Axel CERDAN

L’intégrité des écosystèmes naturels est de plus en plus menacée par les changements environnementaux induits par les changements climatiques globaux et la destruction des habitats. Par conséquent, identifier les facteurs structurants, naturels et anthropiques, du fonctionnement des écosystèmes, représente un défi scientifique crucial. La forte diversité et l’inhérente complexité des écosystèmes tropicaux posent de nombreuses contraintes comme un échantillonnage exhaustif et/ou l’identification des espèces. Ces travaux de thèse proposent une approche en écologie des communautés pour définir la mise en place des patrons de diversité, et comprendre comment l’anthropisation affecte les communautés d’insectes aquatiques. Les insectes constituent un groupe important dans le fonctionnement des écosystèmes aquatique et souffrent dans nos régions néo-tropicales du manque de connaissances taxonomique et écologique qui, par répercussion, ralentit nos efforts dans la compréhension du fonctionnement de ces écosystèmes.

Les objectifs de la thèse portent sur la recherche des règles d’assemblage qui gouvernent les communautés d’insectes aquatiques en Guyane française, en comparant les variations taxonomiques et fonctionnelles sur des gradients environnementaux et spatiaux. La littérature présente des conclusions divergentes quant à ces questions. C’est pourquoi nous avons choisi d’étudier plusieurs groupes taxonomiques distincts pour comprendre dans quelle mesure, différentes capacités de dispersion affectent les parts relatives de l’environnement et des variables spatiales dans la structuration des communautés aquatiques. Nous nous sommes penchés par la suite sur les conséquences des impacts anthropiques sur la structuration de ces communautés d’insectes à travers une approche fonctionnelle.

Si l’hétérogénéité des habitats constitue une composante primordiale dans la distribution des espèces, il s’est avéré que les variables spatiales, comprenant la distance mais aussi les barrières topologiques, constituent une autre composante non négligeable dans la diversité des insectes aquatique en Guyane Française, nous rappelant ainsi les dangers de la fragmentation des habitats. De plus, si les effets délétères des activités minières se confirment encore une fois, nous avons mis en évidence que les activités agricoles, même de faibles envergures, impactaient aussi les communautés à travers une homogénéisation fonctionnelle des communautés, au risque de rendre le fonctionnement des écosystèmes aquatiques mois résistant et résilient aux perturbations.

Pour finir nous avons consacré un chapitre sur l’étude de la taxonomie des Elmidae de Guyane Française, une famille de coléoptères très diversifiée dans cette région. Nous avons élaboré une clef de détermination des larves d’Elmidae et une étude à l’aide d’approches moléculaires pour améliorer nos connaissances entre les larves et les adultes, qui permettra une meilleure identification des spécimens dans les études fondamentales ou de suivis biologique à l’avenir. Finalement nous apportons la description d’une nouvelle espèce d’un nouveau genre (Amazonopsis), tout en rendant compte que bien du travail reste encore à faire dans le domaine de la taxonomie et de l’écologie sur les nombreuses espèces présentes sur le territoire.

Mot-clés : hétérogénéité des habitats ; bouclier guyanais ; insectes aquatiques ; écologie des métacommunautés ; traits fonctionnels ; diversité ; impactes anthropiques ; taxonomie.

The integrity of natural ecosystems is increasingly threatened by environmental changes induced by global climate change and habitat destruction. Therefore, identifying the natural and anthropogenic drivers of ecosystem functioning is a crucial scientific challenge. The high diversity and inherent complexity of tropical ecosystems pose numerous constraints, such as exhaustive sampling and/or species identification. This thesis proposes a community ecology approach to define diversity patterns and understand how anthropization affects aquatic insect communities. Insects are an important group in the functioning of aquatic ecosystems and suffer in our neo-tropical regions from a lack of taxonomic and ecological knowledge, which, by repercussion, slows down our efforts to understand these ecosystems’ functioning.

This thesis aims to investigate the assemblage rules that govern aquatic insect communities in French Guiana by comparing taxonomic and functional variation across environmental and spatial gradients. The literature presents divergent conclusions on these questions. Therefore, we chose to study several distinct taxonomic groups to understand the extent to which different dispersal abilities affect the relative shares of environmental and spatial variables in structuring aquatic communities. We then examined the consequences of anthropogenic impacts on the structuring of these insect communities through a functional approach.

If habitat heterogeneity is a primary component in species distribution, it turned out that spatial variables, including distance but also topological barriers, are another important component in the diversity of aquatic insects in French Guiana, reminding us of the dangers of habitat fragmentation. Moreover, if the deleterious effects of mining activities are confirmed once again, we have highlighted that, agricultural activities, even of small scale, also impact communities through a functional homogenization of communities, at the risk of making the functioning of aquatic ecosystems less resistant and resilient to disturbances.

Finally, we devoted a chapter to the study of the taxonomy of the Elmidae of French Guiana, a family of beetles very diversified in this region. We have elaborated a determination key of Elmidae larvae and a study using molecular approaches to improve our knowledge between larvae and adults, which will allow better identification of specimens in fundamental studies or biological monitoring in the future. Finally, we bring the description of a new species of a new genus (Amazonopsis) while realizing that much work remains to be done in the field of taxonomy and ecology on the many species present on the territory.

Keywords: habitat heterogeneity; Guiana shield; aquatic insects; metacommunity ecology; functional traits; diversity; anthropic impacts; taxonomy.