Genetic diversity enhances the resistance of a seagrass ecosystem to disturbance A. Randall Hughes and John J. Stachowicz Par : Alexandre Cortot Sabathé Sebastien UE 39 : Presentation d'article

Des études récentes suggèrent que la diversité génétique permet daméliorer les capacités dun écosystème (Madritch 2003) Etude de la relation diversité génétique – résistance chez Zostera marina face à une perturbation, ici un phénomène de broutage des herbiers Actuellement on assiste à une augmentation des phénomènes climatiques extrêmes et parallèlement à une baisse de la diversité génétique de cette espèce Hypothèse : Une forte diversité génétique améliore la résistance aux perturbations chez les herbiers de Z. marina Introduction

Espèce étudiée : Zostera marina ( Plantae – Magnoliophyte ) Formation en herbiers monospécifiques Présente dans zones sableuses ou sablo-vaseuses tempérées (ex : estuaires zone tempérée Zone détude : Baie de Bodega, Californie Espèce ingénieur décosystème Rôle dans le cycle des nutriments et stabilisation du sédiment Aujourdhui ces herbiers sont menacés, fragmentés (ex : activités humaines, réimplantation) Aboutit à une baisse de sa diversité génétique 93% reproduction végétative 7% reproduction sexuée Source : Reusch et al. 2005

Zone dEtude : Baie de Bodega, Californie, US

Principe de lEtude Mise en place dherbiers artificiels dont la composition génotypique est connue dans une zone dherbiers de la baie de Bodega (diversité génétique) Observation pendant près de 10 mois de plusieurs paramètres (densité des pousses de Z. marina, biomasse des épibiontes, quantification des invertébrés, concentration en ammonium NH 4 + à la surface du substrat) Le but étant dobserver la capacité de résistance des herbiers, ceux-ci ont étés soumis à une perturbation : broutage par Branta bernicla lors de la migration saisonnière (hiver ) Tests statistiques : Analyses uni- et multi-variées, analyses de covariance ANCOVA, rapport de densités

Juin pousses de Zostères marquées dans 8 aires de répartition Echantillons de tissus de chaque pousse marquée identification génotypique Transplantation ( transplant shock ) dans des blocs dherbier (X3) contenants chacun 9 parcelles (dont 1 vide), 15 pousses /m 2 avec une composition génotypique de 1, 2, 4 ou 8 génotypes Mesures du nombre de pousses par parcelle toutes les 2 semaines pendant les 4 premiers mois puis à un rythme mensuel Décembre, migration des oies consommation importante des Z. marina( jusquà 76%) Matériels et Méthodes

Mesures : - Densité des pousses = Etat de lécosystème - [NH 4 + ] disponibilité des ressources - Biomasse des épiphytes index de condition de lécosystème - Quantification des invertébrés associés Analyse des données : - Analyses uni- et multi-variées - Régression multilinéaire effet de la diversité génétique / variables mesurées - ANCOVA analyse de covariance Matériels et Méthodes

Résultats 4 phases dans lévolution de lherbier : - Transplantation - Développement - Broutage - Récupération Nb pousses / m 2 Diversité génotypique TDBR

Augmentation de densité jusquà la perturbation (perte jusquà 76%) Les analyses statistiques nont pas permis détablir un lien entre la diversité génétique et les réponse du système lors de la phase non perturbée Résultats En revanche on observe des différences significatives concernant le nombre de pousses restantes lors de la perturbation par rapport aux valeurs antérieures Pousses restantes (%) Diversité génotypique On constate que le nombre de pousses restantes est plus élevé pour les parcelles ayant subit un traitement avec plus de génotypes Evolution de la densité

Résultats Choc de transplantation Pousses restantes (%) Diversité génotypique Perte de pousses pendant les 1 ères semaines Les parcelles les plus diversifiées semblent mieux résister au choc

Résultats Nb pousses / m 2 Diversité génotypique Temps de récupération Le temps de récupération est plus faible pour les parcelles les plus diversifiées Pas dû à seulement quelques souches résistantes (3 mois après broutage, pas dominance dun génotype particulier) Lauteur suggère au vu des résultats que la récupération est principalement due à la résistance et au pousses restantes plutôt quà la résilience

Résultats Conséquences pour lépifaune Directement dépendante de la densité des pousses ( et donc des pousses restantes) Cependant pas de lien entre diversité et densité avant les événements de perturbation Donc si lépifaune est dépendante de la densité en pousses de Z.marina sa biomasse devrait être plus élevée pour les parcelle à forte diversité génotypique après perturbation Cette hypothèse est confirmée par les résultats et test statistiques Cela peut sexpliquer entre autre que les Z.marina fournissant un habitat, plus cette dernière est dense, plus lhabitat disponible est vaste et donc colonisable par les épibiontes, qui de plus, fournis un abris contre les prédateurs

Résultats Influence sur les ressources [NH 4 +] inversement proportionnel à la diversité génétique de parcelles où sont faites les mesures Une diversité plus élevée permettrait un meilleur prélèvement des ressources ? Autres facteur entrants en jeu ? Vitesse de régénération ? Difficultés pour conclure car peu de données dues au fait quil ny a pas eu détudes des mécanismes sous – jacents de luptake de nutriments (sous la matte)

Résultats comparatifs Reusch et al. (2005) Ecosystem recovery after climatic extremes enhanced by genotypic diversity Etude dans le sud de la mer Baltique sur le rôle de la diversité génétique dans le fonctionnement de lécosystème à Z.marina Période de suivi à englober lété 2003 : anomalie thermique mortalité massive chez les benthontes Ici aussi, les systèmes avec une diversité importante résistent mieux à la perturbation

Effet positif de la diversité sur tous ces paramètres Résultats comparatifs

Croissance très variable des différentes souches de Z.marina au sein des différentes parcelles

Conclusions Ces résultats nous montre que la diversité génétique contribue à lamélioration de la résistance des communautés de Z.marina face aux perturbations Cette diversité représente une assurance biologique contre les fluctuations des systèmes Remarque : attention aux potentiels de chaque souches effets sur la sélection naturelle ? Sachant que limpact humain sur la perte de diversité est important, il est désormais nécessaire de prendre en compte le facteur diversité Notamment dans les actions de conservations et de réimplantation des herbiers Recommandations clés pour la préservation des espèces face aux perturbations à venir