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Before and after wasting disease in common eelgrass Zostera marina along the French Atlantic coasts: a general overview and first accurate mapping Godet.

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1 Before and after wasting disease in common eelgrass Zostera marina along the French Atlantic coasts: a general overview and first accurate mapping Godet L. et Al. DISEASES OF AQUATIC ORGANISMS Vol. 79: 249–255, 2008 Mathieu CASSIEN, Gregory GILLET, Marie-Aline Mauffrey UE BEM227 FLUC Université de la Méditerranée Aix Marseille II - Centre dOcéanologie de Marseille Master Recherche dOcéanographie Spécialité Biologie et Ecologie Marine Année

2 Étude basée sur: des photographies aérienne des herbiers (de 1924 à 2002) reconstitution de lévolution des manuscrits (1933) 82 points du littoral renseignés en 1930 Before and after wasting disease in common eelgrass Zostera marina along the French Atlantic coasts Materiels et méthodes 1/13 Deux problématiques: 1°]Quel est létat actuel des prairies de Zostera marina comparé a celui de 1930? 2°]Quand la disparition ou le déclin a-t-il commencé ?

3 Ressource alimentaire pour plusieurs oiseaux migrateurs Stratégie de vie Herbiers superficiel stratégie r Herbiers de subtidaux : stratégie K Modification de la structure des espaces sédimentaires stabilisation du sédiment (racines et rhizomes ) frein à lhydrodynamisme, favorise la sédimentation des particules fines (canopée). Producteurs primaires Magnoliophytes marine, HNHC Habitat complexe Zone de reproduction, nurserie refuge, abri et lieu de nourrissage Espèces structurantes des communautés forte diversité de la faune / flore associées INGENIEUR DECOSYSTEME Hily C. et Bouteille M., C.R. Acad. Sc.Paris. Sci. De la vie/life sci., 322 : Hily C. et al in "The World Atlas of Seagrasses: Present Status and Future Conservation" Keneth A.M. et al., 2006 in Seagrasses: Biology, Ecology and conservation Before and after wasting disease in common eelgrass Zostera marina along the French Atlantic coasts Introduction Zostera marina : trait dhistoire de vie 2/13

4 Une espèce deaux froides, craint une exposition prolongée à une température supérieure à 25°c Forte sensibilité à laugmentation de la turbidité Conditions lumineuses strictes Sensible aux variations de salinité Intolérance à la compétition Très consommée par les oiseaux (signes, canards, hérons etc.) Résistance à la dessiccation <1 heure (marée basse de vives eaux) Sensible à la sédimentation Before and after wasting disease in common eelgrass Zostera marina along the French Atlantic coasts Introduction Zostera marina : les menaces 3/13 Keneth A.M. et al., 2006 in Seagrasses: Biology, Ecology and conservation

5 Symptômes: Apparition puis extension de taches brunes sur les feuilles Diminution puis arrêt de la photosynthèse, mort de lorganisme Cause: attribuée à Labyrinthula zosterae (Stramenopiles) Before and after wasting disease in common eelgrass Zostera marina along the French Atlantic coasts Introduction Wasting disease 4/13 Figure: Progression de la wasting disease Zostera marina infectée par Labyrinthula zosterae Burdick D. M. et al., Mar. Ecol. Prog. Ser., 94: La maladie serait une conséquence de l'affaiblissement et non la cause Affaiblissement dû à une fluctuation dun ou plusieurs facteurs environnementaux atteinte mortelle par Labyrinthula zosterae Causes les plus souvent citées: - Variation de la salinité (principalement) - Turbidité

6 Godet et al. modified, Diseases of aquatic organisms, 79: 249–255 AnnéeSuperficie (Ha)intertidalsubtidal profondSubtidal proche 1924 (100%)76336%13%51% 1953 (8%)60.416%8%76% 1982 (21%) %3%66% 1992 (23%) %1%65% 2002 (44%) %7%61% Before and after wasting disease in common eelgrass Zostera marina along the French Atlantic coasts Résultats 5/13 Figure: Spatial evolution of the Zostera marina beds of the Chausey Archipelago since 1924 Photos: IGN

7 Roscoff : (165km de Chausey) De extension rapide de lherbier dû à des hivers doux peu de mortalité surpopulation? Faible pression de broutage Hors des routes de migration des oiseaux marins (grands consommateurs de Zostera marina) surpopulation? Peu de connaissances sur létat des herbiers avant 1930 Les herbiers à Zostera marina présentent de grandes fluctuations spatiales et temporelle et sont très vulnérables au fluctuations environnementales Before and after wasting disease in common eelgrass Zostera marina along the French Atlantic coasts Les causes du non retour à la "normale " : le role de la baseline 6/13 Den Hartog C., Aquat. Bot., 27: km

8 Den Hartog C Disease of aquatic organisms, 7: Labyrinthula zosterae est en temps "normal " est un décomposeur secondaire Pathogène quand Zostera marina est affecté par un stress comme les variations de salinité (modifications de précipitation) AMO et NAO négative, cycle de Russell Cycle de 50-55ans Before and after wasting disease in common eelgrass Zostera marina along the French Atlantic coasts Les causes du non retour à la "normale " : cycles dapparition de la wasting disease 7 /13

9 Légère "stagnation" dans la dynamique de repeuplement ( ) Rien nexclut une nouvelle émergence de Labyrinthula zosterae Il peut très bien y avoir eu des fluctuations entre les différentes dates déchantillonnage Le pas de temps déchantillonnage a une grande influence sur la perception de la variabilité (2) Before and after wasting disease in common eelgrass Zostera marina along the French Atlantic coasts Les causes du non retour à la "normale " : cycles dapparition de la wasting disease 8 /13 Figure: Spatial evolution of the Zostera marina beds of the Chausey Archipelago since 1924 (1) (1)Godet et al. modified, Diseases of aquatic organisms, 79: 249–255 (2)Boudouresque C.F., Fluctuations et perturbations, naturelles et anthropiques, des écosystèmes marins. 1. Les fluctuations naturelles.

10 Zaldívar J.M. et al., Ecological Modelling, 220: 3100–3110 Figure: Modèle de fluctuation et compétition de Z. marina et Ulva sp. Temps (années) Fluctuations : espèces séparées Temps (années) Fluctuations: espèces en compétition Before and after wasting disease in common eelgrass Zostera marina along the French Atlantic coasts Les causes du non retour à la "normale " : competition inter-spécifique 9/13 Zostera marina

11 Frederiksen M. et al., Aquatic Botany, 78 : Changement de 38 à 43% de la surface couverte Liée à lhydrodynamisme entraînement des graines déplacement du sable Changement de la distribution spatiale de Zostera marina à Amager (Danemark) Before and after wasting disease in common eelgrass Zostera marina along the French Atlantic coasts Les causes du non retour à la "normale" : changement de distribution spatiale 10/13 Gain Perte Aucun changement Terre

12 Deux stratégies de reproduction: Asexuelle (clonale) par les rhizomes Sexuelle (graines disséminées à quelques mètres) La recolonisation ne peut se faire que de proche en proche: temps de retours très long Reproduction sexuelle et germination sont dépendantes de la température Before and after wasting disease in common eelgrass Zostera marina along the French Atlantic coasts Les causes du non retour à la "normale" : longue stratégie de repeuplement 11/13 Zostera marina napparait que dans le stade climacique: temps de retour pourra être très long Källström B. et al., Aquatic Botany, 88: 148–153

13 Before and after wasting disease in common eelgrass Zostera marina along the French Atlantic coasts Les causes du non retour à la "normale" : la dérive génétique 12/13 La diversité génotypique améliore la résistance aux stress (T°, broutage etc.), ainsi que la densité de lherbier La plasticité génotypique peut être déterminante pour maintenir la résilience Une forte diversité permet de réduire le temps de retour à létat moyen antérieur reconstitution de lherbier plus rapide (sélection naturelle) (1) Provan J. et al., Conservation genetic, 9: 271–280 Ehlers et al., Marine Ecology Progress Series, 355: 1–7 Hughes A. R. et al., PNAS, 101: % des herbiers détruits après la wasting disease de 1930 genetic bottle neck (du moins au niveau des chloroplastes) (1) Épisode de broutage État avant perturbation

14 Rôle de la Baseline Fluctuation dans lapparition de la maladie Compétition interspécifique Fluctuation de distribution spatiale Longue stratégie de repeuplement Goulot détranglement génétique MULTIPLE STABLE STATE ? Before and after wasting disease in common eelgrass Zostera marina along the French Atlantic coasts Conclusion 13/13

15 Références bibliographiques Burdick D. M., Short F. T., Wolf J., An index to assess and monitor the progression wasting disease in eelgrass Zostera marina. Ecol. Prog. Ser., 94: Den Hartog,C., wasting disease and other dynamic phenomena in Zostera Beds. Aquat. Bot., 27: Den Hartog C.,1989. Early records of wasting-disease-like damage patterns in eelgrass Zostera marina. Dis aquat org 7: DORIS, 15/3/2010 : Zostera marina L., Ehlers et al., 2008 Importance of genetic diversity in eelgrass Zostera marina for its resilience to global warming MEPS Vol. 355: 1–7 Frederiksen M., Krause-Jensen D., Holmer M., Sund Laursen J., Spatial and temporal variation in eelgrass (Zostera marina) landscapes influence of physical setting. Aquat. Bot., 78 : Hily C., van Katwijk M.M., den Hartog C., Seagrass distribution in Western Europe. Chapter 9pp. in "The World Atlas of Seagrasses: Present Status and Future Conservation", Eds Short F. and Green E., Calif Univ Press USA Hily C. et al., Modifications of the specific and feeding guild diversity in an intertidal sediment colonised by an eelgrass meadow (Zostera marina) (Brittany, France). C.R. Acad. Sc.Paris. Sci. De la vie/life sci., 322 : Hughes A.R., Stachowicz J.J., Genetic diversity enhances the resistance of a seagrass ecosystem to disturbance, proceedings of the national academy of sciences of the USA, 101 : Källström B. et al., Seed rafting as a dispersal strategy for eelgrass (Zostera marina). Aquat Bot 88: 148–153 Moore K.A., Short F.T., Zostera: Biology, Ecology and Management. Chapter 16 pp in Seagrasses: Biology, Ecology and Coservation Eds Larkum A.W.D., Orth R.J., Duarte C.M., Springer print Provan et Al., 2008, The importance of reproductive strategies in population genetic approaches to conservation: an example from the marine angiosperm genus Zostera, Conservation Genetic 9:271–280 Zaldívar J.M., Bacelar F.S., Dueri S., Marinov D., Viaroli P., Hernández-García E., Modeling approach to regime shifts of primary production in shallow coastal ecosystems. Ecological Modelling, 220: 3100–3110

16 Merci de votre attention


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