Caroline Nérot

Invertébrés benthiques et biomarqueurs, témoins du fonctionnement trophique des

écosystèmes côtiers

Caroline Nérot

Encadrée par Yves-Marie Paulet, Anne Lorrain, Jacques Grall et Hervé Le Bris

2Caroline Nérot – 12/2011

Ecosystèmes côtiers ?

talus

plateau continental

plaine abyssale

littoral0 m

200 m

4000 m



benthos

bivalves

phytoplancton

zooplancton

poissons

pelagos

Connaissance des organismes côtiers et de leurs interactions

Modifié d’après support www.sciencelearn.co.nz



bivalves

phytoplanctonzooplancton

poissons

?

Disponibilité et variabilité spatiale des sources pour les consommateurs?

? ??



~ 300 km

nombre d’études

?


Objectif de la thèse

Etudier le fonctionnement trophique d’un écosystème côtier à large échelle spatiale

Réseau trophique benthique : • origine de la matière organique incorporée • emprise spatiale de l’influence des apports continentaux

Focus sur les bivalves, consommateurs primaires


Bivalves benthiques : intégrateurs

filtration

• filtreurs • mobilité réduite• Aire de répartition dimension spatiale

mobilitéIntégrateurs des

sources présentes


Marqueurs trophiques

Identifier sources dans tissus des bivalvesIsotopes stables

Carbone 13C et Azote 15NAcides gras

Constituants des lipides

NourriturePhytoplanctonBactériesDébris terrestres…

BivalveGlande digestiveMuscle



Identifier sources dans tissus des bivalvesAcides gras

Acide grasAcide grasAcide gras

NourriturePhytoplanctonBactériesDébris terrestres…

BivalveGlande digestiveMuscle



Temps d’intégration des sources

Isotopes stables Acides gras

Glande digestive :heures – jours Muscles : mois - saisons

Glande digestive :heures – jours Muscles : Peu d’AG des sources


10 missions : 3 à 10 jours2008 2009 2010

Prélèvements : - bivalves : drague + chalut à

panneauxeau : Niskin surface + fond- sédiment : benne + carottier

Site d’étude et stratégie d’échantillonnage

Transect NordRade de Brest

Transect SudLoire et Vilaine

Fonctionnement trophique de l’écosystème côtier

apports fluviaux activités

anthropiques ouverture à l’océan


Bivalves benthiques utilisés

Coquille Saint-JacquesPecten maximus

Amande de merGlycymeris glycymeris

Praire du largeVenus casina

Bucarde lisseLaevicardium crassum

Pétoncle blancAequipecten opercularis


Questions

Identification des sources trophiques par le 13C ? Impact des apports continentaux à l’échelle du plateau ? Influence du métabolisme des bivalves ?


Identification des sources trophiques par le 13C ?

Praire Amande

Pétoncle blanc

Coquille St-Jacques

Rade de Brest

Mer d’Iroise

Large



Résultats

Rade Mer d’Iroise LargeMOP eaufond

Quelle source en milieu côtier est responsable des 13Cbivalves élevés ?

C. St-JacquesPétoncle blancPraireAmande



13Cbivalve élevé = consommation microphytobenthos

Le 13C indique-t-il la consommation de microphytobenthos ?

-20 ‰

-16 ‰

13C

MPB

PhytoplanctonGrall et al. 2006

MPB

Phytoplancton

13C



Consommation de MPB ?

13Cbivalves élevés mais pas cohérents avec accès MPB

Bretagne-environnement.org

30 m

Longphuirt et al. 2007

Rade

C. St-Jacques

Amande

Praire

Pétoncle blanc



Profil AG diatomées benthiques(Kharlamenko 2008)

Profil AG : glandes digestives des Coquilles Saint-Jacques

AG dominants = marqueurs de diatoméesmais pas de spécification benthique / pélagique

RadeLarge



Gradient profondeur = disparition du MPB

Rade Mer d’Iroise

Evolution des13Cbivalves ≠ consommation de MPB en rade

-16 ‰ 13Cbivalve -20 ‰

PhytoplanctonMPBC. St-Jacques

AmandePraire

Pétoncle blanc



Quelle source est responsable des 13Cbivalves élevés ?

Rade Mer d’Iroise Large

C. St-JacquesPétoncle blancPraireAmande


30 mFront

d’Ouessant



Présence d’autres sources au 13C élevé

Kristian Peters

Débris macroalgues = vaste gamme de 13C élevées source potentielle


Front d’Ouessant

-20

-18

-16

-14

-12

-10

13C

(‰)

Laminaria digitata

Ulva sp.

Schaal et al. 2009Hill et al. 2009



Résumé

Position substrat

Diminution pour 2 sps / 4

chem.leeds.ac.uk

• 13C élevé ne trace pas uniquement le microphytobenthos

• Autres sources doivent être prises en compte en milieu côtier


Questions



Pourquoi ?

Impact des apports continentaux

Costanzo et al. 2001 macroalgues

15N = traceur signal continental même signal dans bivalves ? Quelle échelle spatiale?

Matière organique particulaireEvans et al. 2006


Comment ?


130 000 t.an-1

35 055 t.an-1

Moyennes Flux azote

2004, DIREN Bretagne + Guillaud et al. 2008

Comparaison des 15Nbivalve en profondeur et entre les deux transects

Transect sud : Valeurs plus fortes? Emprise plus lointaine?



Résultats• 15N : transect Sud

15N bivalves = dilution du signal continental ?

Amande

Pétoncle blanc

C.St-Jacques

Bucarde



Résultats• 15N : comparaison transects

15Nbivalves indépendant des apports fluviaux

130 000 t.an-1

35 055 t.an-1



Différences entre les espèces

Amande

Pétoncle blanc

C.St-Jacques

Amande

Pétoncle blanc

C.St-Jacques

Ordre des espèces indépendant des apports fluviaux



Pas d’impact des apports continentaux sur 15Nbivalves ?• Dilution de l’azote provenant de la Loire - Previmer

Influence Loire au fond = emprise

très côtière

Influence Loire en surface =

emprise sur le plateau



Impact des apports continentaux sur 15Nbivalves ?

Apportsnutriments

Phytoplancton côtier

Phytoplancton marinX

Influence limitée à la proximité des estuairesDifférence apports continentaux = échelle plus fine


Questions



MOPfond

Influence du métabolisme des bivalves ?

Que montre le 15N ?

Sources

Bivalves

15N

?

- Source particulière ?- Intégration du signal trophique ?


MOPfond


Source particulière ?• 13Cbivalves

13Cprofond ≈ consommation de MOP ≈ phytoplancton marin …



Source particulière ?• Acides gras Coquille Saint-Jacques

… consommation de phytoplancton marin confirmée par AG

± 60 % AG

RadeLarge


MOPfond


Que montre le 15N ?

Sources

Bivalves

15N

?

- Source particulière ?- Intégration du signal trophique ?

X



Hypothèse : Métabolisme différent• AG muscles

AGPI (% AG totaux)

0

10

20

30

40

50

60

24 140 190Profondeur (m)

AG majoritaires = polyinsaturés

Profils d’AGmuscle en ACP



AG Polyinsaturés = signal physiologique (Cossins et Lee 1985. Bell et al. 1986 )

périodicité

↓Conditions optimales

températurepression lumière sources MO

diversité + quantité

Réponse des coquilles profondes aux conditions environnementales

périodicité

↓Conditions extrêmes

X



Quel impact sur incorporation de la nourriture? Temps d’intégration différentsGlande digestive : heures – jours Muscles : mois - saisons

Coquilles profondes : intégration directe de la nourriture dans le muscle

15N influencé par l’état physiologique de l’individu !


Conclusions


Conclusions

Influence des fleuves limitée sur bivalves côtiers13Cbivalves ≠ signal MPBContribution potentielle des macroalgues

Sources phytoplanctoniquesMétabolisme lié aux conditions environnementalesInfluence sur l’assimilation de la matière organique

Bilan des questions abordées


Conclusions

Fonctionnement trophique des écosystèmes côtiers : Bilan issu de la thèse


Conclusions

Invertébrés benthiques et marqueurs trophiques

Glandes digestives : Acides gras / Isotopes stablesVariabilité temporelle

Valeurs / composition des sources

Muscles : Isotopes stablesFractionnement spécifique

Valeurs des sources

Muscles : Isotopes stables+ influence du métabolisme sur

fractionnement

Muscles : Acides grasPeu d’information trophique

État physiologique de l’organisme

Couplage des marqueurs et des tissus nécessaire et pertinentInfluence physiologie Limite spatiale à l’utilisation de ces

outils


Perspectives


Perspectives

Déterminer le fractionnement isotopique• pour chaque espèce• en fonction de la bathymétrie

Ecologie des bivalves • Différences de 13C et 15N entre les espèces

Position substrat + Tri particules+ Fractionnement spécifique


Perspectives

Ecologie des bivalves • Consommation de débris de macroalgues

• Processus d’assimilation

• Influence des macroalguesen dehors des champs ?sur l’écosystème Mer d’Iroise ?

chem.leeds.ac.uk


Perspectives

Physiologie des bivalves • Effets de la profondeur

AG muscles / IS muscles

AG et IS : Marqueurs trophiques marqueurs physiologiquesPlasticité des bivalves dans leur aire de répartition

Bibliographie : Ø

?

•Effets de la pression ?


Perspectives

Fonctionnement trophique des écosystèmes côtiers

• Comparaison de systèmes Schéma global• Approche visuelle• Niveaux trophiques supérieurs• Matière organique : Disponibilité, Qualité trappes

Merci à

Yves-Marie • Jacques • Anne • Hervé • Tarik • Doudou K • Nico • Jean-Marie • Martine • Gene • Manon • Stan • Louis • Fred • Laurent C • Hélène • Anne D • Raoul • Alain • Equipages du Côtes de la Manche et du Gwenn Drez • Violette • Nono • Céline • Jo • Carlito • Yann • Flo • Mélou • Fanny • Marie • Rihanna • Oliv • Nath • Jonah • DoudouMatth • Emi • et tous les autres ...


Stratégie d’échantillonnage

2008 2009 2010

10 missions : 3 à 10 jours

Prélèvements : bivalves : drague + chalut à panneauxeau : Niskin surface + fondsédiment : benne Van Veen + carottier

1

1

2

2

3

JFMAMJJtASOND

123


Questions

Courbes de régressions d13C d15N

Transect Nord

d13C moyen (o/oo)

-20 -19 -18 -17 -16 -15

d15

N (

o/o

o)

2

4

6

8

10

12

AOd13Cm vs AOd15Nm CSJd13Cm vs CSJd15Nm GLYd13Cm vs GLYd15Nm

Transect Sud

d13C moyen (o/oo)

-19 -18 -17 -16 -15 -14

d15

N (

o/o

o)

2

4

6

8

10

12

AOd13Cm vs AOd15Nm

CSJd13Cm vs CSJd15Nm

GLYd13Cm vs GLYd15Nm


Transect Sud

d13C moyen (o/oo)

-30 -28 -26 -24 -22 -20 -18 -16 -14

d15

N (

o/o

o)

2

4

6

8

10

12

POMd13Cm vs POMd15Nm

SOMd13Cm vs SOMd15Nm

AOd13Cm vs AOd15Nm

CSJd13Cm vs CSJd15Nm

GLYd13Cm vs GLYd15Nm

Questions

diagramme d13C d15N Sources consommateurs

Transect Nord

d13C moyen (o/oo)

-30 -28 -26 -24 -22 -20 -18 -16 -14

d15

N (

o/o

o)

2

4

6

8

10

12

POMd13Cm vs POMd15Nm SOMd13Cm vs SOMd15Nm AOd13Cm vs AOd15Nm CSJd13Cm vs CSJd15Nm GLYd13Cm vs GLYd15Nm


Questions

C/N POM et SOM


Questions

Lehmann et al 2002 : expériences incubations MO Chen et al 2008

Bactérie riche en 13C dans sédiment, mais bactéries fabrique matièr13C riche et 13C pauvre. Biodegradation décompose composés 13C riche d13C de la MO restante ~ d13C sédimentSédiment valeurs plus faibles que MOPsédiment

d13C (-1.5‰) d15N (-1.2‰)


Questions

Fractionnement moyen = approximation• Mill et al 2007 : modèle qui détermine d15N en fonction

de ‘feeding rates’, ‘excretion rates’ et ‘diet quality’. Trois poissons coraux herbivores. Fractionnement mesurés : 4.47 ‰ à 5.25 ‰. fractionnements modélisés : 4.30‰ à 5.68 ‰.

• Perga et Grey 2010 : commentaires sur papier qui calcule fractionnement nourriture – rats très élevés : artefact des valeurs de nourriture utilisée


Questions

Comparaison résultats analyses isotopiques / acides gras

Comparaison des espèces sur 2 radiales


Questions

Comparaison fonctionnement trophique zones côtières atlantiques par mêmes approches


Questions

Descriptif des différents comportements alimentaires et physiologique

• À la base, on cherche à montrer que bivalves filteurs sont outils intégrateurs côtier + large.

• Les différences entre espèces ont montré qu’il est important de connaître leur comportement et leur physiologie AVANT de pouvoir les utiliser comme outils = calibration

• Or, tout n’est pas disponible sur les bivalves qu’on a utilisé


Questions

Dans présentation transect : manque éléments sur sources de matière organique et end-members


Questions

Relation entre disponibilité d’un nutriment et le fractionnement isotopique associée : lié à mécanismes physiologiques mais sans lien avec conditions environnementales

Caroline Nérot

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