Suivi de la récupération écologique en temps réel grâce à la génomique : impact d’un tremblement de terre de forte magnitude sur le varech intertidal
Proposé par éditeur le 2 mai 2024.
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Figure 1: Photo taken shortly after the 2016 Kaikōura earthquake, with many dead D. antarctica within the uplifted intertidal zone.
Par : Félix Vaux
Quand quelqu’un vous demande de penser à un événement de perturbation écologique à grande échelle, à quoi pensez-vous ? Feux de forêt, glissements de terrain ou inondations ? De telles catastrophes viennent facilement à l’esprit car leurs effets sur les écosystèmes se superposent souvent aux menaces qu’elles font peser sur la société humaine. Un exemple moins évident est le soulèvement sismique le long des côtes. Ici, la zone intertidale précédente est soulevée hors de la mer et les organismes intertidal à mobilité limitée sont laissés au sec pour périr hors de l’eau. Dans le même temps, le terrain auparavant submergé sous les vagues est soulevé pour former une nouvelle zone intertidale. Le résultat global est la dévastation de la plupart des organismes marins intertidal et des habitats vacants dans la zone intertidale nouvellement formée, mûre pour une nouvelle colonisation.
En 2016, un séisme dévastateur de forte ampleur (7,8 Mw) a frappé le centre de la Nouvelle-Zélande (Aotearoa). Le littoral de la région de Kaikōura a été soulevé de manière chaotique, certains rivages s’élevant jusqu’à 6 m ! Le long du littoral, des étendues d’algues indigènes ont été dévastées par ce soulèvement – y compris la charismatique macroalgue brune. Durvillaea antarctique (en particulier la lignée « NZ North »). Également connu sous le nom de varech du sud ou rimurapa en Te Reo Māori, D. Antarctique est une grande algue (poussant souvent > 10 m de long !) qui prospère dans les zones intertidales exposées de toute la Nouvelle-Zélande et fournit un habitat précieux à de nombreux invertébrés et algues épiphytes. Notamment, D. Antarctique a des structures en forme de nid d’abeilles dans ses frondes, qui permettent aux individus de se déplacer en radeau et de se disperser sur de longues distances lorsqu’ils se détachent des rochers.
Peu de temps après le tremblement de terre de 2016, nous nous sommes rendus dans la zone de soulèvement et avons échantillonné de nombreux individus de D. Antarctique qui a péri à cause du soulèvement tectonique. Ces échantillons représentaient les populations d’avant le soulèvement D. Antarctique. Au cours des quatre années suivantes, nous avons revisité la région et échantillonné de nouvelles recrues D. Antarctique qui ont colonisé la zone intertidale nouvellement formée. Nous avons également échantillonné des populations plus larges du centre de la Nouvelle-Zélande qui n’ont pas été touchées par le tremblement de terre.
Figure 2: Photo taken during fieldwork collections for D. antarctica, years after the earthquake, showing new recruits of D. antarctica growing in the new intertidal zone.
À l’aide du séquençage génomique (génotypage par séquençage), nous avons étudié la diversité génétique parmi les populations avant et après le soulèvement. Plus précisément, nous avons utilisé le tremblement de terre comme une expérience naturelle pour étudier les processus de recolonisation. Nous étions particulièrement intéressés à savoir si de nouveaux génotypes venus de plus loin avaient réussi à s’établir dans la zone de soulèvement.
Figure 3: Not all fieldwork! A photo of an electrophoresis gel used for one of the genotyping-by-sequencing libraries. Hundreds of individuals across 17 locations were sequenced for the study.
Nos résultats génomiques indiquent qu’au cours des quatre premières années, très peu de changements se sont produits dans la structure de la population. Ce résultat semble déroutant au premier abord, mais ces découvertes sont les premiers « instantanés » d’un processus de recolonisation en cours qui prendra probablement des centaines d’années. À l’aide de la modélisation de la connectivité océanographique, nous estimons également que la dispersion vers le nord est la plus probable pour l’espèce, ce qui concorde avec les résultats d’un nombre modeste de disperseurs probables.
Figure 4: Figure 3 from the paper, showing our sampling across central New Zealand (a), the lack of significant genetic change between the pre- and post-uplift populations of D. antarctica (b), and our estimates for oceanographic connectivity that indicated that northbound dispersal should dominate (c). See the paper for a full explanation.
Premièrement, des recherches de surveillance antérieures et nos propres travaux sur le terrain ont clairement montré que de nombreuses zones du littoral sont encore disparues et D. Antarctique n’a pas encore recolonisé toutes les sections du littoral qu’elle habitait auparavant. Dans ces régions, nous ne savons pas encore quels génotypes pourraient arriver – et le changement reste possible. Afin d’exploiter davantage cette expérience naturelle passionnante, les futurs chercheurs devront procéder à des échantillonnages continus sur plusieurs décennies.
Deuxièmement, le tremblement de terre de 2016 s’est produit sur une série complexe de lignes de faille avec des schémas de soulèvement inégaux et complexes sur les sites échantillonnés. Ainsi, bien que de nombreuses localités soient disparues, il y en a d’autres où D. Antarctique réussi à tenir dans les zones les plus basses des zones intertidales et subtidales peu profondes. Ces survivants sont souvent rares, mais ils ont clairement réussi à dominer le processus de recolonisation précoce sur les sites que nous avons échantillonnés. Dans de tels cas, il est donc logique que la diversité génétique n’ait pas encore changé de manière significative entre les populations avant et après le soulèvement.
Figure 5: Juveniles of D. antarctica growing in the new intertidal zone at one the sample locations.
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