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Invertébrés benthiques et biomarqueurs, témoins du fonctionnement trophique des écosystèmes côtiers Caroline Nérot Encadrée par Yves-Marie Paulet, Anne.

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1 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

2 Caroline Nérot – 12/2011 2 Ecosystèmes côtiers ? talus plateau continental plaine abyssale littoral 0 m 200 m 4000 m

3 Caroline Nérot – 12/2011 3 Ecosystèmes côtiers ? benthos bivalves phytoplancton zooplancton poissons pelagospelagos Connaissance des organismes côtiers et de leurs interactions Modifié daprès support www.sciencelearn.co.nz

4 Caroline Nérot – 12/2011 4 Ecosystèmes côtiers ? bivalves phytoplancton zooplancton poissons ? Disponibilité et variabilité spatiale des sources pour les consommateurs? ? ? ?

5 Caroline Nérot – 12/2011 5 Ecosystèmes côtiers ? ~ 300 km nombre détudes ?

6 Caroline Nérot – 12/2011 6 Objectif de la thèse Etudier le fonctionnement trophique dun écosystème côtier à large échelle spatiale Réseau trophique benthique : origine de la matière organique incorporée emprise spatiale de linfluence des apports continentaux Focus sur les bivalves, consommateurs primaires

7 Caroline Nérot – 12/2011 7 Bivalves benthiques : intégrateurs filtration filtreurs mobilité réduite Aire de répartition dimension spatiale mobilité Intégrateurs des sources présentes

8 Caroline Nérot – 12/2011 8 Marqueurs trophiques l Identifier sources dans tissus des bivalves Isotopes stables Carbone 13 C et Azote 15 N Acides gras Constituants des lipides Nourriture Phytoplancton Bactéries Débris terrestres… Bivalve Glande digestive Muscle

9 Caroline Nérot – 12/2011 9 Marqueurs trophiques l Identifier sources dans tissus des bivalves Acides gras Acide gras Nourriture Phytoplancton Bactéries Débris terrestres… Bivalve Glande digestive Muscle

10 Caroline Nérot – 12/2011 10 Marqueurs trophiques l Temps dintégration des sources Isotopes stablesAcides gras Glande digestive : heures – jours Muscles : mois - saisons Glande digestive : heures – jours Muscles : Peu dAG des sources

11 Caroline Nérot – 12/2011 11 10 missions : 3 à 10 jours 2008 2009 2010 Prélèvements : - bivalves : drague + chalut à panneaux - eau : Niskin surface + fond - sédiment : benne + carottier Site détude et stratégie déchantillonnage Transect Nord Rade de Brest Transect Sud Loire et Vilaine l Fonctionnement trophique de lécosystème côtier apports fluviaux activités anthropiques ouverture à locéan

12 Caroline Nérot – 12/2011 12 Bivalves benthiques utilisés Coquille Saint-Jacques Pecten maximus Amande de mer Glycymeris glycymeris Praire du large Venus casina Bucarde lisse Laevicardium crassum Pétoncle blanc Aequipecten opercularis

13 Caroline Nérot – 12/2011 13 Questions l Identification des sources trophiques par le 13 C ? l Impact des apports continentaux à léchelle du plateau ? l Influence du métabolisme des bivalves ?

14 Caroline Nérot – 12/2011 14 Identification des sources trophiques par le 13 C ? Praire Amande Pétoncle blanc Coquille St-Jacques Rade de Brest Mer dIroise Large

15 Caroline Nérot – 12/2011 15 Identification des sources trophiques par le 13 C ? l Résultats RadeMer dIroiseLarge MOP eau fond Quelle source en milieu côtier est responsable des 13 C bivalves élevés ? C. St-Jacques Pétoncle blanc Praire Amande

16 Caroline Nérot – 12/2011 16 Identification des sources trophiques par le 13 C ? l 13 C bivalve élevé = consommation microphytobenthos Le 13C indique-t-il la consommation de microphytobenthos ? -20 -16 13 C MPB Phytoplancton Grall et al. 2006 MPB Phytoplancton 13 C

17 Caroline Nérot – 12/2011 17 Identification des sources trophiques par le 13 C ? l Consommation de MPB ? 13 C bivalves élevés mais pas cohérents avec accès MPB Bretagne- environnement.org 30 m Longphuirt et al. 2007 Rade C. St-Jacques Amande Praire Pétoncle blanc

18 Caroline Nérot – 12/2011 18 Identification des sources trophiques par le 13 C ? Profil AG diatomées benthiques ( Kharlamenko 2008 ) l Profil AG : glandes digestives des Coquilles Saint-Jacques AG dominants = marqueurs de diatomées mais pas de spécification benthique / pélagique Rade Large

19 Caroline Nérot – 12/2011 19 Identification des sources trophiques par le 13 C ? l Gradient profondeur = disparition du MPB RadeMer dIroise Evolution des 13 C bivalves consommation de MPB en rade -16 13 C bivalve -20 Phytoplancton MPB C. St-Jacques Amande Praire Pétoncle blanc

20 Caroline Nérot – 12/2011 20 Identification des sources trophiques par le 13 C ? l Quelle source est responsable des 13 C bivalves élevés ? RadeMer dIroiseLarge C. St-Jacques Pétoncle blanc Praire Amande Bretagne-environnement.org 30 m Front dOuessant

21 Caroline Nérot – 12/2011 21 Identification des sources trophiques par le 13 C ? l Présence dautres sources au 13 C élevé Kristian Peters Débris macroalgues = vaste gamme de 13 C élevées source potentielle Bretagne-environnement.org Front dOuessant Laminaria digitata Ulva sp. Schaal et al. 2009 Hill et al. 2009

22 Caroline Nérot – 12/2011 22 Identification des sources trophiques par le 13 C ? l Résumé Position substrat Diminution pour 2 sps / 4 chem.leeds.ac.uk 13 C élevé ne trace pas uniquement le microphytobenthos Autres sources doivent être prises en compte en milieu côtier

23 Caroline Nérot – 12/2011 23 Questions l Identification des sources trophiques par le 13 C ? l Impact des apports continentaux à léchelle du plateau ? l Influence du métabolisme des bivalves ?

24 Caroline Nérot – 12/2011 24 l Pourquoi ? Impact des apports continentaux Costanzo et al. 2001 macroalgues 15 N = traceur signal continental même signal dans bivalves ? Quelle échelle spatiale? Matière organique particulaire Evans et al. 2006

25 Caroline Nérot – 12/2011 25 l Comment ? Impact des apports continentaux 130 000 t.an -1 35 055 t.an -1 Moyennes Flux azote 2004, DIREN Bretagne + Guillaud et al. 2008 Comparaison des 15 N bivalve en profondeur et entre les deux transects Transect sud : Valeurs plus fortes? Emprise plus lointaine?

26 Caroline Nérot – 12/2011 26 Impact des apports continentaux l Résultats 15 N : transect Sud 15 N bivalves = dilution du signal continental ? Amande Pétoncle blanc C.St-Jacques Bucarde

27 Caroline Nérot – 12/2011 27 Impact des apports continentaux l Résultats 15 N : comparaison transects 15 N bivalves indépendant des apports fluviaux 130 000 t.an -1 35 055 t.an -1

28 Caroline Nérot – 12/2011 28 Impact des apports continentaux l Différences entre les espèces Amande Pétoncle blanc C.St-Jacques Amande Pétoncle blanc C.St-Jacques Ordre des espèces indépendant des apports fluviaux

29 Caroline Nérot – 12/2011 29 Impact des apports continentaux l Pas dimpact des apports continentaux sur 15 N bivalves ? Dilution de lazote provenant de la Loire - Previmer Influence Loire au fond = emprise très côtière Influence Loire en surface = emprise sur le plateau

30 Caroline Nérot – 12/2011 30 Impact des apports continentaux l Impact des apports continentaux sur 15 N bivalves ? Apports nutriments Phytoplancton côtier Phytoplancton marin X Influence limitée à la proximité des estuaires Différence apports continentaux = échelle plus fine

31 Caroline Nérot – 12/2011 31 Questions l Identification des sources trophiques par le 13 C ? l Impact des apports continentaux à léchelle du plateau ? l Influence du métabolisme des bivalves ?

32 Caroline Nérot – 12/2011 32 MOP fond Influence du métabolisme des bivalves ? l Que montre le 15 N ? Sources Bivalves 15 N ? - Source particulière ? - Intégration du signal trophique ?

33 Caroline Nérot – 12/2011 33 MOP fond Influence du métabolisme des bivalves ? l Source particulière ? 13 C bivalves 13 C profond consommation de MOP phytoplancton marin …

34 Caroline Nérot – 12/2011 34 Influence du métabolisme des bivalves ? l Source particulière ? Acides gras Coquille Saint-Jacques … consommation de phytoplancton marin confirmée par AG ± 60 % AG Rade Large

35 Caroline Nérot – 12/2011 35 MOP fond Influence du métabolisme des bivalves ? l Que montre le 15 N ? Sources Bivalves 15 N ? - Source particulière ? - Intégration du signal trophique ? X

36 Caroline Nérot – 12/2011 36 Influence du métabolisme des bivalves ? l Hypothèse : Métabolisme différent AG muscles AG majoritaires = polyinsaturés Profils dAG muscle en ACP

37 Caroline Nérot – 12/2011 37 Influence du métabolisme des bivalves ? l AG Polyinsaturés = signal physiologique (Cossins et Lee 1985. Bell et al. 1986 ) périodicité Conditions optimales température pression lumièresources MO diversité + quantité Réponse des coquilles profondes aux conditions environnementales périodicité Conditions extrêmes X

38 Caroline Nérot – 12/2011 38 Influence du métabolisme des bivalves ? l Quel impact sur incorporation de la nourriture? Temps dintégration différents Glande digestive : heures – jours Muscles : mois - saisons Coquilles profondes : intégration directe de la nourriture dans le muscle 15 N influencé par létat physiologique de lindividu !

39 Caroline Nérot – 12/2011 39 Conclusions

40 Caroline Nérot – 12/2011 40 Conclusions Influence des fleuves limitée sur bivalves côtiers 13 C bivalves signal MPB Contribution potentielle des macroalgues Sources phytoplanctoniques Métabolisme lié aux conditions environnementales Influence sur lassimilation de la matière organique l Bilan des questions abordées

41 Caroline Nérot – 12/2011 41 Conclusions l Fonctionnement trophique des écosystèmes côtiers : Bilan issu de la thèse

42 Caroline Nérot – 12/2011 42 Conclusions l Invertébrés benthiques et marqueurs trophiques Glandes digestives : Acides gras / Isotopes stables Variabilité temporelle Valeurs / composition des sources Muscles : Isotopes stables Fractionnement spécifique Valeurs des sources Muscles : Isotopes stables + influence du métabolisme sur fractionnement Muscles : Acides gras Peu dinformation trophique État physiologique de lorganisme Couplage des marqueurs et des tissus nécessaire et pertinent Influence physiologie Limite spatiale à lutilisation de ces outils

43 Caroline Nérot – 12/2011 43 Perspectives

44 Caroline Nérot – 12/2011 44 Perspectives Déterminer le fractionnement isotopique pour chaque espèce en fonction de la bathymétrie l Ecologie des bivalves Différences de 13 C et 15 N entre les espèces Position substrat + Tri particules + Fractionnement spécifique

45 Caroline Nérot – 12/2011 45 Perspectives l Ecologie des bivalves Consommation de débris de macroalgues Processus dassimilation Influence des macroalgues en dehors des champs ? sur lécosystème Mer dIroise ? chem.leeds.ac.uk

46 Caroline Nérot – 12/2011 46 Perspectives l Physiologie des bivalves Effets de la profondeur AG muscles / IS muscles AG et IS : Marqueurs trophiques marqueurs physiologiques Plasticité des bivalves dans leur aire de répartition Bibliographie : Ø ? Effets de la pression ?

47 Caroline Nérot – 12/2011 47 Perspectives l Fonctionnement trophique des écosystèmes côtiers Comparaison de systèmes Schéma global Approche visuelle Niveaux trophiques supérieurs Matière organique : Disponibilité, Qualité trappes

48 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...

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50 Caroline Nérot – 12/2011 50 Stratégie déchantillonnage 200820092010 10 missions : 3 à 10 jours Prélèvements : bivalves : drague + chalut à panneaux eau : Niskin surface + fond sédiment : benne Van Veen + carottier 1 1 2 2 3 J F M A M J Jt A S O N D 1 2 3

51 Caroline Nérot – 12/2011 51 Questions l Courbes de régressions d13C d15N

52 Caroline Nérot – 12/2011 52 Questions l diagramme d13C d15N Sources consommateurs

53 Caroline Nérot – 12/2011 53

54 Caroline Nérot – 12/2011 54 Questions l C/N POM et SOM

55 Caroline Nérot – 12/2011 55 Questions l Lehmann et al 2002 : expériences incubations MO l 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 sédiment Sédiment valeurs plus faibles que MOPsédiment d13C (-1.5) d15N (-1.2 )

56 Caroline Nérot – 12/2011 56 Questions l 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

57 Caroline Nérot – 12/2011 57 Questions l Comparaison résultats analyses isotopiques / acides gras l Comparaison des espèces sur 2 radiales

58 Caroline Nérot – 12/2011 58 Questions l Comparaison fonctionnement trophique zones côtières atlantiques par mêmes approches

59 Caroline Nérot – 12/2011 59 Questions l 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 quil est important de connaître leur comportement et leur physiologie AVANT de pouvoir les utiliser comme outils = calibration Or, tout nest pas disponible sur les bivalves quon a utilisé

60 Caroline Nérot – 12/2011 60 Questions l Dans présentation transect : manque éléments sur sources de matière organique et end-members

61 Caroline Nérot – 12/2011 61 Questions l Relation entre disponibilité dun nutriment et le fractionnement isotopique associée : lié à mécanismes physiologiques mais sans lien avec conditions environnementales


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