Impacts potentiels du changement climatique sur les ... · Salmo trutta 1 * [CO2] (1980-1990) ......
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Didier PontCemagref – Antony HBAN
Impacts potentiels du changement climatique sur les communautés et les populations piscicoles :
Bilan des programmes GICC
Prog. AQUABIO (MEED GICC 2001-2003)
Didier PONT Séminaire Onema – programme GICC (MEEDDAT) 29-30 Juin 2009
Prog. GICC 2 (2007-2009). Dyn. Pop. Poissons
AO Impact Changement Climatique IFB GICC (2004-2006)
Prog. GICC 2 (2007-2009). Dyn. Pop. Poissons
Cemagref (UR HBAN, UR HYAX), Bordeaux (UR EPBX)
CNRS-Univ. Lyon (UMR 5558)
Changement Global et
Stratégies Démographiques des Populations Piscicole s
Didier PONT Séminaire Onema – programme GICC (MEEDDAT) 29-30 Juin 2009
IRD (UR 131)
INRA-Agrocampus Ouest Rennes ESE (Ecol. Santé Ecost.) (UMR EQHC) INRA UMR-Univ. Pau et Pays de l’Adour (ECOPBIOP)
SAUMON - CHABOT - AFRIQUE DE L’OUEST
Climat et écosystèmes aquatiques
Précipitations Température de l’air
Pédogénése
Production végétale
Température de l’eau
Géomorphologie (Erosion / Sédimentation)
Débits liquidesFlux solides
Apports organiquesGéo
logi
eLi
thol
ogie
BA
SS
IN V
ER
SA
NT
Cours d’eau
CLI
MAT
Didier PONT Séminaire Onema – programme GICC (MEEDDAT) 29-30 Juin 2009
végétale
Productionbiologique
Apports organiquesEléments dissousG
éolo
gie
Lith
olog
ie
BA
SS
IN V
ER
SA
NT
Cours d’eau
His
toire
Bio
géog
raph
ique
Richesse locale
Dynamique desPopulations
HABITAT RESSOURCES
Peuplement local
Filtresenvironnementaux
InteractionsBiotiques
Pool régionald’espèces
Modification potentielle des aires de distributions
Evitement
Adaptation
( Fragmentation des habitats )
Plasticité des traits d’histoire de vie
Réponses biologiques au changement global
Didier PONT Séminaire Onema – programme GICC (MEEDDAT) 29-30 Juin 2009
Adaptation
Évolution vers une résistance plus forte
Interactions biotiques
Mécanismes de régulation densité-dépendant
Interactions écologiques
Ives and Gilchrist (1993); Root and Schneider (1995); Kareiva et al. (1993); Hoffman and Blows (1993); Hanski and Gilpin, 1997); Lawton (2000).
Occurrence ~ Surface pêchée + +
CorrectionEffort d’échantillonnage
Habitat local
Sup. drainéePente
Température de l’air
Température moyenne hiverTempérature moyenne été
Modification potentielle des distributions à large échelle«Correlative bioclimatic models »
Didier PONT Séminaire Onema – programme GICC (MEEDDAT) 29-30 Juin 2009
GLM modeling technics. Model validation using cross validation and Kappa Index
Sites peu perturbés(suivis ONAMA)
Salmo trutta
1 * [CO2](1980-1990)
Modélisation des modifications potentielles de la distribution de la truite
Hiver: + 0.54°CEté: + 1.06°C
Hiver: + 1.07°CEté: + 2.12°C
Prédictions sur l’ensemble du réseau français ( ~ 65 000 km, 8467 tronçons)
Didier PONT Séminaire Onema – programme GICC (MEEDDAT) 29-30 Juin 2009
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1
Probabilité de présence
Présence: 45 900 km
Perte potentielle d’habitat: 16 %
Perte potentielle d’habitat : 33 %
Modèles de type CEM (Climate Envelop Models)Prédictions climatiques Modèle ARPEGE (Météo-France)Pont et al. 2006. Progr. MEEDDAT-GICC IFB
Ex Cottus gobio1 * [CO2]
(1980-1990)
~ 1.25 * [CO2](~ 25-30 ans)
Prédictions sur l’ensemble du réseau français ( ~ 65 000 km, 8467 tronçons)
Présence: 49 100 km
Hiver: + 0.54°CEté: + 1.06°C
Hiver: + 1.07°CEté: + 2.12°C
Didier PONT Séminaire Onema – programme GICC (MEEDDAT) 29-30 Juin 2009
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1
Probabilité de présence
~ 1.50 * [CO2](~ 50-60 ans)
Présence: 49 100 km
Perte potentielle d’habitat: 37 %
Perte potentielle d’habitat : 77 %
Situation actuelleSituation actuelle
Relations entre températures mensuelles de l’eau et de l’air
Tem
p. E
au o
bser
vée
0 2 4 6 8 10 12 14
02
46
810
1214
Hiver
Temp. Air observ ée
10 12 14 16 18 20 22 24
1012
1416
1820
2224
Eté
Temp. Air observ ée
R2 = 0.59 R2 = 0.20
Tem
p. E
au o
bser
vée
0 2 4 6 8 10 12 14
02
46
810
1214
Hiver
Temp. Air observ ée
10 12 14 16 18 20 22 24
1012
1416
1820
2224
Eté
Temp. Air observ ée
R2 = 0.59 R2 = 0.20
Tem
p.E
au(°C
) 10
20T
emp.
Eau
(°C)
1020
Didier PONT Séminaire Onema – programme GICC (MEEDDAT) 29-30 Juin 2009
Temp. Air observ ée Temp. Air observ éeTemp. Air observ ée Temp. Air observ ée
0 2 4 6 8 10 12 14
02
46
810
1214
10 12 14 16 18 20 22 24
1012
1416
1820
2224
Tem
p. E
au o
bser
vée
Temp. Air corrigée (modèle) Temp. Air corrigée (modè le)
R2 = 0.61 R2 = 0.56
0 2 4 6 8 10 12 14
02
46
810
1214
10 12 14 16 18 20 22 24
1012
1416
1820
2224
Tem
p. E
au o
bser
vée
Temp. Air corrigée (modèle) Temp. Air corrigée (modè le)
R2 = 0.61 R2 = 0.56
Suivi in-situ de la température des cours d’eau (prog. ONEMA)
Temp Air (°C)
0 10 20
0
Temp Air (°C)
0 10 20
0
12 14 16 18 20 22 24
0.0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
Truite (Salmo trutta)
12 14 16 18 20 22
0.0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
Ablette (Alburnus alburnus)P
roba
bilit
é de
pré
senc
e
Intervalle de confiance
Erreur de prédiction
Modèles glm. Profils marginaux.
Didier PONT Séminaire Onema – programme GICC (MEEDDAT) 29-30 Juin 2009
Température estivale12 14 16 18 20 22 24
0.0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
Saumon (Salmo salar)
12 14 16 18 20 22 24
0.0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
Chabot (Cottus gobio)
Pro
babi
lité
de p
rése
nce
Données historiques
Louis Léger(1866-1948)
Authors (s) District/river Scale(ANONYMOUS, 1945) Haute-Saône 1/ 200 000(DORIER, 1955) Drôme 1/ 200 000(DORIER, 1956-1957) Ardèche 1/ 200 000(HESSE & PARIS, 1924) Côte-d'Or -1 1/ 100 000(HESSE & PARIS, 1927) Côte-d'Or -2 1/ 100 000(KREITMANN, 1932) Rhône 1/ 500 000(LEGER, 1910b) Furon 1/ 50 000(LEGER, 1910c) Ruisset 1/ 50 000(LEGER, 1924) Isère 1/ 200 000(LEGER, 1927) Ain 1/ 200 000(LEGER, 1934) Hautes-Alpes 1/ 200 000(LEGER, 1942-1944) Savoie 1/ 200 000(LEGER, 1945-1948a) Rhône 1/ 200 000(LEGER & KREITMANN, 1931) Haute-Savoie 1/ 200 000(PERRIER, 1913) Romanche 1/ 100 000(PIRAUD, 1910) Roize et Vence 1/ 50 000
Didier PONT Séminaire Onema – programme GICC (MEEDDAT) 29-30 Juin 2009
G. Carrel (2002)
Chevesne(Leuciscus cephalus)
ConventionAgence RMC-Cemagref
Barbeau(Barbus barbus)
Didier PONT Séminaire Onema – programme GICC (MEEDDAT) 29-30 Juin 2009
correctly classified 0.8048presence correctly classfied 0.43712575absence correctly classified 0.93886463
No Yes
No 1033 85
Yes 52 80His
toric
al
occu
rren
ce
Predicted Occurrence
146188
56860
No Yes
No 1033 85
Yes 52 80His
toric
al
occu
rren
ce
Predicted Occurrence
8052
851033
correctly classified 89.0%presence correctly classified 60.6%absence correctly classified 92.4%
- espèce d’eau fraîche commune- territoriale
Fécondité
Age à la reproduction (de 3 à 1 an)
Effet d’un accroissementde 2-3 degrés
Echelle du réseau hydrographique
Influence de la température sur les stratégies démographiques du chabot ( Cottus gobio)
Didier PONT Séminaire Onema – programme GICC (MEEDDAT) 29-30 Juin 2009
- territoriale - régulation densité-dépendante- espèce peu manipulée
(de 3 à 1 an)
Croissance juvéniles
Croissance adultes
Longévité maximale(de 7 à 5 ans)
Temps de génération(de 4.2 ans à 2.6 ans)
Un accroissement thermique de 2-3 °C favorise l’allocation à la reproduction au détriment de la c roissance
C1
C11
C2
C6
C3
C5
C10
C4
C9
C8
C7
C13C12
A S OJJMAMFJDNOS
Youngs(0-1 an)
Adults(> 2 ans )
Young (0-1 an)
Adults(> 2 ans)Adults survival
Reproduction
EggsFecondity
Larvae
ECLOSION PASSIVEDISPERSION
Larval survival
Year t Year t + 1
Young survival
ACTIVEDISPERSION
A S OJJMAMFJDNOS
Youngs(0-1 an)
Adults(> 2 ans )
Young (0-1 an)
Adults(> 2 ans)
Young (0-1 an)
Adults(> 2 ans)Adults survival
Reproduction
EggsFecondity
Larvae
ECLOSION PASSIVEDISPERSION
Larval survival
Year t Year t + 1
Young survival
ACTIVEDISPERSION
ACTIVEDISPERSION
UMR 5558. CNRS Lyon - Cemagref Approche matricielle
Didier PONT Séminaire Onema – programme GICC (MEEDDAT) 29-30 Juin 2009
0
50
100
150
200
250
C1 C2 C3 C4 C5 C6 C7 C8 C9 C10 C11 C12 C13
Densities (ind.m-2)SimuléesObservées
Densités observées et simulées de chabot par compartiment
Population t Population t + 1Population t Population t + 1Density-dependance feedback
Dispersion vs survie ?
Chaumot A., M. Milioni, A. Abdoli, D. Pont & S. Charles (2006, Ecological Modelling)
UMR 5558. CNRS Lyon - Cemagref Modèle Individu-centré
Simulation:
+ 2 °C sur 50 ans
Tem
péra
ture
Start
Initialize population
Mortality
Growth
Density Ind.
Age
Length
Fecundity
Stages
If adult
If juvenile
Modification densités et structures d’age
Didier PONT Séminaire Onema – programme GICC (MEEDDAT) 29-30 Juin 2009
Transitions entre classes d’age.
Charles S., Subtil F., Kielbassa J & D. Pont (2008). Ecological ModellingKielbassa J., M.L. Delingnette-Muller, D. Pont & S. Charles (C.J.A.S.F. Submitted)
Modification densités et structures d’age
Modèle de croissance incluant la température
Conclusion
Une approche nécessairement interdisciplinaire(Macroécologie, Bio-démographie, Génétique, Ecophysiologie
Meilleure connaissance des regimes thermiques de l’eau
Se focaliser sur les 20-30 ans à venir (réchauffement ~ 1-2°C)- Echelles régionales- Incertitudes associées aux simulations
Didier PONT Séminaire Onema – programme GICC (MEEDDAT) 29-30 Juin 2009
Changement climatique et bon état écologique (Prog. Européen WISER)
Toujours considérer l’ensemble des perturbations humaines:
Interactions entre pressions chimiques, hydromorphologiqueschangement climatique
- Incertitudes associées aux simulations