Dynamique des populations de coraux scléractiniaires en milieu insulaire fragmenté (Polynésie française) : importance des traits d’histoire de vie, susceptibilité aux perturbations naturelles, et implications pour la trajectoire des populations et la résilience des récifs coralliens

Les recifs coralliens sont soumis a une augmentation de la frequence, de l’intensite et de la diversite des perturbations qui menacent la persistance des populations de coraux, ainsi que celle des especes qui y sont associees. Les recifs de l’archipel de la Societe en Polynesie francaise ont recemment connu deux perturbations majeures, une explosion demographique de l’etoile de mer corallivore Acanthaster planci et un cyclone. Dans ce contexte, ce programme de recherche a porte sur l’etude de la dynamique des populations de coraux et des principales communautes qui y sont associees sur la pente externe des iles de Moorea et de Raiatea. Les dynamiques des populations coralliennes et des communautes recifales sont gouvernees par une combinaison de facteurs intrinseques propres aux especes (e.g., taux de recrutement, vitesse de croissance, taux de mortalite, et susceptibilite aux facteurs de regulation) et de facteurs extrinseques caracteristiques de leur environnement (e.g., qualite de l’habitat, degre de stress biotique et abiotique, frequence et intensite des perturbations). En Polynesie francaise, ces dynamiques sont fortement orientees par les perturbations naturelles de grandes ampleurs qui influencent fortement la taille, la structure et la composition des communautes. Le premier volet de ce doctorat evalue l’impact de deux perturbations successives, l’explosion demographique d’Acanthaster et le cyclone, sur la dynamique des communautes recifales, et les consequences sur la diversite et l’abondance des especes. Cette premiere partie permet notamment de qualifier les modalites d’action de ces perturbations, ainsi que de quantifier leurs effets a differentes echelles spatiales et temporelles. Sur chacune des iles etudiees, les densites d’Acanthaster ont d’abord ete observees sur une localite relativement restreinte a la base du recif de la pente externe, ou les predateurs ont fortement extirpe les populations coralliennes avant de se propager successivement aux sites et profondeurs adjacents, propageant ainsi progressivement la proliferation a l’ensemble du systeme recifal insulaire. De meme, les Acanthaster ont montre des preferences alimentaires marquees selon les taxa coralliens, avec les genres Acropora, Montipora, autres genres scleractiniaires et Pocillopora ont ete preferentiellement devores avant que ces predateurs n’impactent significativement le genre Porites. Le passage du cyclone a montre relativement peu d’impact sur le recouvrement corallien sur des recifs deja fortement affectes par les Acanthaster, mais a cependant fortement degrade la structure physique des habitats recifaux auxquels sont infeodees de nombreuses especes. Dans l’ensemble, le declin corallien a resulte en une augmentation de la couverture en turf algal suite a une liberation de la pression de competition sur le substrat, et s’est repercute dans le reseau trophique avec un effondrement des assemblages de poissons corallivores (famille Chaetodontidae) et, a l’inverse, un certain essor des assemblages de poissons herbivores (famille Scaridae). Cette reponse de l’ecosysteme, en termes de remaniement des assemblages de consommateurs en faveur de la regulation algale et la recuperation corallienne, semble caracteriser un ecosysteme a fort potentiel de resilience. Cependant, l’ampleur exceptionnelle des deux recentes perturbations, et la derive progressive de la structure des communautes coralliennes face a la recurrence des perturbations, s’averent preoccupantes quant au maintien des services ecologiques et de la diversite des recifs de la Polynesie francaise. Le second volet de ce manuscrit examine plus specifiquement la dynamique des populations de coraux, sa variabilite spatiale et temporelle, et son lien avec les traits d’histoire de vie des especes et avec les conditions environnementales. Cette seconde partie permet notamment de qualifier la structure de taille et de quantifier les taux de recrutement, de croissance et de mortalite des especes dominantes du paysage corallien en Polynesie francaise, et d’identifier les strategies de vie de ces taxa. Pocillopora montre une strategie de type opportuniste, avec un fort investissement dans la production et la dispersion larvaire, et une taille et une duree de vie relativement limitee des colonies. A l’inverse, Porites montre une strategie basee sur la persistance des colonies sur le recif, avec un faible taux de colonisation des habitats, mais en contrepartie une longevite importante et une forte resistance face aux perturbations. Acropora montre une strategie encore distincte et basee sur la competition, avec un taux de recrutement intermediaire et une forte vitesse de croissance, mais cependant une susceptibilite importante aux perturbations. Avec leurs traits d’histoire de vie respectifs, ces differents taxa coralliens montrent des habilites variees a se maintenir et a dominer l’habitat recifal selon differents scenarios environnementaux. Le troisieme volet de ce programme de recherche doctoral se concentre sur l’elaboration d’un modele mathematique qui permet de predire la trajectoire des assemblages coralliens sous divers scenarios environnementaux. Cette troisieme partie permet notamment de simuler la dynamique des populations des principaux taxa scleractiniaires de Polynesie francaise, (1) lors d’une phase de colonisation de l’habitat recifal, et (2) face a une augmentation hypothetique de la frequence des proliferations du predateur Acanthaster. En concordance avec les strategies de vie des especes telles qu’identifiees au second volet de ce manuscrit, Pocillopora s’avere etre le meilleur colonisateur des habitats, Acropora domine les assemblages sous un environnement relativement stable, et Porites est le moins affecte par les perturbations repetitives. La recurrence des perturbations affecte la structure et la perennite des assemblages coralliens. Grâce a une pression anthropique relativement faible et restreinte a quelques sites particuliers, les recifs coralliens de la Polynesie francaise figurent parmi les plus resilients de notre planete. Cependant, a l’image d’autres recifs, les suivis a long terme montrent une augmentation de la frequence et de l’intensite des perturbations qui en viennent a menacer le maintien des coraux, ainsi que des communautes recifales qui y sont associees. Aujourd’hui, les recifs coralliens sont globalement en declin, et semblent etre les precurseurs d’une dynamique partagee par de nombreux ecosystemes naturels. Dans l’ere actuelle des perturbations anthropiques et des changements climatiques globaux, l’investigation des processus de regulation des communautes et des capacites de resilience s’avere primordiale pour une gestion durable de ces ecosystemes si precieux.