Anthropogenic disturbance and evolutionary parameters: a lemon shark population experiencing habitat loss By Joseph D. DiBattista, Kevin A. Feldheim, Dany.

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1 Anthropogenic disturbance and evolutionary parameters: a lemon shark population experiencing habitat loss By Joseph D. DiBattista, Kevin A. Feldheim, Dany Garant, Samuel H. Gruber and Andrew P. Hendry, 2010 from Evolutionary Applications ISSN BENKARA Elsa, RUIZ César & SAMACOITS Maxime

2 RÉDUCTION DE LA VARIATION GÉNETIQUE DANS LA POPULATION
Introduction Matériels et méthodes Résultats Discussion Conclusion Théorie Sélection Naturelle Mutations Migrations Dérive Système de reproduction « Human impacts that reduce population size and increasingly isolate populations may increase genetic drift and thereby reduce genetic variations » (DiBattista, Conserv Genet : ) Variations génétiques PERTURBATION Fragmentation et réduction de la taille de la population Perte d´habitats Sélection plus forte RÉDUCTION DE LA VARIATION GÉNETIQUE DANS LA POPULATION La présente étude évalue la variation génétique d´une population de requins citron (Negaprion brevirostris) face à une perturbation anthropique (la perte d´habitat)

3 Negaprion brevirostris
Introduction Matériels et méthodes Résultats Discussion Conclusion Population étudiée Negaprion brevirostris Viviparité, polyandrie, philopatrie (mangrove) Forte dépendance aux nurseries : protection et nourriture Pas de contrôle parental Maturité sexuelle après 13 ans, durée de vie d’environ 20 ans

4 Introduction Matériels et méthodes Résultats Discussion Conclusion
Site d´étude AVANT APRES Iles Bimini (Bahamas) N

5 Introduction Matériels et méthodes Résultats Discussion Conclusion Echantillonnage et Carte d’identité génétique Capture d’environ 99% des juvéniles (≈ 250 entre 21 Mai et 25 Juin) Les requins sont mesurés (du museau jusqu’à la fosse précaudale en mm = PCL), pesés (en kg), et taggés Quand un requin est recapturé, un taux de croissance est calculé (en cm.a-1), ainsi que le taux de mortalité (proportion de juvéniles non recapturés) Extraction de l’ADN à partir de tissu de nageoire Analyse des microsatellites Deux types d´outils sont utilisés : la génétique des populations et la génétique quantitative - Reconstruction des génomes adultes et juvéniles - Liens de parentés entre juvéniles - Identification du nombre d’adultes reproducteurs (contribuant aux changements de la variance génétique)

6 Introduction Matériels et méthodes Résultats Discussion Conclusion Génétique des populations / Génétique quantitative / Sélection Comparaison des requins échantillonnés avant la perturbation ( ) et après ( ): calculs de l’hétérozygotie , du FST et de la richesse allèlique La variation génétique quantitative est représentée par les variations phénotypiques soumises à la sélection (ici la taille et le poids). Cette variance phénotypique (Vp) résulte de la variance additive (Va) et résiduelle (Vr) ainsi que des effets maternels (Vm) Sélection naturelle est mesurée via la fitness et les traits phénotypiques des juvéniles (analyse des cohortes jusqu’à 2005 car à partir de 3 ans après la première capture, on estime l’individu mort s’il n’est pas recapturé)

7 ↗ nombre d’adultes reproducteurs après la perturbation
Introduction Matériels et méthodes Résultats Discussion Conclusion Nombre de femelles reproductrices Nombre de mâles reproducteurs Année Année ↗ nombre d’adultes reproducteurs après la perturbation

8 variation du taux de mortalité ↗ diversité génétique
Introduction Matériels et méthodes Résultats Discussion Conclusion Richesse allèlique moyenne Taux de mortalité Nouveau-nés Age 1 Cohorte Année variation du taux de mortalité ↗ diversité génétique

9 Introduction Matériels et méthodes Résultats Discussion Conclusion ↗ des différents paramètres après la perturbation (ici h2 = héritabilité)

10 Introduction Matériels et méthodes Résultats Discussion Conclusion Sélection différentielle (pour la masse) Fitness absolue Age 1 Nouveau-nés Taux de croissance (cm.a-1) Année d’échantillonnage ↗ de la fitness Inversement de la sélection, les individus plus grands et donc plus gros sont avantagés

11 But de l’étude Méthodes Résultats Discussion Conclusion D’après certains auteurs: Lowe et al. (2005): Théoriquement, la dégradation de l’habitat entraine : une érosion de la variation génétique et une ↗ de la divergence inter-populations. A long termes, cela entraine une ↘ de la capacité des populations à répondre aux pressions environnementales. McClure et al. (2007): La mise en place de barrages ↘ diversité génétique. La perte d’habitat va altérer les trajectoires évolutives des populations bactériennes.

12 But de l’étude Méthodes Résultats Discussion Conclusion Hypothèses Augmentation du nombre de reproducteurs et taux de mortalité : Perte de nurserie => pas d’impact négatif sur la survie des adultes. Mais pourquoi continuent-ils à venir se reproduire sur ce site? Forte philopatrie? (Part, 1994; Travis & Dytham, 1999). Augmentation du nombre de mâles migrants? Le fait que le taux de mortalité des juvéniles revienne à la normale quelques années après signifie peut-être qu’ils ont une forte résilience Augmentation de la variation génétique neutre: Liée à l’augmentation du nombre d’adultes reproducteurs (≠ du site de contrôle) Le flux de gènes se fait grâce aux mâles immigrants => La migration permet le maintien de la diversité génétique au sein de la population Echelle de temps trop courte? Maturité sexuelle tardive, longues générations : effet tampon? (Lowe & al, 2005)

13 Changement du sens de la sélection:
But de l’étude Méthodes Résultats Discussion Conclusion Hypothèses Augmentation de la variation génétique additive et des effets maternels: ↗variabilité adaptative liée à l’augmentation du nombre d’adultes reproducteurs? Exemple de migrations entre des populations ayant un régime de sélection différent = arrivées de nouveaux traits morphologiques (Feldheim et al. 2001) -L’augmentation significative des effets maternaux n’est pas surprenante: longue gestation + aucun contrôle parental chez les requins citrons (Charmantier & Garant, 2005) Changement du sens de la sélection: Si la sélection agissait toujours dans le même sens => les mêmes allèles seraient toujours sélectionnés et persisteraient dans la population -Avant la perturbation: les petites tailles étaient favorisées -Après perturbation: tendance inversée => sélection divergente → Dans ce cas là, les perturbations permettent une persistance de la diversité génétique

14 Résultats parfois peu significatifs
But de l’étude Méthodes Résultats Discussion Conclusion Critiques & Ouverture Nécessité d’une étude à long terme. Il est peut-être trop tôt pour voir une diminution de la diversité génétique Résultats parfois peu significatifs La sélection a-t-elle changée aussi dans d’autres nurseries? Une seule nurserie de contrôle n’est pas suffisante Autres perturbations? Naturelles (ouragan, tempête tropicales) ou anthropiques (surpêche, déchets domestiques) L’étude à l’aide de marqueurs mitochondriaux aurait été intéressante, les variations de la taille de la population auraient été plus visibles Nécessité d’une étude plus approfondie des mouvements migratoires de l’espèce → Hypothèse de la perturbation intermédiaire (IDH)? ( D’après Cours Master Océanographie UE 227 Charles F. Boudouresque, 2011)

15 But de l’étude Méthodes Résultats Discussion Conclusion Cela fait seulement quelques années que la génétique est utilisée comme un marqueur des effets d’une perturbation sur les espèces => nécessité d’en savoir plus sur l’écologie des espèces, leur génétique et les interactions qu’elles ont avec leur habitat Plus la diversité génétique est grande et plus la population aura une forte capacité d’adaptation. Ainsi le changement dans le régime de sélection et dans la diversité génétique peuvent affecter la capacité d’un taxon à répondre à des perturbations futures

16 BIBLIOGRAPHIE Bishop et al., Reduced effective population size in an overexploited population of the Nile Crocodile (Crocodylus niloticus). Biological Conservation 142:2335–2341 Carvajal-Rodriguez et al., Quantitative variation as a tool for detecting human-induced impacts on genetic diversity . Biological Conservation 124:1–13 DiBattista et al., When bigger is not better: selection against large size, high condition, and fast growth in juvenile lemon sharks. Journal of Evolutionary Biology 20:201–212. DiBattista et al., Patterns of genetic variation in anthropogenically impacted populations . Conservation Genetics 9:141–156 DiBattista et al., 2008a. A genetic assessment of polyandry and breeding site fidelity in lemon sharks. Molecular Ecology 17: 3337–3351 Feldheim, K. A., S. H. Gruber, and M. V. Ashley Population genetic structure of the lemon shark (Negaprion brevirostris) in the western Atlantic: DNA microsatellite variation. Molecular Ecology 10:295–303 Feldheim, K. A., S. H. Gruber, and M. V. Ashley Reconstruction of parental microsatellite genotypes reveals female polyandry and philopatry in the lemon shark, Negaprion brevirostris. Evolution 10:2332–2342. Franks et al., The spatial ecology and resource selection of juvenile lemon sharks in their primary nursery areas . PhD thesis, Drexel Univeristy, US Hailer et al., Bottlenecked but long-lived: high genetic diversity retained in white-tailed eagles upon recovery from population decline. Biology Letters 2:316–319 Johansson et al., Does habitat fragmentation reduce fitness and adaptability? A case study of the common frog (Rana temporaria). Molecular Ecology 16: 2693–2700 Lande, R., and S. J. Arnold The measurement of selection on correlated characters. Evolution 37:1210–1226. Lippé et al., High genetic diversity and no inbreeding in the endangered copper redhorse, Moxostoma hubbsi (Catostomidae, Pisces): the positive sides of a long generation time. Molecular Ecology 15:1769–1780 Lowe et al., Genetic resource impacts of habitat loss and degradation: reconciling empirical evidence and predicted theory for neotropical trees. Heredity 95:255–273 Marshall, T. C., J. Slate, L. E. B. Kruuk, and J. M. Pemberton Statistical confidence for likelihood based paternity inference in natural populations. Molecular Ecology 7:639–655 McClure et al., Evolutionary consequences of habitat loss for pacific anadromous salmonids. Evolutionary Applications 1:300–318 Part, Male philopatry confers a mating advantage in the migratory collared flycatcher Ficedula albicollis. Animal Behavior 48:401–409 Petraits P and R, Latham The importance of scale in testing the origins of Alternative community states. Ecological society of America Travis et Dytham, Habitat persistence, habitat availability and the evolution of dispersal. Proceedings of the Royal Society of London B 266:723–728