Biodiversité des amibes à thèque et environnements de l'archipel de Kerguelen : caractérisation actuelle et évolution récente sous contrainte climatique

The objective of this PhD is to describe the current diversity of testate amoebae on the Kerguelen archipelago depending on climate and environmental context and to understand the recent evolution of the last 260 years by a paleoenvironmental approach combining microscopic observations, sedimentology and geochemistry. Located at the polar front in the sub-Antarctic zone, the Kerguelen archipelago is subject to extreme wind and precipitation conditions while being preserved from direct anthropic impacts. This makes it an ideal natural environment to study the impact of global climate change on the environment.Two scientific campaigns on the Kerguelen archipelago in 2019 and 2021 have allowed us to collect samples of current plants (mainly bryophytes and azorelles), underlying soils and soil cores. The samples studied were selected to reflect the geographical and geological diversity of the archipelago, in terms of rainfall (west-east contrast), sedimentary nature (organic soil, alluvial sediments, etc.. ) and petrographic context (basalts - phonolites). Optical observations of the testate amoebae communities growing in the plant samples (101 samples) have allowed us to build a new database of testate amoebae in the archipelago. Sedimentological and geochemical analyses (water content, elemental and isotopic analyses, mineralogy) were carried out in parallel on 485 soil samples in order to characterize the environmental parameters.This work has allowed to update and complete the 1981 database of 50 species with the description of 107 species of testate amoebae. Sedimentological analyses of soils revealed significant differences in terms of weathering between the western and eastern parts of the archipelago, reflecting contrasting rainfall patterns. This trend is also reflected in the testate amoebae assemblages whose diversity, variable according to the type of environment, is much greater in the west. The coupling of these different observations has made it possible to highlight the ecological affinities of certain species with specific environments, which depend mainly on the water content of the sediment, the type of environment and the vegetation, thus allowing the definition of indicator species. The use of this approach to reconstruct recent paleoenvironments from the different soil cores has allowed us to highlight local changes in the environment, which could be attributable to recent climate change. This study demonstrates the relevance of testate amoebae not only as an environmental indicator but also for tracing the recent evolution of paleoenvironmental conditions under climatic constraints.Cette thèse a pour objectif de décrire la diversité actuelle des amibes à thèque sur l'archipel de Kerguelen en fonction du climat et du contexte environnemental et d'en comprendre l'évolution récente des 260 dernières années par une approche paléoenvironnementale couplant observations microscopiques, sédimentologie et géochimie. Situé au niveau du front polaire dans la zone subantarctique, l'archipel de Kerguelen est soumis à des conditions climatiques extrêmes de vent et de précipitations tout en étant préservé des impacts anthropiques directs. Il constitue en cela un environnement naturel idéal pour étudier l'impact des changements climatiques globaux sur l'environnement.Deux campagnes scientifiques sur l'archipel de Kerguelen en 2019, puis en 2021 ont permis de récolter des échantillons de végétaux actuels (essentiellement de bryophytes et d'azorelles), des sols sous-jacents et des carottes de sols, Les échantillons étudiés ont été sélectionnés afin de refléter la diversité géographique et géologique de l'archipel, en termes de pluviométrie (contraste ouest-est), de nature sédimentaire (sol organique, sédiments alluviaux, etc.) et de contexte pétrographique (basaltes - phonolites). Les observations optiques des communautés d'amibes à thèque se développant dans les échantillons de végétaux (101 échantillons) ont permis de constituer une nouvelle base de données des amibes à thèque de l'archipel. Des analyses sédimentologiques et géochimiques (teneur en eau, analyses élémentaires et isotopiques, minéralogie) ont été réalisées en parallèle sur 485 échantillons de sols afin de caractériser les paramètres environnementaux.Ce travail a ainsi permis de mettre à jour et de compléter la base de données de 1981 qui était de 50 espèces avec la description de 107 espèces d'amibes à thèque. Les analyses sédimentologiques des sols ont révélé des différences significatives en termes d'altération entre l'Ouest et l'Est de l'archipel, reflétant des régimes de précipitations contrastés. Cette tendance se retranscrit également dans les assemblages d'amibes à thèque dont la diversité, variable selon le type d'environnement, est bien plus importante à l'Ouest. Le couplage de ces différentes observations a permis de mettre en évidence les affinités écologiques de certaines espèces avec des environnements spécifiques, qui dépendent principalement de la teneur en eau du sédiment, du type d'environnement et de la végétation, permettant ainsi de définir des espèces indicatrices. L'utilisation de cette approche pour reconstituer les paléoenvironnements récents à partir des différentes carottes de sols a permis de mettre en évidence des évolutions locales de l'environnement, qui pourraient être attribuables au changement climatique récent. Cette étude démontre la pertinence des amibes à thèque non seulement comme indicateur environnemental mais également pour retracer l'évolution récente des conditions paléo-environnementales sous contrainte climatique

Biodiversity of testate amoebae and environments of Kerguelen archipelago : current characterization and recent evolution under climatic constraints

Cette thèse a pour objectif de décrire la diversité actuelle des amibes à thèque sur l'archipel de Kerguelen en fonction du climat et du contexte environnemental et d'en comprendre l'évolution récente des 260 dernières années par une approche paléoenvironnementale couplant observations microscopiques, sédimentologie et géochimie. Situé au niveau du front polaire dans la zone subantarctique, l'archipel de Kerguelen est soumis à des conditions climatiques extrêmes de vent et de précipitations tout en étant préservé des impacts anthropiques directs. Il constitue en cela un environnement naturel idéal pour étudier l'impact des changements climatiques globaux sur l'environnement.Deux campagnes scientifiques sur l'archipel de Kerguelen en 2019, puis en 2021 ont permis de récolter des échantillons de végétaux actuels (essentiellement de bryophytes et d'azorelles), des sols sous-jacents et des carottes de sols, Les échantillons étudiés ont été sélectionnés afin de refléter la diversité géographique et géologique de l'archipel, en termes de pluviométrie (contraste ouest-est), de nature sédimentaire (sol organique, sédiments alluviaux, etc.) et de contexte pétrographique (basaltes - phonolites). Les observations optiques des communautés d'amibes à thèque se développant dans les échantillons de végétaux (101 échantillons) ont permis de constituer une nouvelle base de données des amibes à thèque de l'archipel. Des analyses sédimentologiques et géochimiques (teneur en eau, analyses élémentaires et isotopiques, minéralogie) ont été réalisées en parallèle sur 485 échantillons de sols afin de caractériser les paramètres environnementaux.Ce travail a ainsi permis de mettre à jour et de compléter la base de données de 1981 qui était de 50 espèces avec la description de 107 espèces d'amibes à thèque. Les analyses sédimentologiques des sols ont révélé des différences significatives en termes d'altération entre l'Ouest et l'Est de l'archipel, reflétant des régimes de précipitations contrastés. Cette tendance se retranscrit également dans les assemblages d'amibes à thèque dont la diversité, variable selon le type d'environnement, est bien plus importante à l'Ouest. Le couplage de ces différentes observations a permis de mettre en évidence les affinités écologiques de certaines espèces avec des environnements spécifiques, qui dépendent principalement de la teneur en eau du sédiment, du type d'environnement et de la végétation, permettant ainsi de définir des espèces indicatrices. L'utilisation de cette approche pour reconstituer les paléoenvironnements récents à partir des différentes carottes de sols a permis de mettre en évidence des évolutions locales de l'environnement, qui pourraient être attribuables au changement climatique récent. Cette étude démontre la pertinence des amibes à thèque non seulement comme indicateur environnemental mais également pour retracer l'évolution récente des conditions paléo-environnementales sous contrainte climatique.The objective of this PhD is to describe the current diversity of testate amoebae on the Kerguelen archipelago depending on climate and environmental context and to understand the recent evolution of the last 260 years by a paleoenvironmental approach combining microscopic observations, sedimentology and geochemistry. Located at the polar front in the sub-Antarctic zone, the Kerguelen archipelago is subject to extreme wind and precipitation conditions while being preserved from direct anthropic impacts. This makes it an ideal natural environment to study the impact of global climate change on the environment.Two scientific campaigns on the Kerguelen archipelago in 2019 and 2021 have allowed us to collect samples of current plants (mainly bryophytes and azorelles), underlying soils and soil cores. The samples studied were selected to reflect the geographical and geological diversity of the archipelago, in terms of rainfall (west-east contrast), sedimentary nature (organic soil, alluvial sediments, etc.. ) and petrographic context (basalts - phonolites). Optical observations of the testate amoebae communities growing in the plant samples (101 samples) have allowed us to build a new database of testate amoebae in the archipelago. Sedimentological and geochemical analyses (water content, elemental and isotopic analyses, mineralogy) were carried out in parallel on 485 soil samples in order to characterize the environmental parameters.This work has allowed to update and complete the 1981 database of 50 species with the description of 107 species of testate amoebae. Sedimentological analyses of soils revealed significant differences in terms of weathering between the western and eastern parts of the archipelago, reflecting contrasting rainfall patterns. This trend is also reflected in the testate amoebae assemblages whose diversity, variable according to the type of environment, is much greater in the west. The coupling of these different observations has made it possible to highlight the ecological affinities of certain species with specific environments, which depend mainly on the water content of the sediment, the type of environment and the vegetation, thus allowing the definition of indicator species. The use of this approach to reconstruct recent paleoenvironments from the different soil cores has allowed us to highlight local changes in the environment, which could be attributable to recent climate change. This study demonstrates the relevance of testate amoebae not only as an environmental indicator but also for tracing the recent evolution of paleoenvironmental conditions under climatic constraints

Biodiversité des amibes à thèque et environnements de l'archipel de Kerguelen : caractérisation actuelle et évolution récente sous contrainte climatique

The objective of this PhD is to describe the current diversity of testate amoebae on the Kerguelen archipelago depending on climate and environmental context and to understand the recent evolution of the last 260 years by a paleoenvironmental approach combining microscopic observations, sedimentology and geochemistry. Located at the polar front in the sub-Antarctic zone, the Kerguelen archipelago is subject to extreme wind and precipitation conditions while being preserved from direct anthropic impacts. This makes it an ideal natural environment to study the impact of global climate change on the environment.Two scientific campaigns on the Kerguelen archipelago in 2019 and 2021 have allowed us to collect samples of current plants (mainly bryophytes and azorelles), underlying soils and soil cores. The samples studied were selected to reflect the geographical and geological diversity of the archipelago, in terms of rainfall (west-east contrast), sedimentary nature (organic soil, alluvial sediments, etc.. ) and petrographic context (basalts - phonolites). Optical observations of the testate amoebae communities growing in the plant samples (101 samples) have allowed us to build a new database of testate amoebae in the archipelago. Sedimentological and geochemical analyses (water content, elemental and isotopic analyses, mineralogy) were carried out in parallel on 485 soil samples in order to characterize the environmental parameters.This work has allowed to update and complete the 1981 database of 50 species with the description of 107 species of testate amoebae. Sedimentological analyses of soils revealed significant differences in terms of weathering between the western and eastern parts of the archipelago, reflecting contrasting rainfall patterns. This trend is also reflected in the testate amoebae assemblages whose diversity, variable according to the type of environment, is much greater in the west. The coupling of these different observations has made it possible to highlight the ecological affinities of certain species with specific environments, which depend mainly on the water content of the sediment, the type of environment and the vegetation, thus allowing the definition of indicator species. The use of this approach to reconstruct recent paleoenvironments from the different soil cores has allowed us to highlight local changes in the environment, which could be attributable to recent climate change. This study demonstrates the relevance of testate amoebae not only as an environmental indicator but also for tracing the recent evolution of paleoenvironmental conditions under climatic constraints.Cette thèse a pour objectif de décrire la diversité actuelle des amibes à thèque sur l'archipel de Kerguelen en fonction du climat et du contexte environnemental et d'en comprendre l'évolution récente des 260 dernières années par une approche paléoenvironnementale couplant observations microscopiques, sédimentologie et géochimie. Situé au niveau du front polaire dans la zone subantarctique, l'archipel de Kerguelen est soumis à des conditions climatiques extrêmes de vent et de précipitations tout en étant préservé des impacts anthropiques directs. Il constitue en cela un environnement naturel idéal pour étudier l'impact des changements climatiques globaux sur l'environnement.Deux campagnes scientifiques sur l'archipel de Kerguelen en 2019, puis en 2021 ont permis de récolter des échantillons de végétaux actuels (essentiellement de bryophytes et d'azorelles), des sols sous-jacents et des carottes de sols, Les échantillons étudiés ont été sélectionnés afin de refléter la diversité géographique et géologique de l'archipel, en termes de pluviométrie (contraste ouest-est), de nature sédimentaire (sol organique, sédiments alluviaux, etc.) et de contexte pétrographique (basaltes - phonolites). Les observations optiques des communautés d'amibes à thèque se développant dans les échantillons de végétaux (101 échantillons) ont permis de constituer une nouvelle base de données des amibes à thèque de l'archipel. Des analyses sédimentologiques et géochimiques (teneur en eau, analyses élémentaires et isotopiques, minéralogie) ont été réalisées en parallèle sur 485 échantillons de sols afin de caractériser les paramètres environnementaux.Ce travail a ainsi permis de mettre à jour et de compléter la base de données de 1981 qui était de 50 espèces avec la description de 107 espèces d'amibes à thèque. Les analyses sédimentologiques des sols ont révélé des différences significatives en termes d'altération entre l'Ouest et l'Est de l'archipel, reflétant des régimes de précipitations contrastés. Cette tendance se retranscrit également dans les assemblages d'amibes à thèque dont la diversité, variable selon le type d'environnement, est bien plus importante à l'Ouest. Le couplage de ces différentes observations a permis de mettre en évidence les affinités écologiques de certaines espèces avec des environnements spécifiques, qui dépendent principalement de la teneur en eau du sédiment, du type d'environnement et de la végétation, permettant ainsi de définir des espèces indicatrices. L'utilisation de cette approche pour reconstituer les paléoenvironnements récents à partir des différentes carottes de sols a permis de mettre en évidence des évolutions locales de l'environnement, qui pourraient être attribuables au changement climatique récent. Cette étude démontre la pertinence des amibes à thèque non seulement comme indicateur environnemental mais également pour retracer l'évolution récente des conditions paléo-environnementales sous contrainte climatique

Biodiversité des amibes à thèque et environnements de l'archipel de Kerguelen : caractérisation actuelle et évolution récente sous contrainte climatique

The objective of this PhD is to describe the current diversity of testate amoebae on the Kerguelen archipelago depending on climate and environmental context and to understand the recent evolution of the last 260 years by a paleoenvironmental approach combining microscopic observations, sedimentology and geochemistry. Located at the polar front in the sub-Antarctic zone, the Kerguelen archipelago is subject to extreme wind and precipitation conditions while being preserved from direct anthropic impacts. This makes it an ideal natural environment to study the impact of global climate change on the environment.Two scientific campaigns on the Kerguelen archipelago in 2019 and 2021 have allowed us to collect samples of current plants (mainly bryophytes and azorelles), underlying soils and soil cores. The samples studied were selected to reflect the geographical and geological diversity of the archipelago, in terms of rainfall (west-east contrast), sedimentary nature (organic soil, alluvial sediments, etc.. ) and petrographic context (basalts - phonolites). Optical observations of the testate amoebae communities growing in the plant samples (101 samples) have allowed us to build a new database of testate amoebae in the archipelago. Sedimentological and geochemical analyses (water content, elemental and isotopic analyses, mineralogy) were carried out in parallel on 485 soil samples in order to characterize the environmental parameters.This work has allowed to update and complete the 1981 database of 50 species with the description of 107 species of testate amoebae. Sedimentological analyses of soils revealed significant differences in terms of weathering between the western and eastern parts of the archipelago, reflecting contrasting rainfall patterns. This trend is also reflected in the testate amoebae assemblages whose diversity, variable according to the type of environment, is much greater in the west. The coupling of these different observations has made it possible to highlight the ecological affinities of certain species with specific environments, which depend mainly on the water content of the sediment, the type of environment and the vegetation, thus allowing the definition of indicator species. The use of this approach to reconstruct recent paleoenvironments from the different soil cores has allowed us to highlight local changes in the environment, which could be attributable to recent climate change. This study demonstrates the relevance of testate amoebae not only as an environmental indicator but also for tracing the recent evolution of paleoenvironmental conditions under climatic constraints.Cette thèse a pour objectif de décrire la diversité actuelle des amibes à thèque sur l'archipel de Kerguelen en fonction du climat et du contexte environnemental et d'en comprendre l'évolution récente des 260 dernières années par une approche paléoenvironnementale couplant observations microscopiques, sédimentologie et géochimie. Situé au niveau du front polaire dans la zone subantarctique, l'archipel de Kerguelen est soumis à des conditions climatiques extrêmes de vent et de précipitations tout en étant préservé des impacts anthropiques directs. Il constitue en cela un environnement naturel idéal pour étudier l'impact des changements climatiques globaux sur l'environnement.Deux campagnes scientifiques sur l'archipel de Kerguelen en 2019, puis en 2021 ont permis de récolter des échantillons de végétaux actuels (essentiellement de bryophytes et d'azorelles), des sols sous-jacents et des carottes de sols, Les échantillons étudiés ont été sélectionnés afin de refléter la diversité géographique et géologique de l'archipel, en termes de pluviométrie (contraste ouest-est), de nature sédimentaire (sol organique, sédiments alluviaux, etc.) et de contexte pétrographique (basaltes - phonolites). Les observations optiques des communautés d'amibes à thèque se développant dans les échantillons de végétaux (101 échantillons) ont permis de constituer une nouvelle base de données des amibes à thèque de l'archipel. Des analyses sédimentologiques et géochimiques (teneur en eau, analyses élémentaires et isotopiques, minéralogie) ont été réalisées en parallèle sur 485 échantillons de sols afin de caractériser les paramètres environnementaux.Ce travail a ainsi permis de mettre à jour et de compléter la base de données de 1981 qui était de 50 espèces avec la description de 107 espèces d'amibes à thèque. Les analyses sédimentologiques des sols ont révélé des différences significatives en termes d'altération entre l'Ouest et l'Est de l'archipel, reflétant des régimes de précipitations contrastés. Cette tendance se retranscrit également dans les assemblages d'amibes à thèque dont la diversité, variable selon le type d'environnement, est bien plus importante à l'Ouest. Le couplage de ces différentes observations a permis de mettre en évidence les affinités écologiques de certaines espèces avec des environnements spécifiques, qui dépendent principalement de la teneur en eau du sédiment, du type d'environnement et de la végétation, permettant ainsi de définir des espèces indicatrices. L'utilisation de cette approche pour reconstituer les paléoenvironnements récents à partir des différentes carottes de sols a permis de mettre en évidence des évolutions locales de l'environnement, qui pourraient être attribuables au changement climatique récent. Cette étude démontre la pertinence des amibes à thèque non seulement comme indicateur environnemental mais également pour retracer l'évolution récente des conditions paléo-environnementales sous contrainte climatique

From Subantarctica to Antarctica, a testate amoebae biogeography overview

International audienceTestate amoebae are ubiquitous single cell organisms living in all soil and freshwater environments. A synthesis of 341 samples from Antarctica and Subantarctica, collected from 1901 to 2013, gave 304 species.One group with six islands was underlined: Falkland, Marion, Livingston, Kerguelen, Possession and South Georgia. These areas were those with the highest sampling effort. Despite of that, we managed to calculate some indicator species, that correspond to the probability to find a species in a given area and the probability the sample belong to an area given to the observed species. Over the 156 selected species to that aim, 2 are occurring in all areas and 32 occurred with a good significance associated to 1 up to 7 areas.To improve this distributional pattern of testate amoebae, a more intense and coordinated sampling effort is needed across all suitable Antarctica and Subantarctic environments. These patterns are the basis for environmental evolution in a rapid changing Earth

Les environnements des Kerguelen : étude des amibes à thèque et des caractéristiques géochimiques

International audienceLes amibes à thèques sont des microorganismes cosmopolites dont la répartition est dépendante de l’hygrométrie, de la température et des facteurs biogéographiques. Une seule étude focalisée sur la diversité des amibes à thèque des Kerguelen a été réalisée en 1981. L’objectif est ici de cartographier les communautés d’amibes à thèques présentes et de comprendre les paramètres structurants (gradients de précipitations, variabilité des substrats). Pour extraire les amibes à thèque, 236 échantillons de bryophytes et de sol ont été prélevés sur l’archipel en novembre et décembre 2019 dans le cadre du programme de l’IPEV 1200 ENVIKER. L’observation des amibes à thèque réalisée à l’aide d’un microscope optique a permis de mettre en évidence une diversité spécifique importante tant dans le Loranchet que les sites proches de la base, comme l’Isthme bas. En parallèle, l’analyse géochimique des éléments traces et majeurs a pu être réalisée et comparée avec la distribution des amibes à thèque

APPROCHE PALÉOENVIRONNEMENTALE À PARTIR DES AMIBES À THÈQUE SUR L’ARCHIPEL DE KERGUELEN

International audienceL’archipel de Kerguelen, situé au niveau du front polaire dans le sud de l’océan Indien, dans une zone privilégiée par les échanges atmosphère-océan, est un endroit idéal pour étudier l’impact des changements climatiques sur l’environnement, notamment les effets de l’augmentation des températures depuis 50 ans sur cet écosystème spécifique.Les amibes à thèque sont des micro-organismes unicellulaires vivant dans une large gamme d’environnements continentaux humides : lacs, rivières, sols et tourbières. Leur distribution est dépendante de la température environnante. Grâce à leur coquille, les amibes sont conservées après la mort et se fossilisent. Par application des connaissances de la distribution actuelle des espèces, elles peuvent donc être utilisées pour reconstituer les changements climatiques anciens. Elles ont été très peu étudiées sur l’archipel de Kerguelen (prélèvements de 1904,1908 et 1972). Après 2 campagnes d’échantillonnage réalisées en 2019 et 2021 (programme ENVIKER de l’Institut Polaire Français), 120 échantillons de surface modernes ont été étudiés pour définir la distribution des amibes à thèque et leurs caractéristiques environnementales associées. Grâce à cette base de données, les fossiles d’amibes à thèque ont été utilisés pour reconstituer les changements environnementaux dans deux carottes sédimentaires sur des séquences récentes de 150 et 200 ans respectivement.123 espèces ont été observées dans les échantillons modernes. Dix d’entre elles ont une signature environnementale significative et dépendent du type de sol, de la teneur en eau et du carbone organique total. Les autres espèces semblent ubiquistes. Dans les 2 carottes de sédiments, 33 et 45 espèces ont été observées respectivement. En appliquant une fonction de transfert entre les amibes à thèque modernes, les caractéristiques environnementales de leur milieu de vie et les coquilles fossilisées, nous avons reconstitué les environnements passés. Les résultats des 2 carottes montrent que l’environnement humide avec une végétation de tourbières il y a 150 et 200 ans a progressivement laissé place à des plaines herbeuses plus sèches à l’actuel

Effets des caractéristiques environnementales sur la biodiversité des amibes à thèques de l’archipel des Kerguelen

International audienceLes amibes à thèque sont des microorganismes cosmopolites dont la répartition est dépendante de leur environnement de vie. L’objectif est ici de quantifier les effets des variations de l’environnement à l’échelle de l’archipel de Kerguelen sur les communautés d’amibes à thèque. L’hétérogénéité des zones échantillonnées permet d’observer l’affinité des espèces avec un environnement en fonction de la végétation, la nature de l’environnement, la teneur en eau, la géologie et la géochimie. Ces analyses ont permis de mettre en évidence une diversité spécifique plus importante au Nord-Ouest de l’archipel, notamment dans le Loranchet. Cette diversité varie aussi en fonction de la nature de l’échantillon (bryophytes, azorelles) et de la nature de l’environnement (fellfield, souille…). Elle est d'ailleurs moins importante dans les fellfields. Il existe donc des disparités de répartition des espèces au sein même de l’archipel, liées à la géographie et aux caractéristiques environnementales

Biodiversity and paleobiodiversity of testate amoebae on Kerguelen Archipelago : a key for climate change monitoring ?

International audienc

Adaptation des amibes à thèques de l’archipel des Kerguelen sous contraintes environnementales et climatiques depuis 200 ans

International audienc