Projecting and responding to ecological impacts of Climate Change on Marine Protected Areas

Corelli, Vincenzo ORCID: https://orcid.org/0000-0002-8879-2641 (2024). Projecting and responding to ecological impacts of Climate Change on Marine Protected Areas Mémoire. Québec, Université du Québec, Institut national de la recherche scientifique, Maîtrise en sciences de l'eau, 93 p.

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Résumé

Les zones marines protégées (« MPA ») sont essentielles à la conservation de la biodiversité mondiale, mais elles sont de plus en plus touchées par le changement climatique. Il n'existe aucune analyse des mesures de gestion spécifiques prises sur le terrain en réponse au changement climatique. Dans le cadre de ce mémoire, j’ai d’abord examiné les plans de gestion axés sur le changement climatique de MPA existantes à travers le monde et j’ai pu identifier 213 mesures de gestion liées au changement climatique. Seulement 4,7 % d'entre elles étaient des mesures d'adaptation sur le terrain pour la conservation de la biodiversité, tandis que 45,5 % étaient des mesures de surveillance. Cela met en évidence une lacune importante dans la prise en compte des impacts du climat sur la biodiversité des MPA. L’objectif était donc de compiler une base de données d'approches d'adaptation qui pourra servir de ressource pour aider les réseaux de MPA à s'adapter au changement climatique. L'un des principaux effets du changement climatique est la redistribution des espèces en réponse à l'évolution des conditions océaniques. Ces redistributions peuvent entraîner l'entrée ou la sortie d'espèces des MPA, ce qui peut avoir un impact direct sur la biodiversité qu'elles protègent, mais aussi des effets écologiques indirects sur la composition et les interactions des espèces. Les modèles de distribution des espèces (« SDM ») permettent de projeter le mouvement potentiel des espèces à l'intérieur et à l'extérieur des MPA et ainsi d'envisager les conséquences de ces nouveaux assemblages d'espèces. Le deuxième objectif principal de mon mémoire était d’examiner l'aire marine protégée d'eau bleue autour de l'île de l'Ascension, l'une des plus grandes AMP au monde, qui comprend des espèces endémiques de haute mer, d'eau profonde mésopélagique, d'eau peu profonde et de monts sous-marins. J’ai projeté et analysé la distribution, le renouvellement, l'émigration et l'immigration des espèces de poisson à deux dates différentes (2050, 2099) dans le cadre de deux scénarios d'émissions différents (RCP 2.6 et RCP 8.5) par rapport à la situation actuelle, en tenant compte des émissions de gaz à effet de serre. Le scénario RCP 2.6 représente une trajectoire d'émissions ambitieuse visant à limiter le réchauffement global à environ 2°C, tandis que le scénario RCP 8.5 envisage une augmentation continue des émissions, aboutissant à un réchauffement bien supérieur, dépassant 4°C d'ici la fin du siècle. J’ai constaté que dans le scénario de forte atténuation (RCP 2.6), la richesse des espèces dans la MPA devrait rester relativement stable, avec un renouvellement modéré et l'immigration de quelques nouvelles espèces dans la zone. Cependant, dans le cadre du scénario de maintien du statu quo (RCP 8.5), la MPA connaît un renouvellement important des espèces, avec la disparition de nombreuses espèces indigènes et un afflux substantiel d'espèces non indigènes.

Abstract
Marine Protected Areas (MPAs) are crucial for global biodiversity conservation but are increasingly impacted by climate change. No analysis exists of specific on-the-ground management actions in response to climate change. During this master’s project, I reviewed 646 MPA management plans focusing on climate change, identifying 213 unique management actions. Only 4.7% were on-the-ground adaptive measures for biodiversity conservation, while 45.5% were monitoring measures. This highlights a significant gap in addressing climate impacts on MPA biodiversity. We aim to compile a resource of adaptation approaches to aid MPA networks in adapting to climate change. One principal effect of climate change is the redistribution of species in response to changing ocean conditions. Such redistributions can lead to species entering or leaving MPAs, which may impact them both through directly affecting the biodiversity under their protection, but also through indirect ecological effects on species composition and interactions. Species distribution models (SDMs) provide an opportunity to project the potential movement of species both into and out of MPAs, and to consider the consequences of projected new species assemblages. The second main objective of my project was to examine the blue-water marine protected area around Ascension Island, one of the largest MPAs in the world, which includes open ocean, deep-water mesopelagic, shallow, and seamount endemic species. We project and analyze species distributions, turnover, and emigration and immigration at two different time points (2050, 2099) under two different emissions scenarios (RCP 2.6 and RCP 8.5) relative to the present day. We found that under the high mitigation scenario (RCP 2.6), species richness within the MPA is projected to remain relatively stable, with moderate turnover and some new species immigrating into the area. However, under the business-as-usual scenario (RCP 8.5), the MPA experiences significant species turnover, with many native species lost and a substantial influx of non-native species. The implications are that without aggressive global mitigation efforts, large blue-water MPAs like Ascension Island may struggle to maintain their conservation goals, necessitating adaptive management strategies that incorporate species redistributions and focus on preserving ecosystem resilience.

Type de document:	Thèse Mémoire
Directeur de mémoire/thèse:	Lavoie, Isabelle
Co-directeurs de mémoire/thèse:	Tittensor, Derek
Mots-clés libres:	biodiversité; changement climatique; gouvernance; conservation marine; aires marines protégées; actions de gestion; plan de gestion; modèles de distribution des espèce; adaptation; biodiversity; climate change; governance; marine conservation; marine protected areas; management actions; management plan; species distribution models
Centre:	Centre Eau Terre Environnement
Date de dépôt:	05 août 2025 13:45
Dernière modification:	05 août 2025 13:45
URI:	https://espace.inrs.ca/id/eprint/16427

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