Réseaux trophiques
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Directive Cadre Stratégie pour le Milieu Marin (2008/56/CE) Le descripteur Réseau Trophique de la Directive Cadre Stratégie pour le Milieu Marin et les indices ENA (Ecological Network Analysis) 1- Présentation de la Directive Cadre Stratégie pour le Milieu Marin (2008/56/ CE) Approche réglementaire de la DCSMM • • Adoption le 17 juin 2008 par le Parlement européen Transposition dans le droit français par la loi n°2010-788 du 12 juillet 2010 fixant les dispositions relatives au Plan d'Action pour le Milieu Marin (PAMM) pour chaque sous-région marine (SRM) DIRECTIVE CADRE STRATEGIE POUR LE MILIEU MARIN = DCSMM sous-régions marines : Manche-mer du Nord ; mers celtiques ; golfe de Gascogne ; Méditerranée occidentale. Approche réglementaire de la DCSMM • • • • Adoption le 17 juin 2008 par le Parlement européen Transposition dans le droit français par la loi n°2010-788 du 12 juillet 2010 fixant les dispositions relatives au Plan d'Action pour le Milieu Marin (PAMM) pour chaque sous-région marine (SRM) Décision de la Commission Européenne relative aux critères et aux normes méthodologiques concernant le bon état écologique des eaux marines du 1er septembre 2010 Arrêté ministériel du 17 décembre 2012 relatif à la définition du bon état écologique des eaux marines Principales nouveautés de la DCSMM • Champ d’application (Extension jusqu'aux 200 milles marins) • Approche écosystémique • Prise en compte des réseaux trophiques comme élément d’évaluation de la santé du milieu marin • Prise en compte de la DCSMM dans les conventions de mer régionales (OSPAR, HELCOM, Barcelone) Définition du Bon Etat Ecologique « Etat écologique des eaux marines tel que celles-­‐ci conservent la diversité écologique et le dynamisme d’océans et de mers qui soient propres, en bon état sanitaire et produc<fs dans le cadre de leurs condi<ons intrinsèques, et que l’u<lisa<on du milieu marin soit durable, sauvegardant ainsi le poten<el de celui-­‐ci aux fins des u<lisa<ons et ac<vités des généra<ons actuelles et à venir […]. » DCSMM 11 descripteurs qualitatifs d’état écologique D1 : Biodiversité - MNHN D2 : Espèces exotiques - MNHN D3 : Espèces commerciales - Ifremer D4 : Réseaux trophiques - CNRS D5 : Eutrophisation - Ifremer D6 : Ecosystèmes benthiques - BRGM D7 : Conditions hydrographiques - SHOM D8 : Concentration en contaminants (milieu) - Ifremer D9 : Concentration en contaminants (organismes) - AFSSA D10 : Propriétés et quantités de déchets - Ifremer D11 : Pollution énergétique et sonore - SHOM Etat des lieux du descripteur « réseau trophique » (D4) de la DCSMM • • • • La DCSMM a pour vocation d’adopter une approche écosystémique de la gestion du milieu marin. En 2010, la commission européenne publie une série d’indicateurs proposés (décision du 01/09/2010) Or, les indicateurs proposés par la commission montrent un aspect segmenté, ne prenant pas en compte la totalité des réseaux D’où l’intérêt de développer des approches caractérisant le fonctionnement de la totalité du réseau trophique. Groupe de travail D4 - Réseaux trophiques Grégory Beaugrand Isabelle Rombouts (CdM) LOG -­‐ Wimereux Nathalie Niquil Benoit Mialet (CdM) LIENSs – La Rochelle Sylvain Lamare CNRS-­‐INEE Paris Coordina(on : Jean-­‐Pierre Féral Xavier Fizzala (CdM) IMBE -­‐ Marseille François Le Loc’h Florent Renaud (CdM) CRH -­‐ Sète Ø L’équipe est actuellement en cours de réorganisation Groupe de travail D4 - Réseaux trophiques Nathalie Niquil Georges Safi(CdM) BioMEA François Leloc’h Benoit Mialet (CdM) LIENSs – La Rochelle Coordina(on : Jean-­‐Pierre Féral Xavier Fizzala (CdM) Pauline Vouriot (CdM) IMBE -­‐ Marseille Plan d’action et calendrier de la DCSMM Nouveau cycle DCSMM +6 Juil. 2012 2014 • Evaluation initiale de l’état écologique actuel des eaux marines • Définition du Bon Etat Ecologique • Etablissement d’objectifs environnementaux et d’indicateurs associés • Elaboration d’un programme de surveillance et d’acquisition de connaissances en vue de l’évaluation permanente 2015 • Elaboration d’un programme de mesures destiné à parvenir à un bon état écologique de ces eaux ou à conserver celui-ci 2016 2018 2020 • Démarrage du programme de mesures Objectif : Atteinte du Bon état écologique du milieu marin Perspectives 2013-2014 du groupe de travail D4 • Accompagner la mise en place des programmes de surveillance des 4 sous-régions marines • Coordonner et orienter les travaux de développement des indicateurs du D4 • Encourager les travaux en réseaux (Allenvi, Resomar, réseau Oiseaux Marins, …) • Communiquer sur le développement des indicateurs • Suivre les avancées communautaires (conventions de mer régionales, FP7, horizon 2020, …) Pour en savoir plus sur la DCSMM http://wwz.ifremer.fr/dcsmm/Introduction-a-la-DCSMM Documents techniques : contributions thématiques de l’évaluation initiale, résumé sur le BEE, rapport de synthèse sur le BEE, Rapport sur le BEE des 11 descripteurs, … Sur legifrance, l’ arrêté du 17 décembre 2012 relatif à la définition du bon état écologique des eaux marines Et son document d’accompagnement disponible ici : http://www.developpement-durable.gouv.fr/IMG/pdf/Document_BEE.pdf 2 - Pourquoi traiter des réseaux trophiques dans une optique de gestion des écosystèmes ? Un descripteur transversal, soumis à toutes les pressions Déchets marins (D10) Introduction d’espèces (D2) Changements Hydrographiques (D7) Contaminants (D8, D9) Pollution énergétique (D11) Exploitation (D3) Dénaturation des fonds marins (D6) Eutrophisation (D5) Exemples d’enjeux écologiques liés aux réseaux trophiques • Exploitation des poissons (Guenette et Gascuel) Exemples d’enjeux écologiques liés aux réseaux trophiques • Pullulations de méduses de Nomura en Mer du Japon Exemples d’enjeux écologiques liés aux réseaux trophiques Pullulations de Pelagia Noctiluca en Mer Méditerranée (Photo : Fabien Lombard) • 3 - Contraintes et difficultés de définir le Bon Etat Ecologique (BEE) du descripteur 4 Quelles questions se pose-t-on pour définir le Bon Etat Ecologique ? • Non seulement... • • Mais aussi... • • • Y a-t-il suffisamment de nourriture pour que les différents groupes puissent assurer leur pérennité ? L'équilibre ( biomasse) entre ces différents groupes est il respecté ? La circulation de la matière dans l'écosystème suit-elle son cours normal ? D'où la complexité de ce descripteur • • Il reste encore beaucoup d'inconnues L’aspect fonctionnel des écosystèmes est considéré pour la première fois dans un cadre réglementaire (Photo : Ifremer) (Photo : GECC) (Photos : Richard Coz) (Photo : V. Lemoine) Combinaison des échelles spatiales Forte inertie des écosystèmes Communauté Espèce 2012 2020 4 - Les indicateurs proposés par la Commission Européenne et les questions que l’on se pose pour la France. 3 indicateurs sont préconisés par la CE pour évaluer l'état des réseaux trophiques • 4.1.1 « Performances des espèces prédatrices clés, sur la base de leur production par unité de biomasse [productivité] » • 4.2.1 « Proportion en poids des poissons de grande taille » • 4.3.1 « Tendances en matière d’abondance des espèces/groupes sélectionnés importants sur le plan fonctionnel » • Mouette Tridactyle Est ce que la performance des prédateurs clés est dépendante de l'état des niveaux trophiques inférieurs ? • Oui… • …Mais aussi d’autres facteurs : • Variabilité naturelle • Disponibilité des sites de reproduction • Captures accidentelles • Epidémies • Mesures de gestion • Phoque veau marin Représentativité des SRM ? (Cury et at., 2011. Science) Indicateur 4.1.1 « Performances des espèces prédatrices clés, sur la base de leur production par unité de biomasse [productivité] » Indicateur 4.1.1 « Performances des espèces prédatrices clés, sur la base de leur production par unité de biomasse [productivité] » • Recommandations : • • Meilleure connaissance des stratégies alimentaires locales des espèces prédatrices Valider une méthode d’estimation de la productivité Mouette Tridactyle • Phoque veau marin Couplage à d’autres indicateurs « directs » de stress nutritionnel • Accessibilité aux proies (Abondance / distribution) Tailles et niveaux trophiques "Fishing Down the Food Webs" (Pauly et al., 1998) Indicateur 4.2.1 « Proportion en poids des poissons de grande taille » • LFI = Cet indicateur permet-il de caractériser les réseaux trophiques ? • Non, car une taille seuil fixe (40 cm) n’est pas adaptée aux changements de régime alimentaire B poissons > 40 cm B totale Indicateur 4.2.1 « Proportion en poids des poissons de grande taille » 400000 Trophic guild Lophius piscatorius 0-­‐‑29 Demersal benthivore 30-­‐‑151 Demersal piscivore 0-­‐‑4 Pelagic planktivore 5-­‐‑150 Demersal benthivore 0-­‐‑1 Pelagic planktivore 2.0-­‐‑20 Demersal benthivore 0-­‐‑2 Pelagic planktivore 3.0-­‐‑20 Demersal benthivore 21-­‐‑46 Demersal piscivore 0-­‐‑19 Demersal benthivore 20-­‐‑100 Demersal piscivore 0-­‐‑1 Pelagic planktivore Anarhichas lupus Labrus bergylta Trisopterus luscus Lophius budegassa Gobius niger 2.0-­‐‑18 Demersal benthivore Galeus melastomus 0-­‐‑90 Demersal benthivore Raja brachyura 0-­‐‑125 Demersal piscivore Molva dypterygia 0-­‐‑3 Pelagic planktivore 4 Demersal benthivore 5-­‐‑155 Demersal piscivore 0-­‐‑50 Pelagic planktivore 0-­‐‑1 Pelagic planktivore 2.0-­‐‑28 Demersal benthivore 29-­‐‑47 Demersal piscivore Micromesistius poutassou Helicolenus dactylopterus Planktivore 0.600 Pelagic piscivore 350000 Demersal piscivore 0.500 Benthivore 300000 LFI -2 Length (cm) below Biomass Kg Km Scientific name 250000 0.400 200000 0.300 150000 0.200 100000 0.100 50000 0 1986 1989 1992 1995 Year 1998 2001 0.000 2004 Indicateur 4.3.1 « Tendances en matière d’abondance des espèces/groupes sélectionnés importants sur le plan fonctionnel » Groupe 1 Groupe 2 Poissons fourrages Gélatineux carnivores Groupe 3 Indicateur 4.3.1 « Tendances en matière d’abondance des espèces/groupes sélectionnés importants sur le plan fonctionnel » • Est-ce que cet indicateur permet de caractériser le bon état des réseaux trophiques ? • Seul indicateur à intégrer tous les niveaux trophiques. Mais… • Ne considère pas les liens entre les groupes. Donc peu d’information sur le fonctionnement des réseaux trophiques. • Peu de groupes clés identifiés ; comment agréger les résultats ? Beaucoup de données et de travail nécessaire… Groupe 1 Groupe 2 Poissons fourrages Gélatineux carnivores Groupe 3 ? Conclusion • A l’heure actuelle, les indicateurs proposés pour le D4 : • Ne sont pas encore opérationnels • Sont encore trop focalisés sur les hauts niveaux trophiques et le pelagos vs benthos • Ne prennent pas assez en compte les flux • Les besoins de recherche portent sur : • L’amélioration de la connaissance sur les relations trophiques • Le développement et la validation d’indicateurs actuels et complémentaires 5- La mise en place du Programme de surveillance Elaboration du programme de surveillance DCSMM • Enjeux • • • • Collecter les données pour renseigner les indicateurs Construire des indicateurs complémentaires Recommandations • basées sur l'existant • basées sur les besoins Scenarii • • • Minimal Intermédiaire Optimal Mise en réseau de la réflexion scientifique Ateliers, contributions et recommandations des scientifiques pour répondre à la DCSMM - Choix des habitats prioritaires - Choix des paramètres - Choix des programmes existants pertinents - Proposition d’amélioration - Proposition de programmes complémentaires - Choix des espèces cibles - Choix de la stratégie d’échantillonnage Productivité des espèces • Production primaire (activité photosynthétique) • Succès reproducteur des top-prédateurs Photos : CEEP Régimes alimentaires et signatures isotopiques • Introduction d’espèces prédatrices dans les lacs canadiens Introduit Référence Crapet de roche Niveau trophique (δ15N) Omble du Canada Black-bass 60 % Omble du Canada 40 % Poissons fourrages Zooplancton 80 % Zooplancton (Vanderzanden et al., 1999) 20 % Poissons fourrages Groupes biologiques à considérer • Tous les groupes sont importants • Déséquilibre de connaissance et de quantité de données disponibles • • • • Plancton Benthos Poissons Top prédateurs Données peu disponibles • Données manquantes ou incomplètes • • • • Certains dispositifs sont mal adaptés Manque de moyens humains ou financiers Manque d’interopérabilité entre les bases de données Manque de connaissances pour : • • Développer des méthodes de mesure (ex. production) Définir les zones à enjeux Précarisation des programmes • • • • • SOMLIT RESOMAR Campagnes halieutiques Campagne de suivi des colonies (oiseaux et MM) DCE rebent bretagne Financement non pérenne Mise en cohérence des programmes • • • Ajout des paramètres spécifiques D4 Standardisation des protocoles Interopérabilité des bases de données Automatisation de la surveillance • • Espèces à turnover rapide : accroitre la fréquence d’observation (temporelle et spatiale) Etendre la surveillance aux SRM : capteurs automatiques (imagerie, Phyto-PAM des ferry box) Calibration indispensable Perspectives • • • • • Pérenniser les PdS actuels Soutenir la formation et le recrutement d’experts Homogénéiser • La collecte des données pour le renseignement des 3 objets de surveillance • La collecte des données et la connaissance des 4 groupes trophiques Créer des réseaux de surveillance pour harmoniser les protocoles Prioriser les besoins en connaissances pour mettre en place une évaluation pertinente des réseaux trophiques en 2018 6- Interêt des modèles et des indices ENA (Ecological Network Analysis) Différentes approches de réseaux trophiques • Réseaux binaires • Réseaux quantifiés • Modèles dynamiques Réseaux binaires Réseaux quantifiés Modèles dynamiques => exemple de Karine Grangeré Modèle hydrodynamique et de transport sédimentaire : SiAM-2D Modèle de production primaire : N, P, Si, Phyto Modèle de filtreurs benthiques Le trade-off du chercheur (allocation de l’énergie) Diversité des compartiments étudiés Résolution spatiale des mesures Fréquence des mesures Détails mécanistes Modélisation dynamique Prise en compte d’info exterieure Réseaux quantifiés Quantité d’information Réseaux binaires Contribution des informations locales Distribution de l’effort selon la méthode Implication potentielle des modèles de réseaux trophiques dans le D4 • Modèles statiques quantitatifs de réseaux trophiques • Méthode directe • Ecopath • Modélisation Inverse linéaire => couplage avec les Isotopes Stables • Analyse des propriétés émergentes du modèle obtenu • Ecological Network Analysis res Lac Biwa, été, bassin Nord, Niquil et al. Freshwater Biology, 2006 bac res ph1 doc gpp ph2 det gpp res mes ph3 gpp mic res Import res Export res Analyse des relations directes et indirectes entre compartiments res bac res ph1 doc gpp det det ph2 gpp res mes mes ph3 gpp mic res Import res Export res Analyse des relations directes et indirectes entre compartiments Impacts trophiques et espèces clés de voute Analyse des cycles => caractérisation du recyclage res bac bac res doc ph1 det det ph2 gpp gpp res mes mes ph3 gpp mic res Import res Export res Mise sous forme linéaire : la chaîne de Lindeman res Longueur Moyenne des Chaînes trophiques bac Efficacité de transfert res ph1 doc gpp ph2 det gpp res mes ph3 gpp mic res Import res Export res Spécialisation des voies trophiques res Ascendence vs Redondance bac res ph1 doc gpp det det ph2 gpp res mes mes ph3 gpp mic res Import res Export res Spécialisation des voies trophiques res Ascendence vs Redondance bac res ph1 doc gpp det det ph2 gpp res mes mes ph3 gpp mic res Import res Export res Implication potentielle des modèles de réseau trophiques dans la DCSMM • • • Contribution potentielle de ces indices aux indicateurs DCSMM Première étape : identifier des liens entre des pressions anthropiques et des indices qui y sont potentiellement sensibles. Deuxième étape : Ces indices nécessitent l’actualisation entière d’un modèle pour pouvoir être estimés. Il est donc nécessaire d’identifier des proxys (indicateurs plus simples) plus opérationnels.
