Mathieu CASSIEN, Gregory GILLET, Marie-Aline Mauffrey 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 d’Océanologie de Marseille Master Recherche d’Océanographie Spécialité Biologie et Ecologie Marine Année 2009-2010

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 Étude basée sur: des photographies aérienne des herbiers (de 1924 à 2002)reconstitution de l’évolution des manuscrits (1933) 82 points du littoral renseignés en 1930 L’auteur, (formation de géographetravail de géographietrès peu de prise en compte du milieu écologique La reprise de manuscrits de campagnes de 1933 réalisées par l’armée française a soulevé deux questions majeures pour cet article de Laurent Godet et al. publié en 2008 dans Disease of aquatic organisms : → Les prairies de Zostera marina de nos régions sont-elles en plus mauvais état qu’auparavant ? Sont-elles totalement ou partiellement détruites ? → Quand la disparition ou le déclin a-t-il commencé ?   Les données sont concentrées sur 82 régions des côtes Atlantique et de la Manche. Les reconstitutions de l’évolution des prairies de Zostera marina ont été réalisées grâce à des prises aériennes de 1924, 1953, 1982, 1992 et 2002 dans l’archipel de Chausey en Normandie. Brefs résumé des M&M’s et résultats Deux problématiques: 1°]Quel est l’état actuel des prairies de Zostera marina comparé a celui de 1930? 2°]Quand la disparition ou le déclin a-t-il commencé ?

INGENIEUR D’ECOSYSTEME Before and after wasting disease in common eelgrass Zostera marina along the French Atlantic coasts Introduction Zostera marina : trait d’histoire de vie 2/13 Modification de la structure des espaces sédimentaires stabilisation du sédiment (racines et rhizomes ) frein à l’hydrodynamisme, favorise la sédimentation des particules fines (canopée) . Producteurs primaires Magnoliophytes marine, HNHC Habitat complexe Zone de reproduction, nurserie refuge, abri et lieu de nourrissage INGENIEUR D’ECOSYSTEME Ressource alimentaire pour plusieurs oiseaux migrateurs Espèces structurantes des communautés forte diversité de la faune / flore associées Stratégie de vie Herbiers superficiel  stratégie r Herbiers de subtidaux : stratégie K Hily C. et Bouteille M. , 1999. C.R. Acad. Sc.Paris. Sci. De la vie/life sci., 322 : 1121-1141. Hily C. et al. 2003. in "The World Atlas of Seagrasses: Present Status and Future Conservation" Keneth A.M. et al., 2006 in ‘’Seagrasses: Biology, Ecology and conservation ’’

Forte sensibilité à l’augmentation de la turbidité Before and after wasting disease in common eelgrass Zostera marina along the French Atlantic coasts Introduction Zostera marina : les menaces 3/13 Une espèce ‘’d’eaux froides’’, craint une exposition prolongée à une température supérieure à 25°c Forte sensibilité à l’augmentation 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 http://doris.ffessm.fr/fiche2.asp?fiche_numero=695; Keneth A.M. et al., 2006 in ‘’Seagrasses: Biology, Ecology and conservation ’’

Symptômes: Apparition puis extension de taches brunes sur les feuilles Before and after wasting disease in common eelgrass Zostera marina along the French Atlantic coasts Introduction Wasting disease 4/13 Symptômes: Apparition puis extension de taches brunes sur les feuilles Diminution puis arrêt de la photosynthèse, mort de l’organisme Cause: attribuée à Labyrinthula zosterae (Stramenopiles) La maladie serait une conséquence de l'affaiblissement et non la cause Affaiblissement dû à une fluctuation d’un ou plusieurs facteurs environnementaux  atteinte mortelle par Labyrinthula zosterae Causes les plus souvent citées: Variation de la salinité (principalement) Turbidité Figure: Progression de la “wasting disease” Zostera marina infectée par Labyrinthula zosterae Burdick D. M. et al., 1993. Mar. Ecol. Prog. Ser., 94: 83-90

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 1924 1953 1982 1992 2002 Commentaire sur carte animée En 1924→763ha 1953→ 60ha (8% de la couverture de 1924) 1953 à 2002→ recolonisation principalement sur l’infralittoral supérieur et recolonisation importante entre 1992 et 2002 (augmentation de 92% de la couverture) En 2002→ champs bathymétrique retrouvé mais prairie toujours 50% moins étendue qu’en 1924 Le boom de la recolonisation s’est fait à partir des années 60s 70s Année Superficie (Ha) intertidal subtidal profond Subtidal proche 1924 (100%) 763 36% 13% 51% 1953 (8%) 60.4 16% 8% 76% 1982 (21%) 163.8 31% 3% 66% 1992 (23%) 178.6 34% 1% 65% 2002 (44%) 343.2 32% 7% 61% Godet et al. modified, 2008. Diseases of aquatic organisms, 79: 249–255

Roscoff : (165km de Chausey) 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 300km Roscoff : (165km de Chausey) De 1915-1925 extension rapide de l’herbier 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 l’état des herbiers avant 1930 Les herbiers à Zostera marina présentent de grandes fluctuations spatiales et temporelle et sont très vulnérables au fluctuations environnementales Den Hartog C., 1987. Aquat. Bot., 27: 3-14

Before and after wasting disease in common eelgrass Zostera marina along the French Atlantic coasts Les causes du non retour à la "normale " : cycles d’apparition de la wasting disease 7/13 Cycle de 50-55ans 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 Den Hartog C. 1989. Disease of aquatic organisms, 7: 223-226

Légère "stagnation" dans la dynamique de repeuplement (1982-1992) Before and after wasting disease in common eelgrass Zostera marina along the French Atlantic coasts Les causes du non retour à la "normale " : cycles d’apparition de la wasting disease 8/13 Figure: Spatial evolution of the Zostera marina beds of the Chausey Archipelago since 1924(1) Légère "stagnation" dans la dynamique de repeuplement (1982-1992) Rien n’exclut une nouvelle émergence de Labyrinthula zosterae Il peut très bien y avoir eu des fluctuations entre les différentes dates d’échantillonnage Le pas de temps d’échantillonnage a une grande influence sur la perception de la variabilité(2) Godet et al. modified, 2008. Diseases of aquatic organisms, 79: 249–255 Boudouresque C.F., 2010. Fluctuations et perturbations, naturelles et anthropiques, des écosystèmes marins. 1. Les fluctuations naturelles. www.com.univmrs.fr/~boudouresque

Figure: Modèle de fluctuation et compétition de Z. marina et Ulva sp. 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 Figure: Modèle de fluctuation et compétition de Z. marina et Ulva sp. Temps (années) Fluctuations : espèces séparées Zostera marina Temps (années) Fluctuations: espèces en compétition Zostera marina Zaldívar J.M. et al., 2009. Ecological Modelling, 220: 3100–3110

Changement de 38 à 43% de la surface couverte Liée à l’hydrodynamisme 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 54-67 67-74 74-80 80-84 84-89 89-95 Changement de la distribution spatiale de Zostera marina à Amager (Danemark) Gain Perte Aucun changement Terre Changement de 38 à 43% de la surface couverte Liée à l’hydrodynamisme entraînement des graines déplacement du sable Frederiksen M. et al., 2004. Aquatic Botany, 78 : 167-181

Deux stratégies de reproduction: Asexuelle (clonale) par les rhizomes 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 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 Zostera marina n’apparait que dans le stade climacique:  temps de retour pourra être très long Källström B. et al., 2008. Aquatic Botany, 88: 148–153

reconstitution de l’herbier plus rapide (sélection naturelle) 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 90 % 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 La diversité génotypique améliore la résistance aux stress (T°, broutage etc.), ainsi que la densité de l’herbier La plasticité génotypique peut être déterminante pour maintenir la résilience Une forte diversité permet de réduire le temps de retour à l’état moyen antérieur reconstitution de l’herbier plus rapide (sélection naturelle) (1) Provan J. et al., 2008. Conservation genetic, 9: 271–280 Ehlers et al., 2008. Marine Ecology Progress Series , 355: 1–7 Hughes A. R. et al., 2004. PNAS, 101: 8998-9002

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

Références bibliographiques Burdick D. M. , Short F. T. , Wolf J., 1993. An index to assess and monitor the progression wasting disease in eelgrass Zostera marina. Ecol. Prog. Ser., 94: 83-90. Den Hartog,C., 1987. ’wasting disease’’ and other dynamic phenomena in Zostera Beds . Aquat. Bot., 27: 3-14 Den Hartog C.,1989. Early records of wasting-disease-like damage patterns in eelgrass Zostera marina. Dis aquat org 7: 223-226 DORIS, 15/3/2010 : Zostera  marina  L., http://doris.ffessm.fr/fiche2.asp?fiche_numero=695 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., 2004. Spatial and temporal variation in eelgrass (Zostera marina) landscapes influence of physical setting . Aquat. Bot., 78 : 167-181 Hily C., van Katwijk M.M., den Hartog C., 2003. 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., 1999. 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 : 1121-1131 Hughes A.R. , Stachowicz J.J., 2004. Genetic diversity enhances the resistance of a seagrass ecosystem to disturbance, proceedings of the national academy of sciences of the USA , 101 : 8998-9002 Källström B. et al., 2008. Seed rafting as a dispersal strategy for eelgrass (Zostera marina). Aquat Bot 88: 148–153 Moore K.A., Short F.T., 2006. Zostera: Biology, Ecology and Management. Chapter 16 pp.361-386 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., 2009. Modeling approach to regime shifts of primary production in shallow coastal ecosystems. Ecological Modelling, 220: 3100–3110

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