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De nombreux travaux sur l’impact du changement climatique actuel sur la biodiversité observent ou prévoient d’importants changements dans la composition, le fonctionnement des communautés et la dynamique (spéciation – extinction) des espèces. Les recherches de ce domaine scientifique visent à étudier les effets à court et long terme, ainsi que les effets passés, des changements climatiques sur la biodiversité en milieu terrestre et en milieu marin, avec un accent particulier sur les modèles biologiques et écologiques pris en région des Hauts-de-France.
Pour le prochain quinquennal, les recherches de ce domaine scientifique seront toujours organisées selon deux axes :
- L’axe 1 "Pollution des milieux et effets sur les organismes et les écosystèmes" intégrera les collaborations relatives à l'étude de la distribution des polluants au sein des écosystèmes terrestres (milieu d’eau douce ou estuarien avec une attention particulière au niveau des interfaces solide/liquide des fleuves et leur embouchure), et de l'impact de ces polluants sur les organismes et les communautés ainsi que leur résilience. En ce qui concerne l'impact des polluants sur les organismes, un effort important sera mené pour exploiter la disponibilité de séquences de génomes entiers, de méthodologies de séquençage à haut débit, et de compétences importantes en interne pour l'utilisation d'outils bio-informatiques performants, afin d'identifier les gènes et/ou régions génomiques impliquées dans l'adaptation à ces polluants. Des approches expérimentales en conditions contrôlées seront menées notamment sur l'évolution de la tolérance aux éléments traces métalliques chez les végétaux, et sur l'impact des conditions micro-climatiques variables mais également de la charge en polluants sur la dynamique des communautés de la faune du sol (notamment la mésofaune) et de leurs traits de vie. En effet, les invertébrés du sol jouent un rôle majeur dans la dynamique des écosystèmes, notamment au travers de leur action de dégradation des litières qui permet un retour des nutriments dans le sol.
- L’axe 2 "Changements climatiques et impact sur les écosystèmes et la biodiversité" concerne d'une part la caractérisation des changements climatiques et de leurs conséquences sur les propriétés de l'environnement abiotique (sol, eau et sédiment), et d'autre part l'étude des patrons et des processus impliqués dans la dynamique de la biodiversité en se focalisant sur la relation avec les changements climatiques. L'orientation stratégique visée est de développer d'une part les approches de modélisation de la dynamique de la biodiversité en relation avec les changements climatiques, et d'autre part l'intégration des données issues d'observations directes (travail de terrain ou expérimentations en serres ou laboratoire) ou indirectes (inférences à partir de données moléculaires).
Un nouveau volet concerne l'étude des interactions entre plantes et pollinisateurs comme témoins de l'impact des changements climatiques sur le fonctionnement des communautés. En effet, la disponibilité des ressources florales peut être altérée par les changements climatiques et la modification de l’usage des sols ; de même les modifications climatiques en synergie avec d’autres forçages anthropiques comme la pollution de l’air sont susceptibles d’affecter la survie des communautés de pollinisateurs. Les impacts sanitaires et écologiques lors d’évènements climatiques extrêmes peuvent être majeurs en particulier en environnement urbain. Ce volet visera donc à évaluer les impacts potentiels des changements climatiques le long d’un gradient d’urbanisation et donc d’un possible gradient thermique (effet d’ilot de chaleur) et d’anthropisation sur les réseaux d'interactions mutualistes plantes/pollinisateurs.
Un autre volet concerne l'étude des mécanismes d’adaptation à l'échelle d'espèces individuelles à travers (1) l’analyse de l’immunocompétence d'espèces pollinisatrices du genre Bombus le long d’un gradient urbain, utilisant ici l'immunocompétence comme un biomarqueur de sensibilité aux changements environnementaux (observations directes et approches expérimentales), et (2) l'exploration du lien entre le système de reproduction des espèces végétales et leur sensibilité aux changements anthropiques (approches expérimentales et inférences à partir de données moléculaires).
Un troisième volet concerne l'étude de l'impact des changements climatiques sur la dynamique de la biodiversité au travers de l'étude du processus de spéciation. En effet, la diversité mesurée par le nombre d’espèces actuelles est le résultat d’une dynamique qui combine à la fois des processus à l’origine de nouvelles espèces (les événements de spéciation) et d’autres processus réduisant ce nombre (les extinctions). Les taux contemporains d’extinction mesurés par la réduction du nombre des espèces ou par la réduction en cours des tailles des populations se révèlent être élevés chez les plantes comme chez les animaux. Si les facteurs responsables des extinctions commencent à être bien définis, nos connaissances sur les dynamiques de spéciation sont davantage embryonnaires, nous empêchant de percevoir les conséquences sur le long terme des changements globaux rencontrés actuellement. L’objectif de ce volet consiste donc à explorer les contributions des facteurs génomiques, géographiques et environnementaux sur l’apparition de nouvelles espèces. Ces facteurs seront étudiés aux différentes échelles de temps évolutives où le processus de spéciation a lieu, en combinant à nouveau diverses approches.
Les AAP IRePSE dans ce domaine scientifique pourront être liées aux WP3, WP4 et WP5 du CPER CLIMIBIO et permettre de poursuivre les collaborations initiées ou d’en développer de nouvelles au regard des avancées faites dans le cadre du CPECLIMIBIO. Ce volet du programme est dédié à l’étude intégrée des impacts du changement climatique en cours et d’autres forçages d’origine anthropique sur la biodiversité, sur la santé humaine, et sur les socio-écosystèmes.
Animateurs d'axe :