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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 Théorie IntroductionMatériels et méthodesRésultatsDiscussionConclusion Variations génétiques 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 : ) 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 Population étudiée IntroductionMatériels et méthodesRésultatsDiscussionConclusion 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 denviron 20 ans

4 Site d´étude IntroductionMatériels et méthodesRésultatsDiscussionConclusion Iles Bimini (Bahamas) AVANTAPRES N

5 Echantillonnage et Carte didentité génétique IntroductionMatériels et méthodesRésultatsDiscussionConclusion Capture denviron 99% des juvéniles ( 250 entre 21 Mai et 25 Juin) Les requins sont mesurés (du museau jusquà 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 lADN 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 dadultes reproducteurs (contribuant aux changements de la variance génétique)

6 Génétique des populations / Génétique quantitative / Sélection IntroductionMatériels et méthodesRésultatsDiscussionConclusion Comparaison des requins échantillonnés avant la perturbation ( ) et après ( ): calculs de lhétérozygotie, du F ST 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 jusquà 2005 car à partir de 3 ans après la première capture, on estime lindividu mort sil nest pas recapturé)

7 IntroductionMatériels et méthodesRésultatsDiscussionConclusion Nombre de mâles reproducteurs Nombre de femelles reproductrices Année nombre dadultes reproducteurs après la perturbation

8 IntroductionMatériels et méthodesRésultatsDiscussionConclusion Richesse allèlique moyenne Année variation du taux de mortalité diversité génétique Taux de mortalité Cohorte Nouveau-nés Age 1

9 IntroductionMatériels et méthodesRésultatsDiscussionConclusion des différents paramètres après la perturbation (ici h 2 = héritabilité)

10 IntroductionMatériels et méthodesRésultatsDiscussionConclusion Sélection différentielle (pour la masse) Année déchantillonnage Nouveau-nés Age 1 Fitness absolue Taux de croissance (cm.a -1 ) de la fitness Inversement de la sélection, les individus plus grands et donc plus gros sont avantagés

11 But de létudeMéthodesRésultatsDiscussionConclusion Daprès certains auteurs: McClure et al. (2007): Lowe et al. (2005): Théoriquement, la dégradation de lhabitat 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. La mise en place de barrages diversité génétique. La perte dhabitat va altérer les trajectoires évolutives des populations bactériennes.

12 Hypothèses But de létudeMéthodesRésultatsDiscussionConclusion Augmentation du nombre de reproducteurs et taux de mortalité : Perte de nurserie => pas dimpact 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 quils ont une forte résilience Augmentation de la variation génétique neutre: Liée à laugmentation du nombre dadultes 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 Hypothèses But de létudeMéthodesRésultatsDiscussionConclusion Augmentation de la variation génétique additive et des effets maternels: -variabilité adaptative liée à laugmentation du nombre dadultes reproducteurs? Exemple de migrations entre des populations ayant un régime de sélection différent = arrivées de nouveaux traits morphologiques (Feldheim et al. 2001) -Laugmentation significative des effets maternaux nest 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 Critiques & Ouverture But de létudeMéthodesRésultatsDiscussionConclusion Nécessité dune 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 dautres nurseries? Une seule nurserie de contrôle nest pas suffisante Autres perturbations? Naturelles (ouragan, tempête tropicales) ou anthropiques (surpêche, déchets domestiques) Létude à laide de marqueurs mitochondriaux aurait été intéressante, les variations de la taille de la population auraient été plus visibles Nécessité dune étude plus approfondie des mouvements migratoires de lespèce Hypothèse de la perturbation intermédiaire (IDH)? ( Daprès Cours Master Océanographie UE 227 Charles F. Boudouresque, 2011)

15 But de létudeMéthodesRésultatsDiscussionConclusion Cela fait seulement quelques années que la génétique est utilisée comme un marqueur des effets dune perturbation sur les espèces => nécessité den savoir plus sur lécologie des espèces, leur génétique et les interactions quelles ont avec leur habitat Plus la diversité génétique est grande et plus la population aura une forte capacité dadaptation. Ainsi le changement dans le régime de sélection et dans la diversité génétique peuvent affecter la capacité dun 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


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