Aspects structurels et fonctionnels de la biodiversité des peuplements de poissons

The structural and functional aspects of fish diversity

Department of Wildlife and Fisheries Sciences, Texas A&M University, College Station, Texas 77843-2258, USA.

Résumé

Cet article passe brièvement en revue les relations existant entre la biodiversité des peuplements de poissons et leur fonctionnement écologique. La biodiversité et la structure des peuplements peuvent être décrites, à l'échelle locale, en termes (1) de diversité phylogénétique, (2) de structure des populations, (3) de stratégies démographiques, (4) de diversité morphologique, (5) et de diversité trophique. Un défi majeur est de déterminer les relations qui existent entre la structure des populations et des peuplements et le fonctionnement des peuplements et des écosystèmes. La structure phylogénétique d'un peuplement résulte de l'interaction entre colonisation, extinction et évolution. En dépit du fait que ces facteurs opèrent sur une vaste gamme d'échelles spatiales et temporelles, de grands progrès ont été réalisés dans la modélisation des processus qui sont à la base de la structure génétique et phylogénétique des populations et des peuplements. Les modes de reproduction des poissons sont très variés, et la définition de guildes de reproduction et de stratégies démographiques permet de poser le cadre dans lequel les aspects structurels et fonctionnels peuvent être étudiés. Des études théoriques et empiriques mettent en évidence de fortes relations entre les stratégies démographiques, les variations environnementales et la dynamique des populations. Les poissons présentent une grande diversité morphologique qui, à l'échelle du peuplement, tend à augmenter avec la richesse spécifique. Des relations reliant la morphologie et l'écologie, en termes de fonction et de performance dans l'utilisation du milieu, ont été établies, mais dans certains cas, les tendances prédites sont masquées par des biais d'échantillonnage et la flexibilité du comportement en réponse à la variabilité environnementale. Le spectre des stratégies trophiques manifesté par les poissons est large, au niveau inter-spécifique, mais également souvent au niveau intra-spécifique, particulièrement durant l'ontogenèse. La structuration en guildes trophiques est plus complexe dans les peuplements comprenant beaucoup d'espèces. Le partage des ressources alimentaires est généralement perceptible quand les régimes sont examinés sur une période de temps suffisamment longue pour gommer les variations de disponibilité des ressources. La structure et le fonctionnement des réseaux trophiques est variable dans l'espace et dans le temps, et des maillons biotiques et abiotiques peuvent être fortement affectés par les poissons. La gestion des peuplements de poissons au sein d'une biosphère en modification nécessite des informations accrues sur les liens existant entre la diversité biologique et l'habitat, une meilleure connaissance des facteurs qui sont à l'origine des tendances observées, et le développement de modèles qui prédisent les relations entre structure et fonctionnement écologique.

Abstract

This paper briefly reviews relationships between fish biological diversity and ecological function. Local biodiversity and community structure can be viewed in terms of (1) phylogenetic diversity, (2) population structure, (3) life-history strategies, (4) morphological diversity, and (5) trophic diversity. A major challenge is to determine relationships between population/community structure and community/ecosystem function. Phylogenetic community structure is derived from the interaction between colonization, extinction, and evolution. Despite the fact that these factors operate over a broad spectrum of spatial and temporal scales, great progress has been achieved in modeling the processes giving rise to genetic/phylogenetic structure. Fish reproductive modes vary greatly, and reproductive guilds and life-history strategies provide frameworks that permit analysis of structure and function. Theory and empirical study reveal strong relationships between life-history, environmental variation, and population dynamics. Fishes display great morphological variation, and at the community-level, morphological diversification tends to increase with species richness. Relationships between morphology, mechanical function, and ecological performance have been established, but in some cases predicted patterns have been obscured by sampling limitations or by behavioral flexibility in response to environmental variation. A great breadth of feeding strategies exists among and often within fish species, particularly during ontogeny. Guild structure is more complex in more species-rich communities, and food partitioning generally emerges when diets are examined over time intervals sufficiently long to bracket fluctuations in resource supplies and demand. Food-web structure and function vary over time and space, and fishes can strongly affect both biotic and abiotic components of aquatic systems. Management of fishes in a changing biosphere requires further documentation of diversity in relation to habitat, improved understanding of factors causing observed patterns, and development of models that predict relationships between the elements of ecological structure and function.