Post-exchange zooplankton in ballast water of ships Atelier "Invasions et transferts biologiques" Post-exchange zooplankton in ballast water of ships entering the San Francisco Estuary D’après l’article de Choi et al., Journal of plankton research (2005).

Etats-Unis Ports échantillonnés dans l’Estuaire de San Francisco kilomètres 20 Ports échantillonnés dans l’Estuaire de San Francisco et le nombre d’échantillons d’eaux de ballast collectés dans chaque port (entre parenthèses)

Contexte Organismes marins installés : élimination presque impossible Volume mondial d'eaux de ballast transféré = 10 t/a Contenu des eaux de ballast : organismes aquatiques (≠ stades de vie)  jusqu'à 3 000 espèces par jour  une nouvelle espèce étrangère toutes les 14 semaines s'installe dans la Baie de San Francisco Invasions :  problèmes environnementaux, économiques, sur la santé humaine  estuaire altéré  limitation en ressources disponibles Déchargement des eaux de ballast  estuaire envahi par des espèces non natives  espèces natives en déclin En Californie (2000), échange des eaux de ballast dans l’océan obligatoire  diminution des risques d’invasion 10

Contexte Pourquoi cette étude ? - comprendre l’efficacité des échanges des eaux de ballast - déterminer les efforts de réduction d’invasions biologiques Objectifs de l’étude   - bilan sur l’efficacité de l’échange des eaux de ballast dans l’océan - bilan de l’état actuel des eaux de ballast : région source, type de navire, méthodes de vidange utilisées - fréquence d’arrivée des eaux de ballast - échantillonnage du zooplancton pour qualifier et quantifier les espèces transportées et déversées - origine des espèces introduites

Matériel et méthodes Sélection des bateaux Sources : National Ballast Information Clearinghouse San Francisco Marine Exchange fournit les données quotidiennes sur le trafic des navires Agents de la Commission des terres de l’état de Californie aident à l’échantillonnage

Matériel et méthodes Sélection des bateaux Sources : National Ballast Information Clearinghouse San Francisco Marine Exchange fournit les données quotidiennes sur le trafic des navires Agents de la Commission des terres de l’état de Californie aident à l’échantillonnage Données recensées Etat d’escale, Port d’escale, Date d’arrivée, Nom du navire, Type de navire, Derniers pays et port d’escale, Volume déchargé et non, Méthode de vidange utilisée…

Matériel et méthodes Vraquiers Porte-conteneurs Navires échantillonnés Vraquiers Porte-conteneurs Période d’échantillonnage entre mi-mai 2002 et mi-juin 2003  entre août 2001 et juillet 2002 Lieu d’échantillonnage 6 ports différents port d’Oakland Méthode de prélèvement prélèvement manuel dans les réservoirs avec un filet (ø = 30 cm, maille = 80µm) volume minimum = 0.5m³ pompe puis eau déversée dans un filet (maille = 80µm) Nombre d’échantillons 49 de 48 vraquiers août 2001 (3) et juillet 2002 (15)

Ports échantillonnés dans l’Estuaire de San Francisco et kilomètres 20 Ports échantillonnés dans l’Estuaire de San Francisco et le nombre d’échantillons d’eaux de ballast collectés dans chaque port (entre parenthèses) Sacramento (13) Stockton (12) Pittsburg (4) Richmond (9) Oakland (7) Redwood City (4)

Matériel et méthodes Vraquiers Porte-conteneurs Navires échantillonnés Vraquiers Porte-conteneurs Période d’échantillonnage entre mi-mai 2002 et mi-juin 2003  entre août 2001 et juillet 2002 Lieu d’échantillonnage 6 ports différents port d’Oakland Méthode de prélèvement prélèvement manuel dans les réservoirs avec un filet (ø = 30 cm, maille = 80µm) volume minimum = 0.5m³ pompe puis eau déversée dans un filet (maille = 80µm) Nombre d’échantillons 49 de 48 vraquiers août 2001 (3) et juillet 2002 (15)

Résultats et Discussion Eaux de ballast Variation de la durée de voyage des vraquiers selon leur provenance  survie des espèces transportées via les eaux de ballast varie Echanges effectués à mi-chemin Région source prédominante : Asie Méthodes d’échange  - méthode de déballastage – remplissage utilisée par : 2/3 des vraquiers tous les porte-conteneurs - méthode de pompage Efficacité des méthodes

Abondance du zooplancton, classé par groupe taxonomique, 400 Abondance / m³ Calanoid copepod Oithonid copepod Oncaeid copepod Harpacticoid copepod Copepoda nauplii Barnacle larvae Others 800 600 200 Abondance du zooplancton, classé par groupe taxonomique, dans les eaux de ballast des vraquiers ayant utilisé la méthode de déballastage – remplissage (A) ou la méthode de pompage (B)

Résultats et Discussion Statut des espèces trouvées dans les eaux de ballast : - espèce introduite  - espèce inconnue  - espèce résidente  - espèce non résidente Copépodes = espèces les plus représentées dans les eaux de ballast Navires provenant d’un même port d’origine  composition en zooplancton semblable Abondance moyenne de zooplancton non natif < 100 individus par m³ Oithona similis : espèce résidente la plus présente

Résultats et Discussion Renouvellement > 95% des eaux de ballast originelles  pas 95% des espèces éliminées - pompage : vers le haut  espèces au fond sont moins sujettes aux échanges - déballastage - remplissage : vers le bas  moins d’opportunités d’échapper au déballastage Abondance du zooplancton : Déballastage – remplissage < Pompage Autres sources de variation de l’abondance de zooplancton - région d’origine - efficacité des échanges Autre but des échanges océaniques - compromettre l’état physiologique en augmentant le stress environnemental  diminution des risques d’invasion

Résultats et Discussion Nécessité d’études comparables et plus nombreuses Manque de rigueur - méthode d’échantillonnage - nombre d’échantillons - période d’échantillonnage - type de réservoirs - origine des échantillons - prélèvement des eaux d’échantillonnage

Perspectives - volontaires Contrôle des espèces introduites via les eaux de ballast Traitements mécaniques - filtrage - non rejet des eaux de ballast - conservation des eaux de ballast pendant une longue période Traitements physiques - ions de cuivre et d’argent produits par électrolyse - désinfection aux rayons ultraviolets - utilisation des différences température/salinité Traitements chimiques - désinfection au chlore - produits chimiques et des biocides - contrôle de la privation d'oxygène Traitements biologiques - involontaires - volontaires z

Perspectives Gestion des eaux de ballast - prévenir et réduire l’introduction d'organismes aquatiques nuisibles et d'agents pathogènes  élimination à terme - renouvellement en eau profonde  organismes moins nombreux et peu susceptibles de s'adapter à un nouvel environnement côtier ou à l'eau douce - renouvellement conjugué à d'autres pratiques de gestion - règles appliquées au niveau international Autre source d’invasion via les navires - espèces Hitch-hickers (fouling et clining)

Références Publications Pondella D.J., Chinn Z.K.J., 2005. Records of chameleon goby, Tridentiger trigonocephalus, in San Diego Bay, California. California Fish and Game [Calif. Fish Game]. Vol. 91, no. 1, pp. 57-59. 2005. Ruiz G.M. et al., 2000. Global spread of microorganisms by ships. Nature. Vol 408, pp. 49. 2000. Courchamp F., Clutton-Brock T., Grenfell B., 1999. Inverse density dependence and the Allee effect. TREE vol. 14, no. 10 October 1999. Anil A.C., 2006. A perspective of marine bioinvasion. Multiple dimensions of global environmental change. pp. 203-213. 2006. Internet www.imo.org http://www.oceanatlas.org http://invasions.si.edu/nbic/ http://www.tc.gc.ca/securitemaritime/

Autres exemples d’espèces introduites via les eaux de ballast Tridentiger trigonocephalus : Gobie caméléon Introduit dans la baie de San Francisco (origine : Pacifique asiatique) Hypothèses d’introduction : - eaux de ballast par des navires internationaux - œufs transportés via des huîtres importées à des fins d’aquaculture - œufs transportés via des espèces fouling Espèces pathogènes  blooms pouvant contaminer les Hommes  épidémies humaines Concentration du zooplancton : 200 individus par m³ Concentration des bactéries : 8,3 10 par m³ Bactérie Vibrio cholerae : introduite dans les eaux côtières d'Amérique latine (origine : Asie) Dinoflagellés : introduits dans les eaux australiennes (origine : Asie SE) 11

Nouvelle Zélande Australie Pays-Bas Mid-ocean 5 Autres pays Vraquiers Porte-contneurs Japon 24 1 Corée 8 Chine 6 Thaïlande 3 - Taiwan 2 Nouvelle Zélande Australie Pays-Bas Mid-ocean 5 Autres pays Origine des eaux de ballast des navires échantillonnés (vraquiers et porte-conteneurs) avant l’échange dans l’océan ouvert

Espèces introduites  remplacement des espèces existantes  occupation des niches écologiques vacantes Procédés favorisant l’installation d’une espèce - mode de reproduction - large répartition des populations - kyste de résistance - absence de parasites - absence de prédateurs - taille minimale de l’inoculum = élément clef Effet Allee : relation positive entre le taux d'accroissement et la densité  populations à faible effectif affectées  probabilité d’extinction augmente

Conférence internationale sur la gestion des eaux de ballast des navires Convention internationale sur la gestion des eaux de ballast adoptée (2004) - contrôle et gestion des eaux de ballast et sédiments des navires,  rejet ne doit être effectué qu'au moyen de la gestion des eaux de ballast conformément aux dispositions de l'Annexe à la Convention - définit les conditions de renouvellement des eaux de ballast, compte tenu des directives élaborées par l'Organisation - invite l'Organisation à élaborer de toute urgence ces directives Aspects futurs liés au renouvellement des eaux de ballast - directives pourront être révisées compte tenu de l'évolution technique de renouvellement et/ou de l'apparition de nouvelles méthodes de gestion des eaux

Atlas des océans des Nations Unies Collaboration en matière d'information scientifique la plus ambitieuse  facilitation de futures négociations sur des accords concernant les océans  contribution à la lutte contre la détérioration des océans et à promouvoir leur développement durable Sujets traités : pêche, piraterie, efflorescence d'algues nuisibles, récifs coralliens en danger de dégradation moyen ou élevé, espèces envahissantes Pêche excessive, destruction des habitats côtiers et pollutions (industrielle, agricole et ménagère)  mise en danger des poissons (= principale source de protéines animales dans l'alimentation humaine)  mise en danger de la biodiversité marine et du climat de la planète Informations de l'Atlas sont classées par zones d'intérêt

Renouvellement des eaux de ballast Obtenir un renouvellement volumétrique effectif d'au moins 95 % des eaux de ballast Problèmes de sécurité du navire et de son équipage Dans les zones de grands fonds marins ou en haute mer  moyen de limiter les risques de transfert d'organismes aquatiques nuisibles et d'agents pathogènes par l'intermédiaire des eaux de ballast des navires Concevoir des pratiques en matière de renouvellement des eaux de ballast en fonction - des conditions météorologiques - de la cargaison transportée - des conditions de stabilité Si eaux ne peuvent pas être déversées pour des raisons de sécurité, il faut que le capitaine le note dans le registre.

Méthodes de vidange Vidange des ballasts de 15 à 41 heures. Méthodes de renouvellement des eaux de ballast évaluées et acceptées par l'Organisation : - méthode séquentielle : procédé qui consiste à vider une citerne de ballast puis à la remplir avec de l'eau de ballast pour obtenir un renouvellement volumétrique de 95 % au moins - méthode du flux continu : procédé qui consiste à remplir d'eau propre une citerne de ballast en laissant l'eau déborder par un trop-plein ou autre dispositif - méthode de la dilution : procédé qui consiste à remplir d'eau propre par le haut de les citernes à ballast et à les vidanger simultanément par le fond (avec le même débit) La méthode du flux continu et la méthode de la dilution sont considérées comme des méthodes de pompage. En raison des tailles et des formes des navires, impossible d’affirmer quelle méthode est la meilleure

Ports échantillonnés dans l’Estuaire de San Francisco et kilomètres 20 Ports échantillonnés dans l’Estuaire de San Francisco et le nombre d’échantillons d’eaux de ballast collectés dans chaque port (entre parenthèses) Sacramento (13) Stockton (12) Pittsburg (4) Richmond (9) Oakland (7) Redwood City (4)