettra de comprendre plus précisément le lien entre l’alimentation différentielle et la qualité nutritionnelle de l’épinoche. Mon projet est l’une des rares études éco-évolutives menées dans la nature, utilisant la manipulation répétée d’écosystèmes lacustres entiers. Les résultats de cette étude visent à apporter des renseignements quant à la mesure dans laquelle les dynamiques éco-évolutives peuvent jouer un rôle de médiateur dans les perturbations anthropiques induites aux écosystèmes lacustres nordiques, telles que l’ensemencement de poisson. La portée future de ce projet de recherche est de fournir des résultats utiles aux gestionnaires de la faune aquatique sur les dynamiques éco-évolutives agissant sur les populations de poisson dont la meilleure compréhension permettrait d’assurer une gestion plus précise de la ressource. En effet, l’objectif ultime visé par le U.S. Fish and Wildlife Service de l’ensemencement des lacs avec l’épinoche à trois épines est d’introduire éventuellement des espèces endémiques de poisson se nourrissant de l’épinoche pour la pêche récréative et sportive. Cela soulève l’importance de la qualité nutritionnelle des épinoches en lien avec leur diète et la composition de la communauté de proies, mais également le concept de cascade trophique. Ce type d’information revêt de l’importance dans le suivi des populations de poisson et la gestion optimisée de cette ressource aquatique d’importance économique et culturelle en Alaska.