Species responses to climate change and landscape fragmentation : the central role of dispersal
Réponses des espèces aux effets combinés du réchauffement climatique et de la fragementation de l'habitat : le rôle central de la dispersion
Résumé
Contemporary climate change is leading to population extinction, range shift and composition changes. Dispersal shapes these two last responses by allowing colonization of new habitats and by affecting population composition through gene flow. Depending on its adaptiveness, dispersal can promote or hinder local adaptation and modify the relative influence of phenotypic plasticity and evolutionary adaptation in population phenotypic change. However, landscape fragmentation hampers dispersal, affecting both population responses to climate change, and modifying the relative influence of the different processes involved in these responses. The aim of this PhD was to understand how population responses to climate change could be influenced by landscape fragmentation and by dispersal. By monitoring lizards inhabiting experimental populations where both climatic conditions and connectivity among them were manipulated, we demonstrated that connectivity among populations buffered climate change effects on population dynamics and phenotypic composition. We found that dispersal decisions depended on multiple intrinsic and extrinsic factors allowing to reduce the influence of warmer climate on population dynamics, but decreasing population density in cooler climate. Surprisingly, we also found that dispersal could modify the strength and direction of climate-dependent selection pressures on phenotypes. As a consequence, selection and dispersal acted in synergy to counteract the plastic response of the individuals. When integrated into a model, similar adaptive dispersal behavior strongly altered predictions of species persistence under climate change. We indeed found that adaptive dispersal promoted species range shift and reduced extinction probability compared to a model where dispersal was random (i.e.independent of intrinsic and extrinsic factors). Rather than considering dispersal as a neutral process, our results highlighted the importance to consider it as a complex mechanism shaped by multiple factors and able to drive population responses to climate change. Our results further suggest that fragmentation could strongly increase the influence of climate change on populations and may therefore precipitate their extinction. We thus call for a better integration of dispersal and landscape structure when studying population responses to climate change.
Le changement climatique actuel entraine l'extinction de populations ainsi que des changements dans leur aire de répartition et leur composition. La dispersion impacte ces deux dernières réponses puisqu'elle permet de coloniser de nouveaux habitats et influence la composition des populations au travers du flux de gènes. En fonction de son adaptativité, la dispersion peut promouvoir ou réduire l'adaptation locale et modifier l'importance relative de la plasticité phénotypique et de l'adaptation génétique dans le changement de composition phénotypique des populations. Cependant, la fragmentation du paysage entrave la dispersion, affectant les deux réponses des populations au réchauffement et modifiant l'influence relative des différents processus impliqués dans ces réponses. Le but de cette thèse était de comprendre comment les réponses des populations au changement climatique pouvaient être affectées par la fragmentation du paysage et la dispersion. En suivant des populations de lézards distribuées dans un système expérimental permettant de manipuler simultanément les conditions climatiques et la connectivité entre habitats, nous avons démontré que la connectivité réduisait les effets du réchauffement sur la dynamique et la composition des populations. Nous avons observé que les décisions de dispersion étaient influencées par des facteurs intrinsèques et extrinsèques permettant de réduire l'influence d'un climat plus chaud sur la dynamique des populations, mais en réduisant également la densité des populations en climat plus froid. Etonnamment, nous avons aussi trouvé que la dispersion pouvait modifier la force et la direction des pressions de sélections agissant sur les phénotypes. Les actions conjointes de la dispersion et de la sélection contrebalançaient ainsi la réponse plastique des individus. En les intégrant dans un modèle, des décisions de dispersion adaptative similaires avaient une forte influence sur la persistance prédite des espèces face au réchauffement. En effet, nous avons démontré que la dispersion adaptative favorisait le changement d'aire de répartition des populations et réduisait leur risque d'extinction, en comparaison à un modèle avec dispersion aléatoire (indépendante de facteurs intrinsèques et extrinsèques). Plutôt que de considérer la dispersion comme un processus neutre, nos résultats soulignent l'importance de la considérer comme un mécanisme complexe, façonné par de multiples facteurs et capable de déterminer les réponses des espèces au changement climatique. Nos résultats suggèrent que la fragmentation pourrait fortement augmenter l'influence du changement climatique sur les populations et précipiter leur extinction. Nous appelons donc à une meilleure intégration de la dispersion et de la structure du paysage dans les études sur les réponses des populations au changement climatique.
Origine : Version validée par le jury (STAR)
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