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Mission aux Iles Kerguelen. © Inra, Philippe Gaudin / UMR ECOBIOP

L’écologie des poissons jusqu'au bout du monde #MissionKerguelen

Mission Kerguelen #1 : L’invasion d’une île de l’hémisphère sud par des poissons venus du Nord

Depuis plusieurs décennies, des chercheurs de l’Inra analysent les populations de poissons introduits dans l’archipel des îles Kerguelen, des terres exemptes, jusque dans les années 1960, de tout peuplement piscicole. Ils étudient les mécanismes de l’invasion de ces espèces, mais aussi leur évolution dans ces milieux vierges. Témoin avancé des impacts des changements climatiques sur les écosystèmes, les Kerguelen offrent aux chercheurs un terrain idéal pour anticiper les évolutions possibles dans d’autres écosystèmes. En 2016, une nouvelle mission les entraine sur ces terres volcaniques.

Mis à jour le 05/01/2017
Publié le 12/12/2016

L’archipel des Kerguelen, un jardin d’acclimatation grandeur sauvage

L’objectif de l’écologie évolutive est de décrire la variation que l’on peut observer dans les systèmes naturels à tous leurs niveaux d’organisation et de comprendre les mécanismes qui sont à l’origine de cette variation. Ces mécanismes sont particulièrement actifs lors d’une invasion biologique, puisque les nouveaux organismes arrivent dans un environnement, s’y adaptent, s’y développent et induisent (ou non) de nouvelles adaptations chez les organismes initialement présents. Ces recherches sont essentielles en écologie car les invasions biologiques sont, avec les changements climatiques, les deux principales causes de la régression massive et extrêmement rapide de la biodiversité actuellement observée sur terre, dans les milieux anthropisés.

De nombreuses espèces invasives introduites accidentellement ou volontairement sont étudiées sur l’archipel des Kerguelen : végétales comme les pissenlits, ou animales comme les chats, les poissons ou certains insectes. Il est intéressant d’y étudier ces phénomènes, car ces îles d’origine volcanique ont commencé à émerger il y a moins de 20 millions d’années. Elles ont été peuplées naturellement par des végétaux et animaux transportés par le vent et par la mer, qui n’ont pas tous pu s’installer du fait des conditions climatiques contraignantes. La diversité biologique native assez modeste,  bien que très originale, y simplifie donc l’étude des interactions écologiques.

 D’autres recherches s’intéressent à la connaissance et à la conservation d’espèces à valeur patrimoniale comme les manchots, les albatros, les éléphants de mer. Les espèces qui se sont installées au cours de ces 20 millions d’années ont suivi une trajectoire évolutive différente de celle d’autres territoires plus diversifiés et imposant des pressions de sélection différentes. Il y a donc de nombreuses espèces endémiques, comme des mouches et des papillons sans ailes. Pour ces dernières espèces, les individus les moins aptes au vol n’étaient pas forcément désavantagés sur ces territoires très ventés.

Enfin, des recherches sont déployées sur le changement climatique et ses conséquences (météorologie, glaciologie, suivi des satellites, etc.). Pour l’ensemble de ces recherches, le cas des Iles Kerguelen préfigure assez bien les changements qui ont débuté au Groenland, dans le grand nord Canadien et Russe, et peut-être bientôt en Antarctique.

 

Truites et saumons s’offrent la virginité des Kerguelen

Les prédécesseurs de l’unité de recherche ECOBIOP (Ecologie comportementale et biologie des populations de poissons, Aquapôle Inra Bordeaux-Aquitaine à Saint-Pée-sur-Nivelle) sont à l’origine des introductions de Salmonidés à Kerguelen. Dans les années 1950, l’objectif était de « valoriser ces terres vierges » et les rendre plus hospitalières pour l’homme.

C’est ainsi que 8 espèces de cette famille de poissons ont été introduites dans les eaux douces de l’archipel, alors vierges de tout peuplement piscicole, à partir d’œufs importés de France et déversés après éclosion à divers stades de croissance. Ces poissons adaptés aux eaux froides n’existent originellement que dans l’hémisphère nord. Trois espèces n’ont jamais pu s’implanter, et cinq autres ont réussi cette migration forcée et peuplent désormais les rivières d’une partie de l’île principale : la truite commune, le saumon Atlantique, l’omble chevalier, le saumon de fontaine et le saumon Coho. Cependant, seule la truite commune a vraiment réussi son acclimatation, et bien au-delà des espérances. 60 ans après les premières introductions, elle a maintenant colonisé 33 nouvelles rivières à partir des 12 rivières où elle a été introduite. Le saumon Atlantique s’est maintenu sur un seul de ses deux sites d’introduction, et il est désormais quasiment en voie d’extinction. Les 3 autres espèces vivent bien où on les a implantées, mais elles ne colonisent que très peu d’autres rivières.  

Ces rivières sont des petits fleuves côtiers séparés par la mer. Les colonisateurs, qui naissent toujours en eau douce, doivent donc passer par la mer pour changer de rivière. Les salmonidés ont tous cette capacité, avec plus ou moins de réussite selon les espèces et les milieux de vie. Ainsi, il a été observé que les premières truites communes introduites à Kerguelen ont commencé à peupler d’autres rivières dès la première génération, alors que leurs parents étaient issus de truites dites sédentaires élevées en pisciculture dans les Pyrénées Atlantiques. Pour mémoire, la truite commune est une espèce qui présente une diversité de formes, allant de la truite de rivière dite sédentaire, à la truite de lac et à la truite de mer, mais une seule femelle peut engendrer parmi sa descendance chacune de ces formes.

 

Les petits cercles représentent les estuaires des rivières vierges, les gros cercles noirs les lieux où elle a été introduite ou s’est naturellement implantée.. © Inra, Jacques Labonne / UMR ECOBIOP
Les petits cercles représentent les estuaires des rivières vierges, les gros cercles noirs les lieux où elle a été introduite ou s’est naturellement implantée. © Inra, Jacques Labonne / UMR ECOBIOP

Rassembler les indices et assembler les connaissances pour comprendre l’adaptation des poissons aux milieux

 

La colonisation rapide de nombreuses rivières par les truites, considérée à l’origine comme un succès, est en réalité une invasion biologique. Dès les premières introductions, les chercheurs impliqués, en bons ichtyologues, n’ont pas omis de recueillir quelques écailles sur chacun des individus capturés dès les premières introductions. Depuis, chaque fois qu’une truite est capturée, un prélèvement d’écaille est réalisé afin de déterminer des caractéristiques de son histoire de vie : son âge, son milieu de vie (eau douce ou mer) et ses périodes de reproduction. Les écailles forment des stries, comme les cernes des arbres, et leur espacement varie selon la croissance qui dépend des différentes périodes de la vie du poisson. De plus, les généticiens peuvent maintenant analyser les fragments d’ADN qui restent à la surface de ces écailles pour affiner les connaissances.

Les informations que l’on peut retirer d’une « lecture d’écaille » de truite. © Inra, Jacques Labonne / UMR ECOBIOP
Les informations que l’on peut retirer d’une « lecture d’écaille » de truite © Inra, Jacques Labonne / UMR ECOBIOP

Les chercheurs disposent ainsi une base exceptionnelle d’une cinquantaine de milliers d’échantillons qui permet de reconstituer l’histoire de cette invasion depuis 60 ans. Sans le savoir, les premiers chercheurs ont initié une expérience qu’il serait aujourd’hui impensable de mettre en place, notamment pour des raisons d’éthique : déclencher une invasion biologique dans le seul but de l’étudier !  Les chercheurs continuent donc à mobiliser ce terrain d’étude pour y chercher les informations qui permettront de mieux comprendre par quels mécanismes l’arrivée de nouvelles espèces dans un environnement peut conduire à une invasion et quelles sont ses conséquences pour la biodiversité native. L’intérêt de ces recherches dépasse donc largement le seul cadre de l’étude de la biologie et de l’écologie des salmonidés.

Une belle truite de mer prise à la ligne…. © Inra, Colin Buhariwalla / Acadia University
Une belle truite de mer prise à la ligne… © Inra, Colin Buhariwalla / Acadia University

Les changements climatiques, un des moteurs de l’évolution de l’archipel

L’archipel des Kerguelen est situé sur le front polaire Sud c’est-à-dire sur la zone de contact entre l’océan glacial antarctique et l’océan Indien. En quelques centaines de kilomètres  en remontant vers le nord, la température de l’eau varie rapidement de 4°C à près d’une vingtaine de degrés. L’évolution climatique impacte fortement la position de ce front et donc le climat de Kerguelen qui se modifie  rapidement. Les pluies et la neige sont moins abondantes, impliquant un recul de la calotte glaciaire environ 4 fois plus rapide qu’ailleurs sur terre. Cette évolution n’est pas uniquement liée à la température, mais au déplacement d’une cellule climatique qui amène les perturbations vers le sud de la convergence des eaux, ce qui a diminué drastiquement la pluviométrie.

Ces modifications ont pour conséquence le recul de la calotte glaciaire (Cook, -22% en 40 ans), ce qui permet à de nouvelles rivières de s’ouvrir à la vie piscicole. Dans l’hémisphère nord, les conséquences des perturbations climatiques devraient également être à l’origine de modifications similaires des milieux aquatiques au cours des prochaines décennies. Le site de Kerguelen permet donc d’anticiper ces évolutions et, pourquoi pas, d’en atténuer ou au moins d’en anticiper au mieux les conséquences négatives dans d’autres territoires.

Petit atelier au soleil, un jour de beau temps… Les truites sont mesurées, pesées et des écailles sont prélevées avant de les relâcher. © Inra, Colin Buhariwalla / Acadia University
Petit atelier au soleil, un jour de beau temps… Les truites sont mesurées, pesées et des écailles sont prélevées avant de les relâcher © Inra, Colin Buhariwalla / Acadia University

La mission 2016-2017

Depuis 1950, 67 missions scientifiques ont été organisées dans l’archipel. Elles portaient sur des sujets scientifiques très diversifiés. Le programme SALMEVOL a débuté en 2009. Il s’inscrit à la suite d’autres programmes qui ont débuté dès les premières tentatives d’introduction des salmonidés. Pour les chercheurs, la mission 2016-2017 vise plus particulièrement à suivre le déroulement de la colonisation de nouvelles rivières et étudier les mécanismes biologiques de l’adaptation de ces espèces à de nouveaux milieux. 

Les recherches sur le terrain permettent de réaliser des prélèvements dans certaines rivières pour répondre à de nouvelles questions de recherche sur l’adaptation et l’évolution, ou pour continuer à collecter des données dans le cadre d’expériences déjà en cours depuis quelques années. Ces prélèvements se limitent parfois à la simple constatation de l’absence ou de la présence d’une espèce. Dans d’autres cas, les chercheurs doivent faire un inventaire précis de la population en place, mesurer et peser tous les poissons capturés et leur prélever des écailles ou d’autres tissus avant de les remettre à l’eau. Pour capturer les poissons, les chercheurs utilisent la pêche à l’électricité et la pêche à la ligne. La première permet d’immobiliser les poissons sans les tuer et la seconde de prospecter les estuaires (la pêche électrique est impossible en eau salée en raison de la résistance de l’eau) ou les zones profondes inaccessibles à pied. Chaque truite capturée fait l’objet des prélèvements prévus puis est relâchée dans son milieu.

Cette mission vise également à mettre en place un réseau de récepteurs hydrophones immergés, qui mesurera en temps réel les mouvements, migrations et colonisation de truites préalablement pêchées et équipées de balises.

Le 1er décembre 2016, dans le cadre d’un projet de l’Institut Polaire Français (IPEV, programme SALMEVOL, 1041), qui prend en charge l'acheminement des chercheurs et assure la logistique sur le terrain, un chercheur de l’Inra Bordeaux-Aquitaine, Jacques Labonne, accompagné de deux collègues Norvégien et Canadien partent pour une mission de 4 mois sur les Kerguelen. Vous pourrez suivre au fil de l’eau sur notre site leur mission sur ces terres tempétueuses…

 

Pêche de truites à l’électricité. © Inra, Christian Petit
Pêche de truites à l’électricité © Inra, Christian Petit

Contact(s)
Contact(s) scientifique(s) :

Suivez nos chercheurs aux Kerguelen!

> Vous pouvez retrouver l'ensemble des épisodes de la mission Kerguelen dans ce dossier

Ils vivent aussi l’aventure aux Kerguelen

> Blog de Colin Buhariwalla, Acadia University

> Blog de Jan Grimsrud Davidsen, NTNU Museum

> Blog de Alexandrine Civard-Racinais, journaliste et écrivaine