Invasive ctenophore Mnemiopsis leidyi in the Caspian Sea: feeding, respiration, reproduction and predatory impact on the zooplancton community Finenko et al (2006) MARINE ECOLOGY PROGRESS SERIES Kenza Mokhtar- Jamaï

Canal Volga-Don 1999 1980

INTRODUCTION Mnemiopsis leidyi : prédateur (mésozooplancton) compétiteur (poissons pélagiques zooplanctivores) Entre 2000-2001, en mer Caspienne : augmentation de l’abondance de Mnemiopsis leidyi diminution de la biomasse du mésozooplancton En 2000 et 2001 : diminution de 50% des prises en kilka (pêcheurs iraniens) perte de 15 millions de $ U.S Mnemiopsis leidyi est une espèce invasive

BUT DE L’ETUDE Evaluer l’impact de prédation de Mnemiopsis leidyi sur la communauté zooplanctonique en déterminant : taux d’alimentation taux de respiration taux de reproduction abondance biomasse structure de la population Estimer l’impact des larves de Mnemiopsis leidyi (<10 mm) sur le microplancton dans le Sud de la mer Caspienne } en laboratoire } dans différentes régions de la mer Caspienne

RESULTATS ET DISCUSSION Composition chimique Protein (mg g WW-1) Lipids (mg g WW-1) 76 à 82 % 7 à 13 % Ratio : matrice pauvre en C poids humide 0 5 10 15 20 25 30 35 40 0 5 10 15 20 25 30 35 40 Body length (mm) Body length (mm) Carbohydrates (mg g WW-1) Amino Acids (mg g WW-1) 5 à 8 % 3 à 5 % 0 5 10 15 20 25 30 35 40 0 5 10 15 20 25 30 35 40 Body length (mm) Body length (mm)

Contenu en MO (mg g WW-1) Δ 3 à 40 mm Contenu en MO (mg g WW-1) Δ 5 à 40 mm Contenu en Mo Δ 1 à 4 mm Mer Noire 1.12 0.16 Mer Caspienne 1.18 0.19 1.07 à 1.37 1.37 à 1.90 Biscayne Bay (Floride, USA) 0.67 à 1.33 1.60 à 7.58 Contenu en Mo Région Le contenu en MO de Mnemiopsis leidyi dans toutes ces régions est similaire taux métaboliques similaires Effet d’apport nutritif différent ou variation intra-individuelle (pour une même classe de taille)

En terme d’unité de volume de cténophore : Taux d’alimentation En terme d’unité de volume de cténophore : Taux de nettoyage (adultes/ copépodites) : 2.49 l ml-1 cténophore d-1 Taux de nettoyage (nauplii): 4.45 l ml-1 cténophore d-1 Taux de nettoyage dépend du type de proie Clearance rate (ml ind-1 h-1) Mnemiopsis leidyi Wet weight (g) Copépodites/adultes Nauplii

Mécanismes de rencontre des proies chez Mnemiopsis leidyi (Waggett et Costello, 1999) 1) Flux de faible vitesse créé par les cils qui garnissent les auricules naupliis sont entraînés 2) Collision entre adultes/copépodites et les surfaces internes des lobes oraux (mucus) Statocyst Comb rows Food groove Mouth Oral lobe Cils Auricles D’après “invertebrates“ de Brusca et Brusca

Taux de nettoyage (sur copépodes) (l ml-1 cténophore d-1) Mer Caspienne 2.49 à 4.45 Narrangansett Bay 0.9 à 3.0 Great South Bay 1.9 à 5.6 Estuaire de sa région native 4.2 Sevastopol Bay (Mer Noire) 1.4 à 3.8 Taux de nettoyage Région

disponibilité en nourriture Taux de respiration Proportionnellement à leur poids les petits individus ont un taux de respiration plus important que les grands individus Taux de respiration de Mnemiopsis leidyi en Mer Caspienne est 1.5 fois supérieur à celui de la Mer Noire disponibilité en nourriture Respiration rate (ml O2 ind-1 h-1) Mnemiopsis leidyi Wet weight (g)

Fécondité moyenne en Mer Caspienne : 906 470 oeufs < Reproduction Fécondité moyenne en Mer Caspienne : 906 470 oeufs < Fécondité moyenne en Mer Noire : 3350 1385 oeufs faible salinité de la Mer Caspienne (S= 13) < Mer Noire (S=18) Egg number in a clutch 15 Length (mm)

Distribution temporelle (Juillet 2001 à Septembre2002) au Sud de la Mer Caspienne Biomasse (g m-2) Abondance (ind m-2) 2001 Month 2002 2001 Month 2002 Temperature (°C) Mean WW (g) ? 2001 Month 2002 2001 Month 2002

Les individus sont capables de jeûner rétrécissement des individus Calcul de la durée de jeûne théorique, supposant une perte de 1% d-1 de la valeur calorique corporelle : 394 jours capable de survivre longtemps sans s’alimenter Rétrécissement des individus et la capacité de jeûner : stratégie de Mnemiopsis leidyi pour surmonter la période de faible disponibilité en nourriture durant les mois d’hiver Mean WW (g) 0.095 g (WW) Disponibilité en nourriture ? Δ taille 2 à 7 mm 0.011 g (WW) 2001 Month 2002

Au Sud de la Mer Caspienne Malgré la petite taille des individus, l’impact de prédation de la population sur le zooplancton peut dépasser 100% de la biomasse journalière du zooplancton (en été et à l’automne) (individus < 10 mm représentant 86-90 % de l’abondance totale) Predatory impact (% daily zooplankton biomass) Abondance de la population est maximale Months 2001 2002 Au Sud de la Mer Caspienne

Biomasse de Mnemiopsis leidyi (g m-3) Saison Température (°C) Biomasse de Mnemiopsis leidyi (g m-3) Pourcentage de biomasse de zooplancton consommé par jour Ration journalière de maintenance (% de biomasse de Mnemiopsis leidyi) Automne (Sept-Nov 2001) 22.5 43.76 103.9 10.1 Hiver (Déc 2001-Fév 2002) 12.7 12.08 29.5 4.6 Printemps (Mars-Mai 2002) 12.2 3.52 12.1 5.8 Eté (Juin-Août 2002) 27.6 24.79 113.2 16.1 Population de Mnemiopsis leidyi. Taux de prédation de la population sur le zooplancton dans les eaux iraniennes (Sud de la Mer Caspienne) à différentes saisons de 2001 à 2002

Distribution spatiale au sein de la Mer Caspienne (Août 2001) Région Abon-dance (ind m-3) Bio-masse (g m-3) Poids humidemoyen (g) Bio-masse zoo-plancton Impact de préda-tion (%) Besoin min en nourri-ture Ration journa-lière Nord 106.1 42.9 0.592 31.95 28.1 4.9 1.9 Milieu Est 221.8 10.7 0.182 27.50 31.1 3.5 3.7 Milieu Ouest 364.4 45.7 0.187 61.5 8.9 5.8 Sud 389.7 21.0 0.056 31.73 61.9 7.0 6.8 Individus de grande taille Individus de petite taille

Région Impact de prédation journalier (en % de la biomasse totale de zooplancton) Chesapeake Bay Narragansett Bay (U.S.A) 20 % (dont 56-91% des 20% est dû aux individus <1 cm) Sevastopol Bay (Mer Noire) 30-40 % 4-6 % (2000) 16 % (2001) (Beroe ovata) Sud Mer Caspienne 60 % à 100 % (individus <10 mm représentant 86-90 % de l’abondance totale) * * * Les stades larvaires de Mnemiopsis leidyi ont un impact de prédation disproportionné par rapport à leur biomasse à cause de leur fort taux de nettoyage (proportionnellement à leur poids)

Bio-masse zoo-plancton Besoin min en nourri-ture Région Abon-dance (ind m-3) Bio-masse (g m-3) Poids humidemoyen (g) Bio-masse zoo-plancton Impact de préda-tion (%) Besoin min en nourri-ture Ration journa-lière Nord 106.1 42.9 0.592 31.95 28.1 4.9 1.9 Milieu Est 221.8 10.7 0.182 27.50 31.1 3.5 3.7 Milieu Ouest 364.4 45.7 0.187 61.5 8.9 5.8 Sud 389.7 21.0 0.056 31.73 61.9 7.0 6.8 > ~ > ~ Mnemiopsis leidyi manque de nourriture

Sources additionnelles de nourriture de Mnemiopsis leidyi: phytoplancton, ciliés, dinoflagellés, espèces du microplancton larves et post-larves (taille < 10 mm) 4 stades au cours du développement de Mnemiopsis leidyi: Sullivan et Gifford (2004)

La transition de larve tentaculaire à l’adulte lobé changement dans les mécanismes de capture de proies et donc dans le type de proies consommées Larves consomment essentiellement du microzooplancton et les adultes lobés du mésozooplancton Individus de Mnemiopsis leidyi < 10 mm représentaient 86% (Septembre/Octobre 2001) à 90% (Août/Septembre 2002) de l’abondance totale Impact de prédation de Mnemiopsis leidyi sur le microzooplancton : 83 à 128 % de la colonne d’eau par jour (2001) 102 à 107 % de la colonne d’eau par jour (2002) En utilisant le mésozooplancton et le microplancton comme 2 sources de nourriture Mnemiopsis leidyi atteindrait plus que ses besoins métaboliques et aurait donc un excès d’énergie pour croître

Conclusion Forts taux de respiration, d’alimentation, reproduction permettent aux populations de Mnemiopsis leidyi de croître rapidement quand les conditions sont favorables Cette capacité à croître rapidement, à jeûner en rétrécissant quand la disponibilité en nourriture est faible candidat idéal en tant qu’espèce invasive En Mer Caspienne, l’effet de Mnemiopsis leidyi sur la communauté zooplanctonique est plus important que dans toutes les autres régions où ce cténophore est présent Effet encore plus important dans le Sud de la Mer Caspienne (individus < 10 mm)

Au Sud de la Mer Caspienne le stock disponible de zooplancton est consommé en : 3 à 8 jours (hiver/printemps) 1 jour (été) Au Nord de la Mer Caspienne il est consommé en 1.5 à 3 jours (été) Valeur seuil de biomasse de Mnemiopsis leidyi pour laquelle il n’y a pas d’effet sur l’abondance du mésozooplancton est de 4 g m-3 biomasse de Mnemiopsis leidyi dans l’ensemble de la Mer Caspienne est largement supérieure à cette valeur

Une telle pression exercée par Mnemiopsis leidyi ne permet pas à la biomasse de zooplancton d’augmenter aucun recouvrement des prises de poissons pélagiques zooplanctivores ne peut être envisagé tant que la biomasse de Mnemiopsis leidyi ne diminue pas

Merci de votre attention