People, pollution and pathogens – Global change impacts in mountain freshwater ecosystems

Mountain catchments provide for the livelihood of more than half of humankind, and have become a key destination for tourist and recreation activities globally. Mountain ecosystems are generally considered to be less complex and less species diverse due to the harsh environmental conditions. As such, they are also more sensitive to the various impacts of the Anthropocene. For this reason,mountain regions may serve as sentinels of change and provide ideal ecosystems for studying climate and global change impacts on biodiversity. We here review different facets of anthropogenic impacts on mountain freshwater ecosystems. We put particular focus on micropollutants and their distribution and redistribution due to hydrological extremes, their direct influence on water quality and their indirect influence on ecosystem health via changes of freshwater species and their interactions. We show that those changes may drive pathogen establishment in new environments with harmful consequences for freshwater species, but also for the human population. Based on the reviewed literature, we recommend reconstructing the recent past of anthropogenic impact through sediment analyses, to focus efforts on small, but highly productive waterbodies, and to collect data on the occurrence and variability of microorganisms, biofilms, plankton species and key species, such as amphibians due to their bioindicator value for ecosystem health and water quality. The newly gained knowledge can then be used to develop a comprehensive framework of indicators to robustly inform policy and decision making on current and future risks for ecosystem health and human well-being

Variables abiotiques dans l'expression de la maladie d'un champignon pathogène en montagne dans un contexte de changement global

La santé des écosystèmes d'eau douce de montagne, et les services écosystémiques qu'ils fournissent, sont menacés par les impacts du changement global sur le climat et l'hydrologie des montagnes. La chytridiomycose, maladie causée par le champignon pathogène Batrachochytrium dendrobatidis (Bd), a provoqué des épidémies dans les populations d'amphibiens du monde entier, avec des foyers de mortalité grave dans les zones de montagne. Les maladies émergentes chez les espèces d'eau douce, telles que celles causées par des pathogènes fongiques, sont considérées comme des preuves de profondes altérations du fonctionnement et de l'intégrité des écosystèmes d'eau douce. Les agents pathogènes, leurs hôtes, mais aussi le microbiome de l'hôte et la communauté planctonique réagissent aux changements des variables abiotiques. Les maladies observées et leur gravité sont l'expression de ces réponses et des interactions complexes entre les espèces. Une meilleure compréhension des moteurs de la maladie dans ces écosystèmes est nécessaire, non seulement pour la conservation de la biodiversité des eaux douces de montagne et de leur santé, mais aussi pour être en mesure de prévenir une nouvelle dégradation de la qualité des écosystèmes et la perte consécutive de services écosystémiques importants pour les sociétés humaines. Dans cette thèse, les principales variables abiotiques, qui peuvent avoir un impact sur la dynamique de la chytridiomycose en montagne, sont définies à partir de la littérature et discutées dans une perspective de changement global. En outre, la prévalence de Bd et la dynamique de la maladie dans les sites d'étude d'eau douce le long de cinq gradients d'altitude dans les Pyrénées sont analysées dans leur relation avec les changements récents et la variabilité des variables abiotiques sélectionnées. Le début du printemps annuel (ici, début de la période de croissance après le dégel du lac) et la prévalence annuelle de Bd dans un site d'étude pyrénéen fortement infecté ont été utilisés pour extrapoler le risque d'infection à tous les sites d'étude. La relation entre les extrêmes climatiques et les variables hydrologiques et ce risque d'infection lié au début du printemps est testée. En outre, les conditions de température dans les deux mois suivant le début du printemps annuel sont caractérisées. En conséquence, la température printanière, en particulier la température moyenne basse, et les variables hydroclimatiques, qui indiquent des conditions de sécheresse nivale, sont suggérées comme des facteurs abiotiques essentiels dans la dynamique interannuelle de la chytridiomycose chez les amphibiens des Pyrénées. Dans le contexte des effets prévus du changement climatique sur les températures et le bilan hydrique dans les Pyrénées, ces résultats peuvent indiquer une augmentation du risque d'infection à l'avenir. Le concept et l'analyse présentés peuvent aider à mieux comprendre la maladie de la chytridiomycose observée dans les montagnes avec des régimes de neige, anticiper les changements dans le risque d'infection dans un climat futur et permettre de développer des modèles améliorés du risque d'infection, qui sont transférables à d'autres zones ou espèces. La disponibilité croissante de données environnementales à haute résolution temporelle et à l'échelle spatiale mondiale offre la possibilité d'étudier les facteurs abiotiques de la maladie, tels que ceux discutés ici, à l'échelle d'une chaîne de montagne et entre les chaînes de montagne. En résumé, cette thèse suggère que les variables abiotiques dans l'expression de la maladie de la chytridiomycose nécessitent des approches de recherche interdisciplinaires. Celles-ci seront cruciales pour informer sur l'intégrité des écosystèmes d'eau douce et aider à formuler des variables essentielles de biodiversité ayant une importance pour les espèces de montagne sous l'impact du changement global.The health of mountain freshwater ecosystems, and the ecosystem services they provide, are threatened by global change impacts on mountain climate and hydrology. The disease chytridiomycosis, caused by the fungal pathogen Batrachochytrium dendrobatidis (Bd), has been causing epidemics of amphibian populations globally, with hotspots of severe mortality events in mountain areas. Emerging disease in freshwater species, such as caused by fungal pathogens, is seen as evidence of profound alterations in freshwater ecosystem functioning and ecosystem integrity. Pathogens, their hosts, but also the host microbiome and the plankton community respond to changes in abiotic variables. Observed disease and its severity is the expression of these responses and the complex interactions between species. A better understanding of drivers of disease in these ecosystems is needed, not only for the conservation of mountain freshwater biodiversity and their health, but also to be able to prevent further degradation in ecosystem quality and consequent loss of important ecosystem services to human societies. In this thesis, the main abiotic variables, which can impact chytridiomycosis dynamics in mountains, are defined from the literature and discussed in a global change perspective. Further, Bd prevalence and disease dynamics in freshwater study sites along five elevation gradients in the Pyrenees mountains are analysed in their relationship to recent changes and variability in selected abiotic variables. Annual spring start timing (start of the annual growing season and activity of freshwater species such as amphibians, pathogens, plankton) and annual Bd prevalence in one highly infected Pyrenean study site were used to extrapolate infection risk to all study sites. The relationship between climate extremes and hydrology variables and this spring start related infection risk is tested. In addition, temperature conditions in the two months following annual spring start are characterized. As a result, both spring temperature, especially low average temperature, and hydroclimatic variables, which are pointing at snow drought conditions, are suggested as essential abiotic drivers in inter-annual chytridiomycosis dynamics in amphibians of the Pyrenees. In context of the predicted climate change effects on temperatures and water balance in the Pyrenees, these results may indicate increased future infection risk. The presented framework and analysis may help in a better understanding of chytridiomycosis disease observed in mountains with snow regimes, anticipate changes in infection risk in a future climate and may allow to develop improved models of infection risk, that are transferable to other areas or species. The increasing availability of environmental data at high temporal resolution and at global spatial extent offers the potential of studying abiotic drivers of disease, such as those discussed here, on the scale of one mountain range and between mountain ranges. In summary, this thesis suggests that abiotic variables in chytridiomycosis disease expression call for interdisciplinary research approaches. These will be crucial to inform on freshwater ecosystem integrity and help to formulate essential biodiversity variables with importance for mountain species under the impact of global change

Variables abiotiques dans l'expression de la maladie d'un champignon pathogène en montagne dans un contexte de changement global

The health of mountain freshwater ecosystems, and the ecosystem services they provide, are threatened by global change impacts on mountain climate and hydrology. The disease chytridiomycosis, caused by the fungal pathogen Batrachochytrium dendrobatidis (Bd), has been causing epidemics of amphibian populations globally, with hotspots of severe mortality events in mountain areas. Emerging disease in freshwater species, such as caused by fungal pathogens, is seen as evidence of profound alterations in freshwater ecosystem functioning and ecosystem integrity. Pathogens, their hosts, but also the host microbiome and the plankton community respond to changes in abiotic variables. Observed disease and its severity is the expression of these responses and the complex interactions between species. A better understanding of drivers of disease in these ecosystems is needed, not only for the conservation of mountain freshwater biodiversity and their health, but also to be able to prevent further degradation in ecosystem quality and consequent loss of important ecosystem services to human societies. In this thesis, the main abiotic variables, which can impact chytridiomycosis dynamics in mountains, are defined from the literature and discussed in a global change perspective. Further, Bd prevalence and disease dynamics in freshwater study sites along five elevation gradients in the Pyrenees mountains are analysed in their relationship to recent changes and variability in selected abiotic variables. Annual spring start timing (start of the annual growing season and activity of freshwater species such as amphibians, pathogens, plankton) and annual Bd prevalence in one highly infected Pyrenean study site were used to extrapolate infection risk to all study sites. The relationship between climate extremes and hydrology variables and this spring start related infection risk is tested. In addition, temperature conditions in the two months following annual spring start are characterized. As a result, both spring temperature, especially low average temperature, and hydroclimatic variables, which are pointing at snow drought conditions, are suggested as essential abiotic drivers in inter-annual chytridiomycosis dynamics in amphibians of the Pyrenees. In context of the predicted climate change effects on temperatures and water balance in the Pyrenees, these results may indicate increased future infection risk. The presented framework and analysis may help in a better understanding of chytridiomycosis disease observed in mountains with snow regimes, anticipate changes in infection risk in a future climate and may allow to develop improved models of infection risk, that are transferable to other areas or species. The increasing availability of environmental data at high temporal resolution and at global spatial extent offers the potential of studying abiotic drivers of disease, such as those discussed here, on the scale of one mountain range and between mountain ranges. In summary, this thesis suggests that abiotic variables in chytridiomycosis disease expression call for interdisciplinary research approaches. These will be crucial to inform on freshwater ecosystem integrity and help to formulate essential biodiversity variables with importance for mountain species under the impact of global change.La santé des écosystèmes d'eau douce de montagne, et les services écosystémiques qu'ils fournissent, sont menacés par les impacts du changement global sur le climat et l'hydrologie des montagnes. La chytridiomycose, maladie causée par le champignon pathogène Batrachochytrium dendrobatidis (Bd), a provoqué des épidémies dans les populations d'amphibiens du monde entier, avec des foyers de mortalité grave dans les zones de montagne. Les maladies émergentes chez les espèces d'eau douce, telles que celles causées par des pathogènes fongiques, sont considérées comme des preuves de profondes altérations du fonctionnement et de l'intégrité des écosystèmes d'eau douce. Les agents pathogènes, leurs hôtes, mais aussi le microbiome de l'hôte et la communauté planctonique réagissent aux changements des variables abiotiques. Les maladies observées et leur gravité sont l'expression de ces réponses et des interactions complexes entre les espèces. Une meilleure compréhension des moteurs de la maladie dans ces écosystèmes est nécessaire, non seulement pour la conservation de la biodiversité des eaux douces de montagne et de leur santé, mais aussi pour être en mesure de prévenir une nouvelle dégradation de la qualité des écosystèmes et la perte consécutive de services écosystémiques importants pour les sociétés humaines. Dans cette thèse, les principales variables abiotiques, qui peuvent avoir un impact sur la dynamique de la chytridiomycose en montagne, sont définies à partir de la littérature et discutées dans une perspective de changement global. En outre, la prévalence de Bd et la dynamique de la maladie dans les sites d'étude d'eau douce le long de cinq gradients d'altitude dans les Pyrénées sont analysées dans leur relation avec les changements récents et la variabilité des variables abiotiques sélectionnées. Le début du printemps annuel (ici, début de la période de croissance après le dégel du lac) et la prévalence annuelle de Bd dans un site d'étude pyrénéen fortement infecté ont été utilisés pour extrapoler le risque d'infection à tous les sites d'étude. La relation entre les extrêmes climatiques et les variables hydrologiques et ce risque d'infection lié au début du printemps est testée. En outre, les conditions de température dans les deux mois suivant le début du printemps annuel sont caractérisées. En conséquence, la température printanière, en particulier la température moyenne basse, et les variables hydroclimatiques, qui indiquent des conditions de sécheresse nivale, sont suggérées comme des facteurs abiotiques essentiels dans la dynamique interannuelle de la chytridiomycose chez les amphibiens des Pyrénées. Dans le contexte des effets prévus du changement climatique sur les températures et le bilan hydrique dans les Pyrénées, ces résultats peuvent indiquer une augmentation du risque d'infection à l'avenir. Le concept et l'analyse présentés peuvent aider à mieux comprendre la maladie de la chytridiomycose observée dans les montagnes avec des régimes de neige, anticiper les changements dans le risque d'infection dans un climat futur et permettre de développer des modèles améliorés du risque d'infection, qui sont transférables à d'autres zones ou espèces. La disponibilité croissante de données environnementales à haute résolution temporelle et à l'échelle spatiale mondiale offre la possibilité d'étudier les facteurs abiotiques de la maladie, tels que ceux discutés ici, à l'échelle d'une chaîne de montagne et entre les chaînes de montagne. En résumé, cette thèse suggère que les variables abiotiques dans l'expression de la maladie de la chytridiomycose nécessitent des approches de recherche interdisciplinaires. Celles-ci seront cruciales pour informer sur l'intégrité des écosystèmes d'eau douce et aider à formuler des variables essentielles de biodiversité ayant une importance pour les espèces de montagne sous l'impact du changement global

Variables abiotiques dans l'expression de la maladie d'un champignon pathogène en montagne dans un contexte de changement global

The health of mountain freshwater ecosystems, and the ecosystem services they provide, are threatened by global change impacts on mountain climate and hydrology. The disease chytridiomycosis, caused by the fungal pathogen Batrachochytrium dendrobatidis (Bd), has been causing epidemics of amphibian populations globally, with hotspots of severe mortality events in mountain areas. Emerging disease in freshwater species, such as caused by fungal pathogens, is seen as evidence of profound alterations in freshwater ecosystem functioning and ecosystem integrity. Pathogens, their hosts, but also the host microbiome and the plankton community respond to changes in abiotic variables. Observed disease and its severity is the expression of these responses and the complex interactions between species. A better understanding of drivers of disease in these ecosystems is needed, not only for the conservation of mountain freshwater biodiversity and their health, but also to be able to prevent further degradation in ecosystem quality and consequent loss of important ecosystem services to human societies. In this thesis, the main abiotic variables, which can impact chytridiomycosis dynamics in mountains, are defined from the literature and discussed in a global change perspective. Further, Bd prevalence and disease dynamics in freshwater study sites along five elevation gradients in the Pyrenees mountains are analysed in their relationship to recent changes and variability in selected abiotic variables. Annual spring start timing (start of the annual growing season and activity of freshwater species such as amphibians, pathogens, plankton) and annual Bd prevalence in one highly infected Pyrenean study site were used to extrapolate infection risk to all study sites. The relationship between climate extremes and hydrology variables and this spring start related infection risk is tested. In addition, temperature conditions in the two months following annual spring start are characterized. As a result, both spring temperature, especially low average temperature, and hydroclimatic variables, which are pointing at snow drought conditions, are suggested as essential abiotic drivers in inter-annual chytridiomycosis dynamics in amphibians of the Pyrenees. In context of the predicted climate change effects on temperatures and water balance in the Pyrenees, these results may indicate increased future infection risk. The presented framework and analysis may help in a better understanding of chytridiomycosis disease observed in mountains with snow regimes, anticipate changes in infection risk in a future climate and may allow to develop improved models of infection risk, that are transferable to other areas or species. The increasing availability of environmental data at high temporal resolution and at global spatial extent offers the potential of studying abiotic drivers of disease, such as those discussed here, on the scale of one mountain range and between mountain ranges. In summary, this thesis suggests that abiotic variables in chytridiomycosis disease expression call for interdisciplinary research approaches. These will be crucial to inform on freshwater ecosystem integrity and help to formulate essential biodiversity variables with importance for mountain species under the impact of global change.La santé des écosystèmes d'eau douce de montagne, et les services écosystémiques qu'ils fournissent, sont menacés par les impacts du changement global sur le climat et l'hydrologie des montagnes. La chytridiomycose, maladie causée par le champignon pathogène Batrachochytrium dendrobatidis (Bd), a provoqué des épidémies dans les populations d'amphibiens du monde entier, avec des foyers de mortalité grave dans les zones de montagne. Les maladies émergentes chez les espèces d'eau douce, telles que celles causées par des pathogènes fongiques, sont considérées comme des preuves de profondes altérations du fonctionnement et de l'intégrité des écosystèmes d'eau douce. Les agents pathogènes, leurs hôtes, mais aussi le microbiome de l'hôte et la communauté planctonique réagissent aux changements des variables abiotiques. Les maladies observées et leur gravité sont l'expression de ces réponses et des interactions complexes entre les espèces. Une meilleure compréhension des moteurs de la maladie dans ces écosystèmes est nécessaire, non seulement pour la conservation de la biodiversité des eaux douces de montagne et de leur santé, mais aussi pour être en mesure de prévenir une nouvelle dégradation de la qualité des écosystèmes et la perte consécutive de services écosystémiques importants pour les sociétés humaines. Dans cette thèse, les principales variables abiotiques, qui peuvent avoir un impact sur la dynamique de la chytridiomycose en montagne, sont définies à partir de la littérature et discutées dans une perspective de changement global. En outre, la prévalence de Bd et la dynamique de la maladie dans les sites d'étude d'eau douce le long de cinq gradients d'altitude dans les Pyrénées sont analysées dans leur relation avec les changements récents et la variabilité des variables abiotiques sélectionnées. Le début du printemps annuel (ici, début de la période de croissance après le dégel du lac) et la prévalence annuelle de Bd dans un site d'étude pyrénéen fortement infecté ont été utilisés pour extrapoler le risque d'infection à tous les sites d'étude. La relation entre les extrêmes climatiques et les variables hydrologiques et ce risque d'infection lié au début du printemps est testée. En outre, les conditions de température dans les deux mois suivant le début du printemps annuel sont caractérisées. En conséquence, la température printanière, en particulier la température moyenne basse, et les variables hydroclimatiques, qui indiquent des conditions de sécheresse nivale, sont suggérées comme des facteurs abiotiques essentiels dans la dynamique interannuelle de la chytridiomycose chez les amphibiens des Pyrénées. Dans le contexte des effets prévus du changement climatique sur les températures et le bilan hydrique dans les Pyrénées, ces résultats peuvent indiquer une augmentation du risque d'infection à l'avenir. Le concept et l'analyse présentés peuvent aider à mieux comprendre la maladie de la chytridiomycose observée dans les montagnes avec des régimes de neige, anticiper les changements dans le risque d'infection dans un climat futur et permettre de développer des modèles améliorés du risque d'infection, qui sont transférables à d'autres zones ou espèces. La disponibilité croissante de données environnementales à haute résolution temporelle et à l'échelle spatiale mondiale offre la possibilité d'étudier les facteurs abiotiques de la maladie, tels que ceux discutés ici, à l'échelle d'une chaîne de montagne et entre les chaînes de montagne. En résumé, cette thèse suggère que les variables abiotiques dans l'expression de la maladie de la chytridiomycose nécessitent des approches de recherche interdisciplinaires. Celles-ci seront cruciales pour informer sur l'intégrité des écosystèmes d'eau douce et aider à formuler des variables essentielles de biodiversité ayant une importance pour les espèces de montagne sous l'impact du changement global

Variables abiotiques dans l'expression de la maladie d'un champignon pathogène en montagne dans un contexte de changement global

The health of mountain freshwater ecosystems, and the ecosystem services they provide, are threatened by global change impacts on mountain climate and hydrology. The disease chytridiomycosis, caused by the fungal pathogen Batrachochytrium dendrobatidis (Bd), has been causing epidemics of amphibian populations globally, with hotspots of severe mortality events in mountain areas. Emerging disease in freshwater species, such as caused by fungal pathogens, is seen as evidence of profound alterations in freshwater ecosystem functioning and ecosystem integrity. Pathogens, their hosts, but also the host microbiome and the plankton community respond to changes in abiotic variables. Observed disease and its severity is the expression of these responses and the complex interactions between species. A better understanding of drivers of disease in these ecosystems is needed, not only for the conservation of mountain freshwater biodiversity and their health, but also to be able to prevent further degradation in ecosystem quality and consequent loss of important ecosystem services to human societies. In this thesis, the main abiotic variables, which can impact chytridiomycosis dynamics in mountains, are defined from the literature and discussed in a global change perspective. Further, Bd prevalence and disease dynamics in freshwater study sites along five elevation gradients in the Pyrenees mountains are analysed in their relationship to recent changes and variability in selected abiotic variables. Annual spring start timing (start of the annual growing season and activity of freshwater species such as amphibians, pathogens, plankton) and annual Bd prevalence in one highly infected Pyrenean study site were used to extrapolate infection risk to all study sites. The relationship between climate extremes and hydrology variables and this spring start related infection risk is tested. In addition, temperature conditions in the two months following annual spring start are characterized. As a result, both spring temperature, especially low average temperature, and hydroclimatic variables, which are pointing at snow drought conditions, are suggested as essential abiotic drivers in inter-annual chytridiomycosis dynamics in amphibians of the Pyrenees. In context of the predicted climate change effects on temperatures and water balance in the Pyrenees, these results may indicate increased future infection risk. The presented framework and analysis may help in a better understanding of chytridiomycosis disease observed in mountains with snow regimes, anticipate changes in infection risk in a future climate and may allow to develop improved models of infection risk, that are transferable to other areas or species. The increasing availability of environmental data at high temporal resolution and at global spatial extent offers the potential of studying abiotic drivers of disease, such as those discussed here, on the scale of one mountain range and between mountain ranges. In summary, this thesis suggests that abiotic variables in chytridiomycosis disease expression call for interdisciplinary research approaches. These will be crucial to inform on freshwater ecosystem integrity and help to formulate essential biodiversity variables with importance for mountain species under the impact of global change.La santé des écosystèmes d'eau douce de montagne, et les services écosystémiques qu'ils fournissent, sont menacés par les impacts du changement global sur le climat et l'hydrologie des montagnes. La chytridiomycose, maladie causée par le champignon pathogène Batrachochytrium dendrobatidis (Bd), a provoqué des épidémies dans les populations d'amphibiens du monde entier, avec des foyers de mortalité grave dans les zones de montagne. Les maladies émergentes chez les espèces d'eau douce, telles que celles causées par des pathogènes fongiques, sont considérées comme des preuves de profondes altérations du fonctionnement et de l'intégrité des écosystèmes d'eau douce. Les agents pathogènes, leurs hôtes, mais aussi le microbiome de l'hôte et la communauté planctonique réagissent aux changements des variables abiotiques. Les maladies observées et leur gravité sont l'expression de ces réponses et des interactions complexes entre les espèces. Une meilleure compréhension des moteurs de la maladie dans ces écosystèmes est nécessaire, non seulement pour la conservation de la biodiversité des eaux douces de montagne et de leur santé, mais aussi pour être en mesure de prévenir une nouvelle dégradation de la qualité des écosystèmes et la perte consécutive de services écosystémiques importants pour les sociétés humaines. Dans cette thèse, les principales variables abiotiques, qui peuvent avoir un impact sur la dynamique de la chytridiomycose en montagne, sont définies à partir de la littérature et discutées dans une perspective de changement global. En outre, la prévalence de Bd et la dynamique de la maladie dans les sites d'étude d'eau douce le long de cinq gradients d'altitude dans les Pyrénées sont analysées dans leur relation avec les changements récents et la variabilité des variables abiotiques sélectionnées. Le début du printemps annuel (ici, début de la période de croissance après le dégel du lac) et la prévalence annuelle de Bd dans un site d'étude pyrénéen fortement infecté ont été utilisés pour extrapoler le risque d'infection à tous les sites d'étude. La relation entre les extrêmes climatiques et les variables hydrologiques et ce risque d'infection lié au début du printemps est testée. En outre, les conditions de température dans les deux mois suivant le début du printemps annuel sont caractérisées. En conséquence, la température printanière, en particulier la température moyenne basse, et les variables hydroclimatiques, qui indiquent des conditions de sécheresse nivale, sont suggérées comme des facteurs abiotiques essentiels dans la dynamique interannuelle de la chytridiomycose chez les amphibiens des Pyrénées. Dans le contexte des effets prévus du changement climatique sur les températures et le bilan hydrique dans les Pyrénées, ces résultats peuvent indiquer une augmentation du risque d'infection à l'avenir. Le concept et l'analyse présentés peuvent aider à mieux comprendre la maladie de la chytridiomycose observée dans les montagnes avec des régimes de neige, anticiper les changements dans le risque d'infection dans un climat futur et permettre de développer des modèles améliorés du risque d'infection, qui sont transférables à d'autres zones ou espèces. La disponibilité croissante de données environnementales à haute résolution temporelle et à l'échelle spatiale mondiale offre la possibilité d'étudier les facteurs abiotiques de la maladie, tels que ceux discutés ici, à l'échelle d'une chaîne de montagne et entre les chaînes de montagne. En résumé, cette thèse suggère que les variables abiotiques dans l'expression de la maladie de la chytridiomycose nécessitent des approches de recherche interdisciplinaires. Celles-ci seront cruciales pour informer sur l'intégrité des écosystèmes d'eau douce et aider à formuler des variables essentielles de biodiversité ayant une importance pour les espèces de montagne sous l'impact du changement global

Cycle hydrologique et ressources en eau

International audienceLes Pyrénées ont une importance fondamentale pour les ressources en eau des territoires situés des deux côtés de la division hydrologique, car c’est dans ses bassins de tête que se produisent une partie très importante des débits de surface et des eaux souterraines qui sont utilisées en aval dans les bassins de l’Èbre, Adour, Garonne, etc.L’analyse des séries instrumentales de fl ux circulants montrent une tendance générale à la diminution des débits moyens annuels au cours des dernières décennies. Cette diminution ne peut être attribuée qu’en partie au changement climatique étant donnée l’importance de l’eff et des changements d’occupation du sol et de la végétation, surtout dans la partie sud de la cordillère. On a également observé des changements des régimes mensuels, liés à une modifi cation de la relation neige / pluie en hiver, moins d’accumulation de neige et accélération de la fusion, qui se traduisent par des changements importants des régimes d’écoulement des rivières, qui évoluent vers des régimes de type pluvial, avec de plus gros débits en hiver, une précocité et une diminution des fl ux de fonte printaniers et des saisons sèches plus longues et intenses. L’analyse des données enregistrées au cours des dernières décennies n’a pas fourni de signaux clairs de changement en termes de fréquence des débits extrêmes.La plupart des modèles climatiques annoncent pour la région pyrénéenne des élévations de températures et une diminution des précipitations au cours du XXIe siècle. Ces changements augmenteraient le stress sur la végétation, entraînant une évapotranspiration plus élevée, qui aff ecterait à son tour les autres composants du bilan hydrologique (ruissellement de surface et recharge). En conséquence, le teneur en eau dans le sol diminuerait, les situations de saturation seraient de moins en moins fréquentes et se limiteraient à des périodes hivernales et printanières. Outre les changements de forçage climatique, le bilan hydrologique des Pyrénées sera aff ecté par des changements de la couverture végétale. Celle-ci pourrait en eff et bénéfi cier d’une reprise des processus de revégétalisation, d’ores et déjà observés au cours des dernières décennies du XXe siècle, suite à l’abandon des activités agricoles. Par ailleurs, le réchauff ement conduirait à une migration des étages altitudinaux, alors que la pression humaine augmentera sur certains secteurs, au travers des stations de ski, du développement touristique et de la création de résidences secondaires.Les changements en termes de débits annuels et saisonniers peuvent entraîner une baisse de la qualité des eaux, du fait de la diminution de l’eff et de dilution des substances polluantes.Le panorama général proposé dans ce chapitre va donc dans le sens d’une aggravation des tendances actuellement observées, entraînant une moindre disponibilité de ressources en eau dans le futur. Les ressources en eau générés dans les Pyrénées sont donc essentielles pour l’agriculture irriguée et la production d’aliments, pour la production d’énergie hydroélectrique, pour l’industrie et pour l’approvisionnement domestique non seulement des populations des Pyrénées, mais encore d’un territoire beaucoup plus large qui comprend des millions d’habitants et certaines des concentrations urbaines les plus importantes de la région. Tout changement qui aff ecte le cycle hydrologique des Pyrénées est donc susceptible d’avoir des répercussions sur un territoire et une population beaucoup plus vastes

Cycle hydrologique et ressources en eau

International audienceLes Pyrénées ont une importance fondamentale pour les ressources en eau des territoires situés des deux côtés de la division hydrologique, car c’est dans ses bassins de tête que se produisent une partie très importante des débits de surface et des eaux souterraines qui sont utilisées en aval dans les bassins de l’Èbre, Adour, Garonne, etc.L’analyse des séries instrumentales de fl ux circulants montrent une tendance générale à la diminution des débits moyens annuels au cours des dernières décennies. Cette diminution ne peut être attribuée qu’en partie au changement climatique étant donnée l’importance de l’eff et des changements d’occupation du sol et de la végétation, surtout dans la partie sud de la cordillère. On a également observé des changements des régimes mensuels, liés à une modifi cation de la relation neige / pluie en hiver, moins d’accumulation de neige et accélération de la fusion, qui se traduisent par des changements importants des régimes d’écoulement des rivières, qui évoluent vers des régimes de type pluvial, avec de plus gros débits en hiver, une précocité et une diminution des fl ux de fonte printaniers et des saisons sèches plus longues et intenses. L’analyse des données enregistrées au cours des dernières décennies n’a pas fourni de signaux clairs de changement en termes de fréquence des débits extrêmes.La plupart des modèles climatiques annoncent pour la région pyrénéenne des élévations de températures et une diminution des précipitations au cours du XXIe siècle. Ces changements augmenteraient le stress sur la végétation, entraînant une évapotranspiration plus élevée, qui aff ecterait à son tour les autres composants du bilan hydrologique (ruissellement de surface et recharge). En conséquence, le teneur en eau dans le sol diminuerait, les situations de saturation seraient de moins en moins fréquentes et se limiteraient à des périodes hivernales et printanières. Outre les changements de forçage climatique, le bilan hydrologique des Pyrénées sera aff ecté par des changements de la couverture végétale. Celle-ci pourrait en eff et bénéfi cier d’une reprise des processus de revégétalisation, d’ores et déjà observés au cours des dernières décennies du XXe siècle, suite à l’abandon des activités agricoles. Par ailleurs, le réchauff ement conduirait à une migration des étages altitudinaux, alors que la pression humaine augmentera sur certains secteurs, au travers des stations de ski, du développement touristique et de la création de résidences secondaires.Les changements en termes de débits annuels et saisonniers peuvent entraîner une baisse de la qualité des eaux, du fait de la diminution de l’eff et de dilution des substances polluantes.Le panorama général proposé dans ce chapitre va donc dans le sens d’une aggravation des tendances actuellement observées, entraînant une moindre disponibilité de ressources en eau dans le futur. Les ressources en eau générés dans les Pyrénées sont donc essentielles pour l’agriculture irriguée et la production d’aliments, pour la production d’énergie hydroélectrique, pour l’industrie et pour l’approvisionnement domestique non seulement des populations des Pyrénées, mais encore d’un territoire beaucoup plus large qui comprend des millions d’habitants et certaines des concentrations urbaines les plus importantes de la région. Tout changement qui aff ecte le cycle hydrologique des Pyrénées est donc susceptible d’avoir des répercussions sur un territoire et une population beaucoup plus vastes

Cycle hydrologique et ressources en eau

International audienceLes Pyrénées ont une importance fondamentale pour les ressources en eau des territoires situés des deux côtés de la division hydrologique, car c’est dans ses bassins de tête que se produisent une partie très importante des débits de surface et des eaux souterraines qui sont utilisées en aval dans les bassins de l’Èbre, Adour, Garonne, etc.L’analyse des séries instrumentales de fl ux circulants montrent une tendance générale à la diminution des débits moyens annuels au cours des dernières décennies. Cette diminution ne peut être attribuée qu’en partie au changement climatique étant donnée l’importance de l’eff et des changements d’occupation du sol et de la végétation, surtout dans la partie sud de la cordillère. On a également observé des changements des régimes mensuels, liés à une modifi cation de la relation neige / pluie en hiver, moins d’accumulation de neige et accélération de la fusion, qui se traduisent par des changements importants des régimes d’écoulement des rivières, qui évoluent vers des régimes de type pluvial, avec de plus gros débits en hiver, une précocité et une diminution des fl ux de fonte printaniers et des saisons sèches plus longues et intenses. L’analyse des données enregistrées au cours des dernières décennies n’a pas fourni de signaux clairs de changement en termes de fréquence des débits extrêmes.La plupart des modèles climatiques annoncent pour la région pyrénéenne des élévations de températures et une diminution des précipitations au cours du XXIe siècle. Ces changements augmenteraient le stress sur la végétation, entraînant une évapotranspiration plus élevée, qui aff ecterait à son tour les autres composants du bilan hydrologique (ruissellement de surface et recharge). En conséquence, le teneur en eau dans le sol diminuerait, les situations de saturation seraient de moins en moins fréquentes et se limiteraient à des périodes hivernales et printanières. Outre les changements de forçage climatique, le bilan hydrologique des Pyrénées sera aff ecté par des changements de la couverture végétale. Celle-ci pourrait en eff et bénéfi cier d’une reprise des processus de revégétalisation, d’ores et déjà observés au cours des dernières décennies du XXe siècle, suite à l’abandon des activités agricoles. Par ailleurs, le réchauff ement conduirait à une migration des étages altitudinaux, alors que la pression humaine augmentera sur certains secteurs, au travers des stations de ski, du développement touristique et de la création de résidences secondaires.Les changements en termes de débits annuels et saisonniers peuvent entraîner une baisse de la qualité des eaux, du fait de la diminution de l’eff et de dilution des substances polluantes.Le panorama général proposé dans ce chapitre va donc dans le sens d’une aggravation des tendances actuellement observées, entraînant une moindre disponibilité de ressources en eau dans le futur. Les ressources en eau générés dans les Pyrénées sont donc essentielles pour l’agriculture irriguée et la production d’aliments, pour la production d’énergie hydroélectrique, pour l’industrie et pour l’approvisionnement domestique non seulement des populations des Pyrénées, mais encore d’un territoire beaucoup plus large qui comprend des millions d’habitants et certaines des concentrations urbaines les plus importantes de la région. Tout changement qui aff ecte le cycle hydrologique des Pyrénées est donc susceptible d’avoir des répercussions sur un territoire et une population beaucoup plus vastes

Ciclo hidrológico y recursos hídricos

11 Pags.- 5 Figs. Con Licencia Creative Commons - Reconocimiento-NoComercial (CC BY-NC) Esta licencia permite a otros entremezclar, ajustar y construir a partir de su obra con fines no comerciales, y aunque en sus nuevas creaciones deban reconocerle su autoría y no puedan ser utilizadas de manera comercial, no tienen que estar bajo una licencia con los mismos términos.Los Pirineos tienen una importancia fundamental para los recursos hídricos de los territorios situados a ambos lados de la divisoria hidrológica, ya que en sus cabeceras se genera una parte muy importante de los caudales superfi ciales y aguas subterráneas que son utilizadas aguas abajo en las cuencas del Ebro, Adour, Garona, etcétera. El análisis de las series temporales de caudales circulantes muestra una tendencia general a la disminución de los caudales medios anuales a lo largo de las últimas décadas. Esta disminución sólo se puede atribuir de forma parcial al cambio climático, siendo también muy importante el efecto de los cambios en los usos del suelo y en la vegetación, sobre todo en la parte meridional de la cordillera. También se han observado cambios en el régimen mensual, relacionados con una disminución de la relación nieve / lluvia en invierno, menor acumulación de nieve, y una aceleración de la fusión, que se han traducido en cambios en los regímenes de los ríos, que transitan hacia regímenes de tipo pluvial con mayores caudales invernales, adelanto y disminución de los caudales de deshielo primaverales, y estiajes más largos e intensos. No se han encontrado, en el estudio de los registros de las últimas décadas, señales claras de cambio en la frecuencia de caudales extremos.La mayoría de los modelos climáticos pronostican para la región pirenaica aumentos de las temperaturas y una disminución de las precipitaciones a lo largo del siglo XXI. Estos cambios incrementarían el estrés sobre la vegetación, resultando en una evapotranspiración más elevada que a su vez afectaría a los demás componentes del balance hidrológico (escorrentía superfi cial y recarga). Con todo ello, el contenido de agua en el suelo disminuiría, las condiciones de saturación serían cada vez más escasas y se limitarían a ciertos períodos en invierno y primavera. Además de los cambios en el forzamiento climático, el balance hidrológico 2.6 Ciclo hidrológico y recursos hídricos 2.6 Ciclo hidrológico y recursos hídricos de los Pirineos se verá afectado por cambios en la cubierta vegetal, que se caracterizarán por una continuación de los procesos de revegetación ya existentes en las últimas décadas del siglo XX como consecuencia del abandono de las actividades agropecuarias y del calentamiento que conllevará una migración de los pisos altitudinales, mientras que es altamente probable que la presión humana se incremente en unos pocos lugares como estaciones de esquí y urbanizaciones turísticas y de segunda residencia. Estos cambios en los caudales anuales y estacionales pueden conllevar una disminución en la calidad de las aguas, ya que implican un descenso del efecto de dilución de las sustancias contaminantes. El escenario que plantean los diferentes estudios analizados es por tanto de una exacerbación de las tendencias observadas en la actualidad, conducente a una menor disponibilidad de recursos hídricos. Por el lado de la demanda, si bien se constatan y se prevén mejoras en la efi ciencia en la distribución y uso del agua, existen también previsiones de incremento de la demanda agrícola por el desarrollo de nuevas zonas de agricultura de regadío, lo que unido a lo anterior puede llevar a un aumento de las tensiones y la competencia por los recursos hídricos.Este Capítulo forma parte de un informe realizado en el marco del proyecto OPCC2 por iniciativa de la Comunidad de Trabajo de los Pirineos. El proyecto OPCC2 está asociado a los proyectos CLIMPY, FLORAPYR, REPLIM, CANOPEE y PIRAGUA. Todos estos proyectos están cofinanciados por el Fondo Europeo de Desarrollo Regional, FEDER a través del programa POCTEFA 2014-2020.Peer reviewe

The role of abiotic variables in an emerging global amphibian fungal disease in mountains

International audienceThe emergence of the chytridiomycete fungal pathogen Batrachochytrium dendrobatidis (Bd), causing the disease chytridiomycosis, has caused collapse of amphibian communities in numerous mountain systems. The health of amphibians and of mountain freshwater habitats they inhabit is also threatened by ongoing changes in environmental and anthropogenic factors such as climate, hydrology, and pollution. Climate change is causing more extreme climatic events, shifts in ice occurrence, and changes in the timing of snowmelt and pollutant deposition cycles. All of these factors impact both pathogen and host, and disease dynamics. Here we review abiotic variables, known to control Bd occurrence and chytridiomycosis severity, and discuss how climate change may modify them. We propose two main categories of abiotic variables that may alter Bd distribution, persistence, and physiology: 1) climate and hydrology (temperature, precipitation, hydrology, ultraviolet radiation (UVR); and, 2) water chemistry (pH, salinity, pollution). For both categories, we identify topics for further research. More studies on the relationship between global change, pollution and pathogens in complex landscapes, such as mountains, are needed to allow for accurate risk assessments for freshwater ecosystems and resulting impacts on wildlife and human health. Our review emphasizes the importance of using data of higher spatiotemporal resolution and uniform abiotic metrics in order to better compare study outcomes. Fine-scale temperature variability, especially of water temperature, variability of moisture conditions and water levels, snow, ice and runoff dynamics should be assessed as abiotic variables shaping the mountain habitat of pathogen and host. A better understanding of hydroclimate and water chemistry variables, as co-factors in disease, will increase our understanding of chytridiomycosis dynamics