sur le programme de surveillance et plan d

Directive Cadre Stratégie pour le Milieu Marin
Programme de surveillance et
plan d’acquisition de connaissances
Propositions scientifiques et techniques (chantier 2)
Thématique 4 : « Tous les éléments constituant le réseau trophique marin, dans la
mesure où ils sont connus, sont présents en abondance et diversité
normales et à des niveaux pouvant garantir l’abondance des espèces
à long terme et le maintien total de leurs capacités reproductives. »
Rapport de synthèse de l’exercice 2012
Version 2 du 7 juillet 2013
Pilote thématique 4 : CNRS-INEE
Contributions à la rédaction (par ordre alphabétique): Grégory BEAUGRAND, Xavier
FIZZALA, Benoit MIALET, Jean-Pierre FERAL, François LE LOC'H, Nathalie NIQUIL,
Florent RENAUD, Isabelle ROMBOUTS.
Remerciements
Nous tenons à remercier l’ensemble des participants aux ateliers et relecteurs ayant fortement
contribué à l’amélioration de ce rapport.
Atelier « Benthos » : Sophie BEAUVAIS, Antoine CARLIER, Jacques GRALL, Céline
LABRUNE, Sandrine LAURAND, François Le LOC’H, Pascal RIERA, Pierre RICHARD,
Gauthier SCHAAL, Eric THIEBAUT, Céline VIGNOT.
Atelier « Plancton » : Felipe ARTIGAS, Pascal CLAQUIN, Valérie DAVID, Alain
LEFEBVRE, Dominique LEFEVRE, Fabien LOMBARD, Behzad MOSTAGIR, Lars
STEMMANN, Delphine THIBAULT-BOTHA, Céline VIGNOT.
Atelier « Poissons » : Daniela BANARU, Jérôme BAUDRIER, Jean-Louis BIGOT, Philippe
CURY, Romain DAVID, Eric FEUNTEUN, Laurent GUERIN, Laurence LE DIREACH,
François Le LOC’H, Morgane LEJART, Philippe LENFANT, Jérémy PASTOR, Sébastien
PERSONNIC, Gabriel REYGONDEAU, Sandrine VAZ, Héloïse YOU.
Atelier « Prédateurs supérieurs » : Matthieu AUTHIER, Sylvain BONHOMMEAU,
Emmanuel CAILLOT, Léa DAVID, Hélène LABACH, Jean-Paul ROBIN, Jérôme SPITZ,
Aurore STERCKEMAN, Olivier VAN CANNEYT, Cécile VINCENT.
Visioconférence «systèmes haute-résolution de suivi des masses d’eau pélagiques » : Éric
MACE, Isabelle GAILHARD-ROCHER, Alain LEFEBVRE, Felipe ARTIGAS, Pascal
CLAQUIN, Laurent GUERIN, Gérald GREGORI, Melilotus THYSSEN
Autres contributions : Pierrick BOCHER, Tiphaine CHOUVELON, Benoît LEBRETON.
Relecture : Bernard CADIOU, Sylvain LAMARE, Pierre-Guy SAURIAU, Cécile VINCENT.
Liste des abréviations
AAMP : Agence des Aires Marines Protégées
BEE : Bon état écologique
BDC : Comité Biodiversité (OSPAR)
D1 à D11 : Descripteurs, relatifs au bon état écologique de la DCSMM
DCE : Directive Cadre Eau
DCSMM : Directive Cadre « Stratégie pour le Milieu Marin »
EI : Evaluation initiale
GIEC : Groupe Intergouvernemental d’Etude du Climat
OE : Objectifs environnementaux
PAC : Programme d’acquisition de connaissances (DCSMM)
PACOMM : Programme d'Acquisition de Connaissances sur les Oiseaux et les Mammifères Marins en
France métropolitaine
PAMM : Plan d’Action pour le Milieu Marin
PDS : Programme de surveillance (DCSMM)
PVM : Profileur vidéo marin
RNE : Réseau National d’échouages
RNF : Réserves Naturelles de France
T1 à T11 : Thématiques (équivalent des descripteurs), relatives au PDS et PAC de la DCSMM
SRM : Sous-région marine
UVC : Underwater visual census
Pour citer ce document :
DCSMM - Groupe D4, 2013. Programme de surveillance et plan d’acquisition de connaissances pour
la Directive Cadre Stratégie pour le Milieu Marin (DCSMM) : Thématique « Réseaux trophiques ».
(Rapport pour le projet DCSMM).
Sommaire
I. Introduction......................................................................................................................................... 1
I.1. Éléments de contexte généraux sur le thème ................................................................................ 1
I.1.1. Rappels sur les indicateurs du D4.......................................................................................... 2
I.1.2. Groupes biologiques à considérer.......................................................................................... 3
I.2. Structure du document et choix effectués ..................................................................................... 5
I.2.1. Stratégie générale de surveillance pour la thématique 4 ........................................................ 5
II. Objet de la surveillance n°1 : Structure des réseaux trophiques ......................................................... 7
II.1. Paramètres ou groupe de paramètres à suivre ............................................................................. 7
II.2. Objectifs recherchés et enjeux pour la DCSMM ......................................................................... 7
II.2.1. Biomasse, abondance et composition ................................................................................... 7
II.2.2. Répartition des espèces ........................................................................................................ 9
II.2.3. Traits biologiques .............................................................................................................. 10
II.3. Recommandations sur le dispositif de suivi .............................................................................. 11
II.3.1. Méthode recommandée ...................................................................................................... 11
II.3.2. Risques de limites techniques ou opérationnelles à prendre en compte ............................. 30
II.3.3. Recommandations pour la gestion et la bancarisation des données .................................... 31
II.3.4. Recommandations sur les acteurs, les opérateurs potentiels............................................... 31
II.3.5. Informations éventuelles sur les coûts................................................................................ 32
II.3.6. Optimisation intra-thématique ........................................................................................... 33
II.3.7. Optimisation inter-thématique ........................................................................................... 33
II.3.8. Optimisation communautaire ............................................................................................. 34
III. Objet de la surveillance n°2 : Productivité des espèces .................................................................. 35
III.1. Paramètres ou groupes de paramètres à suivre ........................................................................ 36
III.2. Objectifs recherchés et enjeux pour la DCSMM ..................................................................... 36
III.2.1. Production primaire .......................................................................................................... 36
III.2.2. Paramètres liés à la productivité des autres consommateurs ............................................. 37
III.3. Recommandations sur le dispositif de suivi ............................................................................. 38
III.3.1. Méthode recommandée ..................................................................................................... 38
III.3.2. Risques de limites techniques ou opérationnelles à prendre en compte ............................ 42
III.3.3. Recommandations pour la gestion et la bancarisation des données .................................. 43
III.3.4. Recommandations sur les acteurs, les opérateurs potentiels ............................................. 43
III.3.5. Informations éventuelles sur les coûts .............................................................................. 43
III.3.6. Optimisation intra-thématique .......................................................................................... 47
III.3.7. Optimisation inter-thématique .......................................................................................... 47
III.3.8. Optimisation communautaire ............................................................................................ 47
IV. Objet de la surveillance n°3 : Étude des régimes alimentaires et évaluation des niveaux trophiques
............................................................................................................................................................. 49
IV.1. Paramètres ou groupes de paramètres ...................................................................................... 49
IV.2. Objectifs recherchés et enjeux pour la DCSMM ..................................................................... 49
IV.2.1. Zones d’alimentation des prédateurs supérieurs ............................................................... 49
IV.2.2. Valeur énergétique des proies ........................................................................................... 49
IV.2.3. Contenus stomacaux, analyse de fèces et signatures isotopiques (détermination des
niveaux trophiques des espèces et des régimes alimentaires des prédateurs supérieurs) ............... 50
IV.3. Recommandations sur le dispositif de suivi............................................................................. 52
IV.3.1. Méthode recommandée .................................................................................................... 52
IV.3.2. Risques de limites techniques ou opérationnelles à prendre en compte ............................ 64
IV.3.3. Recommandations pour la gestion et la bancarisation des données .................................. 65
IV.3.4. Recommandations sur les acteurs, les opérateurs potentiels ............................................. 65
IV.3.5. Informations éventuelles sur les coûts .............................................................................. 65
IV.3.6. Optimisation intra-thématique .......................................................................................... 82
IV.3.7. Optimisation inter-thématique .......................................................................................... 82
IV.3.8. Optimisation communautaire ........................................................................................... 82
V. Conclusion....................................................................................................................................... 83
V.1. Besoins en termes de paramètres pour la thématique T4 .......................................................... 83
V.2. Besoins en termes de programmes de surveillance pour la thématique T4 ............................... 83
V.3. Besoins en termes d’analyse de données et de bancarisation pour la thématique T4 ................ 86
VI. Références citées ............................................................................................................................ 87
Annexe 1 : Ateliers et réunions ayant contribué aux réflexions en vue de l’élaboration de ce rapport . 93
Annexe 2 : Classification des espèces de poissons en guildes trophiques (CIEM) ............................... 95
Annexe 3 : Fiches techniques des indicateurs communs proposés par le groupe d’experts « Réseaux
trophiques » d’OSPAR/ICG-COBAM (extrait du document BDC 13/4/2 Add.1-E) ............................ 99
I. Introduction
I.1. Éléments de contexte généraux sur le thème
L’ensemble des indicateurs liés aux descripteurs d’état (D1 : biodiversité, D2 : espèces invasives, D4 :
réseaux trophiques, D6 : intégrité des fonds et D7 : conditions hydrographiques), permet d’évaluer
l'état de santé des écosystèmes marins. Différents paramètres existent afin de quantifier cette
biodiversité (Fig. 1), notamment en termes d’abondance absolue, d’abondance relative, de
composition spécifique, de distribution spatiale des espèces, de types fonctionnels de traits d’histoire
de vie, de diversité « verticale » (à travers les niveaux trophiques), etc. (Díaz et al., 2006). L’objectif
du D4 est d’identifier des paramètres biologiques fonctionnels afin de pouvoir calculer des indicateurs
intégratifs de la structure et du fonctionnement des réseaux trophiques (Rombouts et al., 2013b). Afin
d’identifier les liens trophiques et les flux entre les compartiments, d’autres paramètres liés notamment
aux régimes alimentaires et la productivité sont aussi à considérer.
Figure 1. Les différentes composantes de la diversité et les impacts potentiels des pressions
anthropiques (flèches). Les différentes couleurs représentent des génotypes, phénotypes, ou espèces
différents. Tiré de Diaz et al.(2006).
1
I.1.1. Rappels sur les indicateurs du D4
Dans le cadre de la définition du BEE, la Commission Européenne propose 3 critères et 3 indicateurs
pour renseigner le descripteur 4 de la DCSMM (Table 1; Décision 2010/477/UE).
Table 1. Critères et indicateurs du descripteur 4 adoptés par la Commission Européenne
(2010/477/UE)
Critères
Indicateurs
4.1 Productivité (production par unité
de biomasse) des espèces ou groupes
trophiques
4.1.1 Les performances des espèces
prédatrices clés, sur la base de leur
production par unité de biomasse
[productivité]
4.2. Proportion des espèces
sélectionnées au sommet du réseau
trophique
4.2.1 Les poissons de grande taille [en
poids]
4.3. Abondance/répartition des
groupes trophiques/espèces clés
4.3.1 Les tendances en matière
d’abondance des espèces/groupes
sélectionnés importants sur le plan
fonctionnel
Dans son rapport sur le BEE, l'équipe du descripteur 4 a recommandé l'utilisation d'indicateurs
supplémentaires pour venir compléter le diagnostic en France :
 La taille asymptotique de toutes les espèces pêchées lors des campagnes scientifiques
(indicateur 3.3.2)
 Le Niveau Trophique Moyen du réseau trophique dans son entier (MTL) ou d’une partie du
réseau trophique (MTI)
 Les Indices d’Analyse de Réseaux Ecologiques ou ENA (p. ex. diversité des flux)
A l’échelle de l’Union Européenne, le groupe d’experts sur les réseaux trophiques d'OSPAR/ ICGCOBAM a identifié 9 indicateurs communs entre les États Membres de la région d’OSPAR dans son
rapport remis au BDC en février 2013 (Annexe 3) :
 Le succès reproducteur des oiseaux marins en relation avec la disponibilité des proies
 La distribution des tailles des poissons (p. ex. LFI)
 Le Marine Trophic Index (MTI)
 Les changements de biomasse par niveau trophique (BTS)
 Les Indices Ecological Network Analysis (ENA)
 La biomasse et l'abondance des poissons classés en groupes fonctionnels
 La production du phytoplancton
 Le changement des types fonctionnels du plancton (p. ex. ratios gélatineux/larves de poissons,
copépodes/phytoplancton, etc.)
 La biomasse, composition spécifique et distribution du zooplancton
2
Les recommandations pour la mise en œuvre des programmes de surveillance concernant la
thématique 4 considéreront tous ces indicateurs ainsi que les paramètres nécessaires à l’interprétation
de ces indicateurs (ex. informations sur les régimes alimentaires).
Par ailleurs il faut envisager que certains paramètres utilisés pour calculer les indicateurs du D4 seront
souvent nécessaires pour calculer les indicateurs d’autres descripteurs (D1, D2, D3 et D6
essentiellement) et seront basés sur des programmes de suivi ou des bases de données communs, si
possible existants et jugés pertinents (à conserver en l’état ou à améliorer, mais à prioriser).
I.1.2. Groupes biologiques à considérer
Tous les groupes biologiques ont un rôle fonctionnel important au sein des réseaux trophiques.
Cependant, l’état de certains groupes est plus difficile à évaluer que d’autres (du fait de leur mobilité,
de leur localisation ou de leur taille) et ils suscitent un intérêt commercial ou patrimonial variable. Ces
différences expliquent l’inégalité de connaissances entre ces groupes, la variabilité dans la quantité de
données disponibles et dans les programmes de suivi qui sont mis en place.
Un équilibre entre les différents groupes trophiques d’un écosystème est garant de son bon
fonctionnement. Il existe à l’heure actuelle de multiples suivis de la répartition des espèces dans les
écosystèmes marins à des fins de surveillance des espèces exploitées, protégées, toxiques, ou d’étude
de l’évolution de la biodiversité en fonction des pressions environnementales. Aucun suivi in situ ne
peut s’intéresser à la structure des écosystèmes dans leur ensemble, mais se focalise sur un ou
plusieurs groupes biologiques. Afin de garantir un bon équilibre entre les différents groupes
trophiques, il est nécessaire de combiner les données issues de différents suivis ou d’intégrer si
possible de nouveaux suivis dans des programmes existants, afin d’obtenir une vision « panoramique »
de la structure et du fonctionnement des écosystèmes. Cette vision d’ensemble ne pourra être efficace
que si chacun des compartiments bénéficie d’un suivi adapté et que les données des différents suivis
puissent être comparées.
Plancton (bactérioplancton, phytoplancton, zooplancton)
Le compartiment planctonique est à la base de la production et du recyclage de la matière des
écosystèmes pélagiques. Sa dynamique est influencée par les conditions physico-chimiques du milieu
(température, salinité, turbidité, zone de mélange, stratification, etc.), ce qui se traduit par une très
forte hétérogénéité spatiale et temporelle. La difficulté majeure du suivi de ce compartiment est la
rapidité d’évolution des communautés (successions écologiques) qui rend difficile l’évaluation de leur
structure et nécessite la mise en œuvre d’un programme d’acquisition de données à haute fréquence,
impliquant un développement technologique important et l’utilisation de systèmes d’échantillonnage,
d’analyse et de stockage des données qui soient automatisés. Par ailleurs la compréhension du
fonctionnement de ce compartiment à l’échelle de la sous-région marine est encore insuffisante pour
permettre la mise en place d’un programme de surveillance et impose en amont l’acquisition de
connaissances sur des sites ateliers. Le phytoplancton et le zooplancton sont les deux groupes
principaux de ce compartiment pélagique à considérer dans l’état actuel des connaissances.
3
Benthos (bactéries benthiques, méiofaune, macrofaune, microphytobenthos et macrophytes)
Le compartiment benthique présente des caractéristiques structurelles et fonctionnelles propres à
l'habitat dans lequel il se trouve. Il doit donc être suivi par type d'habitat (Guérin et al., 2012). La
méiofaune (invertébrés mobiles dont la taille est comprise entre 40 et 500 µm ; Giere, 2009) et le
microphytobenthos (algues microscopiques se développant sur le sédiment ou en épiphytes sur les
organismes fixés lorsque la lumière atteint le fond) jouent plusieurs rôles trophiques majeurs dans les
écosystèmes côtiers. Le microphytobenthos présente cependant une variabilité temporelle très
importante (cycle des marées, journalière) et est constitué d’organismes parfois extrêmement difficiles
à isoler de leurs milieux de vie (taille très petite et techniques de séparation complexes à mettre en
œuvre à grande échelle). C’est pourquoi à l’heure actuelle ils ne peuvent raisonnablement pas être
retenus comme sujets de suivis dans le cadre de la surveillance DCSMM. Le rôle trophique des
bactéries benthiques est depuis longtemps reconnu comme peu important (< 10 %) dans les milieux où
d'autres sources primaires sont abondantes. Sur les vasières intertidales du Golfe de Gascogne, la
bactérivorie représente environ 6 % seulement des ressources trophiques (Pascal et al., 2009). Ces
trois groupes (méiofaune, microphytobenthos et bactéries benthiques) seront donc considérés
uniquement dans le cadre des programmes d'acquisition de connaissances. Pour le compartiment
benthique, les macroinvertébrés et les macrophytes sont donc les deux composantes prioritaires sur
lesquelles baser la surveillance.
Poissons pélagiques et démersaux (à l'exception des prédateurs
supérieurs)
N.B. : Le terme « poissons » n’est pas scientifiquement correct. En effet, le groupe des poissons est
« paraphylétique », c’est à dire qu’il ne rassemble pas tous les descendants d'une espèce souche (il
comprend plusieurs groupes indépendants tels que les téléostéens, chondrichtyens, etc.). Cependant,
dans un souci de facilitation de lecture, le terme « poissons » sera employé par défaut dans ce rapport.
Les poissons pélagiques de petite taille (appelés aussi poissons fourrages) et les poissons démersaux
suscitent beaucoup d’intérêt de la part des scientifiques et des gestionnaires car ils constituent la
principale ressource marine exploitée par l'homme. Par ailleurs, ces espèces jouent un rôle trophique
majeur en faisant circuler la matière organique depuis le bas du réseau trophique (plancton, benthos)
vers le haut du réseau trophique c'est-à-dire vers les top-prédateurs (oiseaux, mammifères, grands
pélagiques). Parmi ces poissons, les espèces à intérêt commercial sont les mieux surveillées des
écosystèmes, grâce aux campagnes halieutiques annuelles qui sont menées à l’échelle de l’Europe, et
dont les protocoles sont éprouvés et standardisés. Il existe pour ces espèces des jeux de données
conséquents bancarisés dans des bases de données nationales (SIH : Système d’Informations
Halieutiques) pour un ensemble de paramètres qui permettent le calcul d'indicateurs d'état des stocks,
cependant parfois controversés.
4
Prédateurs supérieurs
Les prédateurs supérieurs également appelés top-prédateurs, comme les oiseaux marins, cétacés,
pinnipèdes, grands pélagiques et poissons côtiers, sont des intégrateurs du réseau trophique et peuvent
donc, en théorie, donner une information sur l’état des niveaux trophiques inférieurs. Cependant, ces
espèces peuvent balayer au cours de leur cycle saisonnier et à fortiori au cours de leur durée de vie de
très larges espaces couvrant plusieurs sous-régions marines. La plupart de ces espèces emblématiques
sont directement impactées par les activités humaines, ce qui justifie une surveillance renforcée. Les
mammifères et oiseaux marins en Europe sont actuellement protégés par la législation (Directive
Habitats 92/43/EEC, Directive Oiseaux 2009/147/CE) et d’autres mesures de gestion (p. ex. Aires
Marines Protégées). Le suivi de ces espèces est peu pertinent à mettre en œuvre à l’échelle d’un pays
étant donné leur grande mobilité, et justifie une coordination internationale.
I.2. Structure du document et choix effectués
Le programme d’acquisition de connaissances (PAC) ne fait pas partie du sujet à traiter dans la phase
d’élaboration du programme de surveillance (PDS) auquel est dédié ce document, et sera traité
ultérieurement. Cependant, l’évaluation de la structure et du fonctionnement des réseaux trophiques
requiert un vaste travail de recherche car les connaissances sont inégales selon les groupes biologiques
et les habitats considérés, et parfois insuffisantes pour permettre de définir un programme de
surveillance. En conséquence, pour une grande partie des paramètres nécessaires à l’évaluation de
l’état écologique, aucun protocole n’est actuellement validé pour un suivi à l’échelle des SRM.
L’aspect « acquisition de connaissance » en vue d’établir des protocoles de suivi et de construire ou de
tester des indicateurs ne peut donc être dissocié des programmes de surveillance concernant cette
thématique particulière. Dans ce rapport, ces recommandations de recherche seront donc intégrées aux
recommandations du PDS.
I.2.1. Stratégie générale de surveillance pour la thématique 4
La surveillance des communautés benthiques et planctoniques est à considérer par habitat alors que
celle des espèces mobiles (comme les mammifères, etc.) doit être considérée par population. Il
convient de sélectionner les habitats benthiques et pélagiques à suivre pour créer des unités
d’évaluation et adapter les programmes de suivis. Des habitats pélagiques, par exemple, ont déjà été
identifiés, à partir de critères hydrographiques et de la modélisation (Fig. 2; Gailhard-Rocher et al.,
2012). Suite à ces travaux, 10 zones géographiques homogènes ont été définies dans les sous-régions
marines et peuvent servir de base de découpage pour l’évaluation du BEE pour les habitats pélagiques
(cf. Livrable 5 thématique 1 « Biodiversité »). A l’échelle de la zone OSPAR, une approche similaire
va probablement être adoptée (Annexe 3).
5
Figure 2. Paysages hydrologiques des sous-régions marines françaises. Tiré de Gailhard-Rocher et
al. (2012).
Des zones atelier benthiques (Descripteurs 1, 4, 5, 6) et pélagiques (Descripteurs 1, 4, 5, 7) vont être
définies pour répondre entre autres aux besoins de développement de méthodes de suivi. Des zones
atelier benthiques ont été identifiées par l’équipe RESOMAR de la thématique 1 (cf. Livrable 5 de la
thématique 1, Chapitre 3) selon une priorisation par les habitats et les pressions anthropiques
impactant ces habitats. Ces zones ateliers seront localisées en majorité en zone côtière, où les
pressions anthropiques sont les plus intenses et fréquentes.
L'objectif de ces zones atelier sera de valider de nouveaux protocoles pour mesurer des paramètres
encore mal connus, d’évaluer l’impact des pressions anthropiques sur l’écosystème par un suivi
simultané des pressions et de l’état biologique des habitats, de développer de nouveaux indicateurs
grâce à un échantillonnage plus fréquent, de réaliser des mesures ponctuelles pour combler des lacunes
de connaissance particulières et d'encourager les collaborations scientifiques entre instituts.
6
II. Objet de la surveillance n°1 : Structure des réseaux
trophiques
II.1. Paramètres ou groupe de paramètres à suivre



Abondance relative (espèces mobiles) ou absolue (espèces fixées ou planctoniques), biomasse et
composition de la communauté
Répartition des espèces
Traits fonctionnels biologiques (taille, forme, traits d’histoire de vie)
II.2. Objectifs recherchés et enjeux pour la DCSMM
II.2.1. Biomasse, abondance et composition
Pour la majorité des groupes biologiques, la biomasse est un paramètre plus représentatif que
l’abondance pour évaluer le rôle ou les rôles sur les écosystèmes. En effet, plus les biomasses d’un
groupe sont élevées, plus son contrôle sur les autres groupes (bottom-up, top-down) sera fort.
L’abondance est cependant préférentiellement utilisée pour certains groupes (prédateurs supérieurs) ou
par défaut lorsqu’il n’est pas possible d’obtenir des valeurs de biomasse (plancton de petite taille par
exemple).
La biomasse totale d’un niveau trophique est souvent liée à l’activité d’un écosystème, comme pour la
productivité primaire ou secondaire (Naeem et al., 1994; Fox, 2005). Contrairement à l’utilisation de
la biomasse pour le D1 (indicateurs 1.1 et 1.2), le D4 (indicateur 4.3.1) se focalise sur l’importance
fonctionnelle de la biomasse. Il sera alors important de considérer une approche intégrative par des
ratios de biomasse (ou de production) entre deux niveaux trophiques (proies et prédateurs par
exemple) ou entre plusieurs niveaux trophiques (spectres trophiques de biomasse) (Rombouts et al.,
2013b). La biomasse et l’abondance de tous les organismes est à considérer dans le D4, mais les cas
des groupes fonctionnels du zooplancton et des poissons présentent un intérêt particulier pour le
développement des indicateurs du critère 4.3.
Une connaissance de la composition spécifique des communautés est essentielle afin de mieux
comprendre la structure des réseaux trophiques et le fonctionnement de l’écosystème (Fig. 1 ; Díaz et
al., 2006). Une perte de diversité sur un niveau trophique aura des impacts sur des espèces d’autres
niveaux trophiques soit par des changements d’interactions compétitives ou trophiques, soit de façon
indirecte par des processus écosystémiques (Raffaelli, 2005). La diversité peut être quantifiée par des
indices de diversité taxonomiques basés sur le nombre d’espèces (p. ex. Richesse Spécifique) et/ou des
abondances relatives de chaque espèce (p. ex. indice de Shannon). Dans le contexte des réseaux
7
trophiques, l’intérêt sera de suivre des variations relatives des diversités entre les niveaux trophiques
ou diversité verticale (Díaz et al., 2006). De plus, les relations entre la diversité taxonomique et la
diversité fonctionnelle (cf. II.2.3. « Traits biologiques ») peuvent être établies et donneront une image
plus holistique de la composition d’une communauté. Les besoins propres aux indices de diversité sont
traités dans le livrable 5 de la thématique 1.
Biomasses des groupes fonctionnels du plancton
Les ratios des groupes fonctionnels du plancton (indicateur 4.3.1) peuvent indiquer des changements
dans (1) le transfert d’énergie des producteurs primaires vers les producteurs secondaires
(phytoplancton/zooplancton), (2) le flux d’énergie vers les top-prédateurs (changements du ratio
plancton gélatineux/larves de poissons), et (3) couplage benthique/pélagique (changements du ratio
holoplancton et méroplancton). Les ratios peuvent être exprimés en termes de biomasse ou
d’abondance selon les groupes considérés.
Dans un contexte de gestion, les ratios zooplancton/phytoplancton, par exemple, sont appliqués
comme indicateurs de réseaux trophiques liés aux pressions d’eutrophisation et des changements
hydrographiques (HELCOM, 2012). Le principe du ratio sera d’estimer le taux de broutage et par
conséquent les flux d’énergie en direction des niveaux trophiques supérieurs, comme les poissons.
L’avantage est que ce type d’indicateurs ne s’applique pas sur des espèces mais sur des groupes
fonctionnels, ainsi ces indicateurs peuvent être utilisés dans toutes les sous-régions marines (Gowen et
al., 2011; Rombouts et al., 2013b).
Biomasses des groupes fonctionnels des poissons
La pression de pêche engendre un effondrement de l'abondance et de la biomasse des poissons
(espèces commerciales et prises accessoires par capture accidentelle), dont les stocks sont surexploités
depuis les années 70 (Pauly et al., 1998). En revanche, l’abondance et la biomasse de certaines espèces
peuvent augmenter suite à l'augmentation de l’exploitation de leurs prédateurs et créer également des
effets en cascade sur les niveaux supérieurs (Rochet & Trenkel, 2003).
L’utilisation de ce paramètre sera multiple : (1) en relation avec la production primaire afin d’évaluer
le couplage producteurs primaires et consommateurs (Moreau & De Silva, 1991; Thurow et al., 1997;
Ware & Thomson, 2005; Chassot et al., 2007) et (2) en combinaison avec le Large Fish Indicator
(indicateur 4.2.1) afin d'interpréter au mieux des changements dans les communautés de poissons.
Les suivis scientifiques existants (campagnes halieutiques) ciblent prioritairement les espèces
commerciales. La biomasse des espèces ciblées par ces suivis ou qui sont échantillonnées efficacement
par les engins de pêche est plutôt bien renseignée actuellement. Un certain nombre d’espèces est par
ailleurs beaucoup moins bien voir très mal échantillonné par ces engins. Leur biomasse estimée n’est
donc pas représentative de leur biomasse réelle. Dans la suite de ce rapport, lorsqu’il sera fait
référence à la biomasse des poissons, elle désignera celle des espèces efficacement échantillonnées par
les engins actuels. Les besoins d’amélioration méthodologique associés à ce mauvais échantillonnage
sont traités dans le livrable 5 de la thématique 1 (biodiversité).
8
Les campagnes de chalutages de fonds (CGFS pour la Manche Est, EVHOE pour le Golfe de
Gascogne et MEDITS pour le plateau du golfe du Lion et de l'Est de la Corse) permettent le calcul
d'indicateurs de populations et de communautés de poissons démersaux basés sur la taille, le nombre et
le poids des individus par espèce. Les variations de ces paramètres peuvent être interprétées pour
expliquer l'impact de l'extraction sélective d'espèces sur les populations, les communautés et les
réseaux trophiques (Trenkel, 2011).
Dans un objectif d’évaluation de santé des écosystèmes, la considération de la biomasse par groupes
fonctionnels est recommandée par le groupe d’experts « réseaux trophiques » d’ICG-COBAM car (1)
la pression de pêche est différente selon les groupes fonctionnels, et (2) il est ainsi possible de mettre
en évidence des changements dans l’équilibre entre les grands groupes trophiques. Par conséquent,
une détermination a priori des guildes trophiques doit être établie sur la base de la connaissance de
leur régime alimentaire. Un travail de réflexion a déjà été engagé par le CIEM afin d’identifier les
guildes trophiques pour la région Atlantique Nord Est (cf. II.2.3 « traits biologiques : taille »).
II.2.2. Répartition des espèces
Le suivi de la répartition spatiale et temporelle des espèces permet de renseigner des paramètres
indispensables pour la thématique 4 :
 Les zones d’alimentation des prédateurs, essentiellement par l’observation visuelle de leur
comportement et par l'utilisation d'outils télémétriques.
 La profondeur et la densité des bancs de petits pélagiques, qui caractérisent l’accessibilité aux
proies par les prédateurs, à partir de l’analyse des données issues des campagnes de chalutages
pélagiques (PELGAS, PELMED). La possibilité d’établir un lien entre l’état de santé des
prédateurs marins et la distribution/biomasse des proies, en vue de développer des indicateurs
DCSMM, n’est pas garantie et nécessite un développement important des connaissances.
L’accessibilité aux proies, permet dans certains cas de mieux mettre en évidence ce lien.
Les besoins propres à la thématique 4 concernant la répartition des espèces n’ont de rapport qu’avec
les régimes alimentaires des prédateurs, à travers les paramètres cités ci-dessus. C’est pourquoi le
paramètre « Zones d’alimentation des prédateurs » est traité spécifiquement dans l’objet de
surveillance n°3 « Étude des régimes alimentaires et évaluation des niveaux trophiques ». Cependant,
d’un point de vue technique, les campagnes de surveillance qui permettent de mesurer la profondeur et
la densité des bancs de poissons (accessibilité des proies) sont les mêmes que celles qui permettent de
mesurer l’abondance et la biomasse de ces espèces. Afin d’éviter d’inutiles redondances dans le texte,
ces paramètres seront traités ensemble dans l’objet de surveillance n°1.
9
II.2.3. Traits biologiques
Les traits biologiques et écologiques (taille, forme, mode de reproduction, etc.) rassemblent
l’ensemble des informations qualitatives et quantitatives associées à la biologie des organismes et à
leur relation avec l’environnement (Archaimbault & Dumont, 2010). Les indicateurs basés sur les
traits de vie du plancton et des macroinvertébrés benthiques ont déjà été utilisés pour évaluer les
impacts de pollution (Charvet et al., 1998; Tett et al., 2008; Archaimbault & Dumont, 2010), d’anoxie
(Rakocinski, 2012), de la pêche (Bremner, 2008) et des changements climatiques (Beaugrand, 2005).
Les diatomées, par exemple, peuvent réagir à des pollutions de type toxique par une diminution de la
taille cellulaire moyenne (Archaimbault & Dumont, 2010).
Dans les réseaux trophiques marins, la taille est un facteur structurant des relations trophiques
(Jennings & Dulvy, 2005). En effet, un changement de structure de taille d’une communauté (p. ex.
due aux pressions anthropiques) aura des conséquences majeures sur sa disponibilité pour les
prédateurs, ce qui affectera le fonctionnement de l’écosystème. Un changement de la taille
individuelle moyenne du zooplancton peut affecter la disponibilité de cette ressource alimentaire pour
les poissons au profit d’un autre groupe trophique mieux adapté (Mayzaud et al., 2011). Dans le
contexte du changement climatique, la taille individuelle de la communauté des poissons (Hiddink &
Ter Hofstede, 2008; Daufresne et al., 2009) et du plancton (Beaugrand et al., 2010) a déjà été
modifiée.
Chez les poissons, le rôle trophique est directement lié à la taille individuelle. Au sein d’une même
espèce, les individus voient leur régime alimentaire évoluer au cours de leur vie en fonction de leur
taille. Une classification en 4 guildes trophiques (planctonophages, ichtyophages pélagiques,
benthivores, prédateurs démersaux) est proposée dans un but de gestion des réseaux trophiques
(Annexe 2), suite aux travaux de Greenstreet et al. (1997) et du WGECO (ICES, 2012). Cette
approche générique permet d'évaluer l'évolution de la proportion relative des guildes trophiques au
sein des communautés. Elle peut être appliquée à toutes les sous-régions marines et tous les pays
européens et permet une comparaison des mêmes groupes fonctionnels entre les écosystèmes. Cette
approche est également compatible avec celle des autres descripteurs et permettra de mettre en place
un programme de surveillance commun. En combinant les données de taxonomie, de biomasse et de
taille, la proportion des différents groupes trophiques dans l’écosystème pourra être utilisée comme
indicateur de stabilité de la communauté.
Dans le cas des macroinvertebrés benthiques, d’autres traits que la taille seront plus judicieux à suivre
car les interactions trophiques ne sont pas toujours liées à celle-ci. Certains traits biologiques comme
le mode de reproduction et les cycles de vie ont déjà servi de base à un outil de diagnostic de la qualité
du milieu et des impacts potentiels sur le fonctionnement du réseau trophique (Bremner, 2008;
Rakocinski, 2012). Le calcul des moyennes de ces traits biologiques, pondérées par les biomasses des
espèces dans la communauté, permettra d’estimer la diversité fonctionnelle et donc d'évaluer le
fonctionnement du système.
10
II.3. Recommandations sur le dispositif de suivi
II.3.1. Méthode recommandée
II.3.1.a. Phytoplancton
Les paramètres du phytoplancton pertinents pour l'évaluation des réseaux trophiques compte-tenu des
dispositifs existants en France sont : l’abondance par classe de taille, la biomasse totale (chlorophylle
a) et la biomasse des grands groupes pigmentaires (fluorescence) (cf. livrable 4 et Fig. 8).
Dispositifs existants sur lesquels peut se baser la surveillance :
 Stations du RESOMAR
 Stations du SOMLIT
 Stations de la DCE (Soudant & Belin, 2010)
 Suivis autour des centrales nucléaires (IGA)
 Stations MOOSE
 Campagnes halieutiques
Modifications de dispositifs :
Scénario minimal :
 Pérenniser les programmes actuels de suivi d’abondance et de biomasse du phytoplancton (p.
ex. RESOMAR) qui n’ont pas de financement à long terme.
 Pour ces suivis stationnels existants (zone côtière), il est nécessaire de proposer un protocole
standard national permettant :
o D’échantillonner la colonne d’eau à une fréquence hebdomadaire ou bi-hebdomadaire
(pour comptages).
o D’identifier chaque groupe pigmentaire (fluorimétrie) ou espèce (microscopie) ce qui
nécessite de remobiliser l’expertise taxonomique en France en formant de nouveaux
spécialistes et en créant des postes fixes.
o De mesurer les biomasses par classe de taille en laboratoire sur les échantillons fixés
et conservés (cytomètrie en flux, microscopie inversée).
Scénario intermédiaire :
 (demande conjointe avec la Thématique 5) Instrumenter les stations automatisées (bouées)
avec des capteurs fluorimétriques pour un suivi à haute fréquence temporelle de la biomasse
totale (chlorophylle a).
 (demande conjointe avec la Thématique 5) Équiper les navires d’opportunité (compagnies
maritimes) de ferrybox permettant de réaliser des suivis de la biomasse totale du
phytoplancton (chlorophylle a) et des prélèvements d’échantillons d’eau (flacons pré-lugolés)
sur des transects réguliers en vue d’effectuer des comptages, avec possibilité de regrouper
plusieurs échantillons pour réduire le travail requis (cf. Livrable 5 de la Thématique 5).
11

Équiper les navires scientifiques de capteurs fluorimétriques pour un suivi à haute fréquence
temporelle de la biomasse totale (chlorophylle a).
Il est indispensable que:
 Les suivis hautes fréquences (capteurs automatiques in situ) soient calibrés par des mesures à
basses fréquences (méthodes standards de mesures in situ).
 Les données issues des échantillonnages à haute fréquence soient stockées de manière
automatique et disponible au niveau national (sur des bases de données interopérables). Leur
traitement doit également être automatisé (p. ex. projet DEWEX, programme MISTRALS/
MERMEX).
 Compléter les campagnes scientifiques au large (notamment halieutiques) par des
prélèvements d’eau (pour comptages en laboratoire) pour obtenir au moins un suivi annuel de
l’abondance et de la biomasse du phytoplancton sur une couverture spatiale large, en
respectant le point 2 du scénario minimal. Ces prélèvements d’eau peuvent aussi permettre
d’effectuer des analyses par cytométrie en flux.
Scénario optimal :
 Suivis stationnels du RESOMAR : Réaliser un échantillonnage d’eau côtier journalier, avec
possibilité de regrouper les échantillons sur une semaine, (pour comptages en laboratoire), afin
de mieux intégrer la variabilité temporelle.
 Equiper des bouées au large ou des dispositifs existants (bouées Météofrance, éoliennes) de
capteurs fluorimétriques pour des mesures de chlorophylle ain situ automatiques à haute
fréquence (cf. stations côtières du scénario minimal et projet ISIBOP).
Il n’y a à l’heure actuelle aucun protocole national permettant d’assurer un cadrage scientifique des
suivis d’abondance et de biomasse des espèces du phytoplancton sur les suivis stationnels RESOMAR.
Ces cadrages existent dans le cadre des suivis du REPHY et du SOMLIT. Les détails relatifs aux
recommandations sur le suivi de la diversité phytoplanctonique côtière et du large sont présentés dans
le chapitre IV.2.1.1 du Livrable 5 de la Thématique 1.
Le type d'approche proposé ci-dessus à travers l’instauration de dispositifs Ferrybox sur les lignes
régulières est conforme à l'esprit de l'initiative SNOCO (Système National d'Océanographie Côtière
Opérationnelle) (Pilotage Ifremer et CNRS) et à l'approche du projet européen FP7 JERICO (Joint
European Research Infrastructure Coastal Oservatories). Les détails relatifs aux scénarios concernant
les suivis Ferrybox sont présentés dans le livrable 5 de la Thématique 5.
II.3.1.b. Zooplancton
Les paramètres du zooplancton pertinents pour l'évaluation des réseaux trophiques compte-tenu des
dispositifs existants en France sont : l’abondance par classe de taille et la composition taxonomique
(cf. livrable 4 et Fig. 8).
Dispositifs existants sur lesquels peut se baser la surveillance :
 Stations du RESOMAR
12



Suivis autour des centrales nucléaires (IGA)
Stations MOOSE
Campagnes halieutiques
Modifications de dispositifs :
Scénario minimal :
 Pérenniser les programmes de suivi d’abondance du zooplancton actuels (en particulier les
stations RESOMAR et les points SOMLIT) qui n’ont pas de financement à long terme.
 Pour ces suivis stationnels existants (zone côtière), il est nécessaire de proposer un protocole
standard national permettant :
o D’échantillonner systématiquement le mesozooplancton au filet WP2 de 200 μm et de
l’analyser à une fréquence hebdomadaire ou bi-hebdomadaire (Raybaud et al., 2012).
o D’échantillonner systématiquement l’ichtyoplancton et le zooplancton gélatineux au
filet WP3 et de l’analyser à une fréquence hebdomadaire ou bi-hebdomadaire.
o D’échantillonner toute la communauté du zooplancton, y compris le
microzooplancton.
o D’identifier systématiquement les individus au niveau de l’espèce (microscopie) ce
qui nécessite de mobiliser à nouveau l’expertise taxonomique en France en formant
des spécialistes et en créant des postes fixes.
o De mesurer la taille individuelle des copépodes (microscopie) et la biomasse par
classe de taille pour les autres groupes du zooplancton en laboratoire (flowcam,
cytométrie en flux).
 Ajouter si ce n’est pas encore le cas des points de prélèvement de zooplancton sur le long
terme près des zones sensibles (Fig. 4 ; Raybaud et al., 2012).
Scénario intermédiaire :
 Compléter toutes les campagnes scientifiques au large (notamment halieutiques) par des traits
de filets avec un comptage en laboratoire, en respectant le point 2 du scénario minimal.
 Instrumenter les stations (bouées) avec des capteurs in situ (PVM : Profileur Vidéo Marin)
pour un suivi automatique à haute fréquence temporelle de l’abondance totale par classe de
taille.
Il est indispensable que :
 les suivis hautes fréquences (capteurs automatiques in situ) soient calibrés par des suivis
basses fréquences (méthodes standards de comptage manuel).
 les données issues des échantillonnages à haute fréquence soient stockées et analysées de
manière automatique et disponible au niveau national (sur des bases de données
interopérables).
Scénario optimal :
 Stations stationnels du RESOMAR : Réaliser un échantillonnage d’eau côtier journalier, avec
possibilité de mélanger les échantillons sur une semaine, (pour comptages en laboratoire), afin
de mieux intégrer la variabilité temporelle.
 Equiper des bouées au large ou des dispositifs existants (bouées Météofrance, éoliennes) de
capteurs in situ (PVM : Profileur Vidéo Marin) pour un suivi automatique à haute fréquence
13

temporelle de l’abondance totale par classe de taille. (cf. stations côtières du scénario
intermédiaire).
Réaliser des transects / radiales entre les stations côtières et les stations du large en utilisant
différentes technologies proposées dans le programme FONCE et VISION (gliders, PVM…).
Cette étape nécessite un développement technologique afin de miniaturiser les instruments à
fixer sur les gliders.
Une stratégie d’échantillonnage du zooplancton a été proposée par le groupe d’experts d’ICG
COBAM en zone côtière, sur le plateau et au large (Table 2).
Table 2. Fréquence d’échantillonnage proposée par le groupe d’experts d’ICG-COBAM pour le
zooplancton
Fréquence d'échantillonnage
Méthode d'échantillonnage
Fréquence d’évaluation et de
mise à jour des indicateurs
Côtier
Plateau
Large
2 fois par
semaine
mensuelle
mensuelle
In situ
In situ
In situ
moyens automatisés
Annuelle
Annuelle
Annuelle
Un recensement des données existantes sur le zooplancton en France (Raybaud et al., 2012) montre un
manque général de programmes de suivis sur le long terme (« long term monitoring », Fig. 3).
L’acquisition de séries temporelles sur le long terme est indispensable afin de pouvoir séparer les
tendances naturelles des pressions anthropiques, ce qui permet de construire et d’interpréter les
indicateurs d'état des réseaux trophiques (D4) et des habitats pélagiques (D1, D5). De plus, cette étude
de synthèse sur les métadonnées du mesozooplancton a montré que le niveau d'échantillonnage est
limité dans l’espace et que les programmes se focalisent sur des espèces/groupes spécifiques du
zooplancton. Les suivis sont généralement stationnels et côtiers, à proximité des stations marines, et
des centrales nucléaires (faible emprise spatiale). Dans les recommandations, les auteurs proposent (1)
une augmentation spatiale/temporelle de l'échantillonnage, (2) la standardisation des protocoles
(utilisation d’un filet WP2 de 200 μm), et (3) une description taxonomique exhaustive de la
communauté du zooplancton.
Enfin, des zones sensibles aux pressions anthropiques (notamment à proximité d’estuaires) ont été
identifiées pour le zooplancton et nécessiteront donc un effort particulier de suivi en cas d’absence de
suivi existant (Fig. 4).
14
Figure 3. Distribution spatiale des données du zooplancton dans les sous-régions marines françaises.
Tiré de Raybaud et al. (2012).
Figure 4. Localisation des zones sensibles aux pressions anthropiques concernant le zooplancton,
d’après Raybaud et al. (2012).
15
Une gamme d’appareils complémentaires permet de calculer des spectres d’abondance ou de biomasse
par classe de taille depuis le bactéroplancton jusqu’au mesozooplancton (Fig. 5). Ces appareils
nécessitent le prélèvement d’eau (bouteille niskin, filets à plancton) et l’analyse des échantillons en
laboratoire. Le FlowCAM et le ZooScan permettent également d’identifier un nombre important
d’espèces à partir de ces échantillons, par reconnaissance de forme (sans toutefois pouvoir remplacer
la compétence taxonomiste, indispensable à une identification exhaustive).
Figure 5. Complémentarité des appareils pour le calcul des spectres d’abondance par classe de taille
([email protected])
Les dispositifs automatisés (de type LOPC (Laser Optical Plankton Counter) ou PVM (Profiler Video
Marin) permettent d’obtenir in situ des mesures à haute fréquence de l’abondance et la biomasse des
particules. Ces appareils peuvent équiper des stations fixes (bouées) ou être utilisés au cours de
campagnes à la mer (profils verticaux). En revanche ce type d’appareils n’est pas adapté aux
plateformes autonomes de type flotteur (autonomie de 3 ans) et planeur (autonomie de 3 mois). Le
projet VISION vise à développer un système de caméra sous-marine miniaturisé, à faible
consommation, pour équiper des engins autonomes sur des périodes allant jusqu’à 3 ans et ainsi mettre
en place un suivi haute fréquence des écosystèmes pélagiques (PAC).
16
Zooplancton gélatineux
Actuellement, il existe peu de campagnes scientifiques au niveau national dédiées à l'échantillonnage
du zooplancton gélatineux. Ce groupe n’est traité que dans le cadre de programmes ponctuels
(GELAMED, MEMO) sauf à l'Observatoire d'Océanographie de Villefranche-sur-mer (OOV) où un
suivi hebdomadaire du plancton gélatineux est effectué depuis de nombreuses années (commencement
des suivis en 1966). En revanche, ce groupe bénéfice d’un suivi national à travers des programmes de
la science participative (ex. JellyWatch ou Opération Méduses).
Le suivi du zooplancton gélatineux est difficile à intégrer dans un programme de surveillance pour
plusieurs raisons :
 Proliférations intenses et ponctuelles nécessitant une haute fréquence d’échantillonnage
 Encombrement des filets à plancton conventionnels
 Conservation des individus délicate (destruction des tissus avec les liquides conservateurs
conventionnels)
Il nécessite donc un protocole de suivi et d’analyse adapté. L'échantillonnage le plus souvent mis en
œuvre pour le zooplancton (filet type WP2 puis préservation au formol) n’est pas pertinent pour
certains groupes (Cténaires) et pour certaines espèces (comme Mnemiopsis leidyi qui se dissout dans le
formol par exemple). Ainsi, certaines espèces à intérêt écologique et scientifique doivent être
identifiées vivantes à bord, au moment de l’échantillonnage. Selon les experts, une pêche au WP3
(selon les standards UNESCO) avec utilisation de collecteurs fermés est recommandée. Il est
important de faire des comptages exhaustifs.
Ichtyoplancton et méroplancton
Le suivi de l’ichtyoplancton (œufs et larves de poissons) fait actuellement l’objet d’un suivi limité aux
campagnes de chalutages pélagiques (coordonnées par Ifremer), à quelques stations du SOMLIT (ex.
Wimereux) et à des programmes ponctuels. L'échantillonnage de l’ichtyoplancton peut se faire avec un
filet adapté (de type WP3) aux mêmes stations d’échantillonnage que pour les autres groupes du
plancton et avec la même fréquence (bimensuelle).
Par contre, l’analyse et l’identification de l’ichtyoplancton nécessite des compétences taxonomiques
spécifiques. Afin d’assurer une identification homogène des espèces par les taxonomistes, il est
nécessaire de mettre en place une formation standardisée à l’échelle nationale voire internationale.
II.3.1.c. Benthos
Les paramètres des macroinvertebrés benthiques pertinents pour l'évaluation des réseaux trophiques
compte-tenu des dispositifs existants en France sont l’abondance et de façon indirecte la biomasse
(estimable à partir des abondances) (cf. livrable 4 et Fig. 8).
Dispositifs existants sur lesquels peut se baser la surveillance :
 Suivis Rebent-Bretagne
 Suivis DCE à l’échelle nationale
17







Suivis Réseau des Stations et Observatoires Marins RESOMAR (incluant le suivi OBIONE,
Observatoire Biodiversité Faune-Flore des Pertuis Charentais)
Suivis de l’observatoire Patrimoine Naturel Littoral RNF-AAMP (volet habitats benthiques
intertidaux)
Suivis associés aux sites d’extraction de granulats marins et de clappage en mer
Suivis IGA (Impact des Grands Aménagements)
Suivis des campagnes NourVil (nourriceries de la baie de Vilaine), NourSomme (nourriceries
de la baie de Somme)
Suivis du Parc Naturel Marin d'Iroise (PNMI)
Suivis faunistiques dans les aires marines protégées et ZNIEFF
Modification de dispositifs :
Scénario minimal :
 Pérenniser les programmes de suivi d’abondance actuels non pérennes (stations RESOMAR
dont le suivi OBIONE, suivi de l’observatoire Patrimoine Naturel Littoral RNF-AAMP).
Besoin de création de postes fixes pour renouveler les compétences taxonomiques et
dynamiser une activité de formation taxonomique en réseau national.
 REBENT Bretagne : pérenniser les suivis (financement actuellement assuré uniquement pour
l'année 2013).
 Suivis DCE : réaliser des prélèvements annuels sur certaines stations prioritaires (à définir) au
lieu de tous les 3 ans.
 Suivis DCE : Étendre le suivi côtier aux communautés benthiques de la mer Celtique (aucun
point actuellement).
 Suivis herbiers DCE : intégrer la macrofaune au protocole de suivi comme déjà réalisé sur
certaines stations communes entre invertébrés benthiques et herbier de Zostera noltei.
 Estimer les biomasses spécifiques en utilisant des relations allométriques issues des données
d'abondance et des valeurs de poids individuel moyen par espèce lorsque suffisamment de
données auront été recueillies sur ces espèces (pas de mesure directe de biomasse).
 Suivis de l’Observatoire Patrimoine Naturel Littoral RNF-AAMP (volet habitats benthiques
intertidaux) : étendre les suivis aux principaux ensembles fonctionnels estuariens et littoraux à
enjeu pour l’accueil des oiseaux limicoles côtiers
Scénario intermédiaire :
 Suivis DCE : pérenniser l'ensemble des suivis supplémentaires actuellement pris en charge par
les stations marines.
18
Scénario optimal :
 Suivis DCE : mettre en place un suivi annuel pour un maximum de points DCE et mettre en
place de nouveaux points de suivis au niveau de zones à enjeux actuellement non suivies
(zones atelier à identifier et stations nouvelles).
 Suivis DCE : ajouter un suivi de la biomasse spécifique pour les espèces dominantes (95 % de
la biomasse) et les espèces de grande taille ; de la biomasse par grands groupes trophiques
pour les espèces restantes, ou de la biomasse calculée à partir de la taille individuelle.
Création de dispositifs :
Scénario minimal :
 Créer un dispositif de suivi annuel du circalittoral côtier et du large au niveau de certaines
zones d'intérêt (p. ex. grande vasière du Golfe de Gascogne, sables moyens et grossiers à
Amphioxus).
Scénario intermédiaire :
 Créer un dispositif de suivi des cantonnements à grands crustacés des substrats rocheux.
Acquisition de connaissances pour le développement d’indicateurs du D4 :
Scénario minimal :
 Créer des « zones atelier DCSMM » visant à développer des indicateurs d'évaluation des
réponses des organismes benthiques aux pressions (notamment physiques). version minimale :
2 zones atelier par sous-région marine (1 substrat meuble & 1 substrat dur) adaptées aux
besoins du D4.
Scénario intermédiaire :
 Créer des « zones atelier DCSMM » dont une sélection de zones ateliers adaptées aux besoins
du D4.
Scénario optimal :
 Créer des « zones atelier DCSMM » qui seront toutes adaptées aux besoins du D4.
 Appliquer un protocole de tri de la méiofaune basé sur les grands groupes taxonomiques et
fonctionnels.
Nous proposons un suivi à deux niveaux (deux emboîtements temporels) du compartiment benthique :
 Un suivi annuel (PDS optimal) ou biennal (PDS intermédiaire) ou triennal (PDS minimal)
couvrant l'ensemble des habitats à suivre. Les paramètres les plus utiles et les plus simples à
obtenir seraient mesurés systématiquement et les autres paramètres plus coûteux seraient
mesurés à une fréquence moindre.
 Un suivi mensuel à annuel au niveau des zones ateliers où des dispositifs de collecte
particuliers permettraient d'effectuer des analyses locales plus fines et de renseigner les
besoins de connaissances et de recherche nécessaires pour développer des indicateurs.
19
Calculs d’abondance et de biomasse du zoobenthos
Le principal paramètre à surveiller est l'abondance des espèces (densité surfacique pour les substrats
durs, densité volumique pour les substrats meubles) car 1) elle permet de détecter d’éventuels
changements au sein des communautés et de mettre en évidence via les organismes bioindicateurs des
changements en relation avec les pressions anthropiques, et 2) elle permet l’estimation des biomasses
des espèces à partir des poids moyens connus pour chaque espèce via des relations taille-poids. Pour
ces deux raisons, la détermination taxonomique des organismes échantillonnés doit être fine, allant
jusqu'au rang de l'espèce lorsque cela est possible. Aucun dispositif de surveillance existant ne prend
en charge les mesures directes (par pesées) de biomasses par espèces. Un suivi systématique des
biomasses spécifiques n'est pas réaliste à l'échelle des sous-régions marines (moyens humains et
financiers trop conséquents) et il est préférable de s’orienter vers l’utilisation de biomasses calculées
par relation taille-poids.
Cependant, en fonction des moyens financiers et humains à disposition, il peut être envisageable
d’effectuer des mesures directes de biomasses par pesée sur certains sites, en même temps que les
mesures d'abondance (mesure à partir des mêmes prélèvements que pour les abondances). Un suivi
régulier de la biomasse ne pouvant être fait de manière exhaustive sur l’ensemble des espèces sur tous
les points de prélèvement (plusieurs centaines d’espèces à considérer, nécessitant chacune plusieurs
individus pour obtenir une valeur de biomasse, en fonction de leur taille), un choix pragmatique a été
fait. La biomasse peut être raisonnablement suivie sur les espèces représentant 95 % de l'abondance et
sur les espèces de grande taille. Pour élargir l’information à l’ensemble de la communauté, il y a deux
possibilités :
1. La biomasse des nombreuses espèces minoritaires restantes peut être regroupée en grands
groupes trophiques (p. ex. carnivores, détritivores, suspensivores, déposivores et herbivores)
ou par traits de vie afin de calculer la diversité fonctionnelle. Ces mesures de biomasse par
espèce seraient à réaliser en fonction des habitats considérés, lorsque la communauté
benthique est caractérisée par quelques espèces structurantes. Ceci représente un travail très
important mais se base sur des mesures directes.
2. La biomasse de ces espèces peut être calculée par simple relation taille-poids. Des relations
par SRM seraient probablement moins biaisées et des relations saisonnières si nécessaires
lorsque l’échantillonnage est sur plusieurs saisons. Des données existent déjà dans la DCE
2007.
Zones à considérer
Pour optimiser au maximum l’effort de collecte, la surveillance des communautés benthiques doit se
baser sur les mêmes points de suivis considérés par les thématiques 1 et 6. Il convient d'organiser la
surveillance par type d'habitat en s'appuyant en priorité sur les points de suivis existants. Les
échantillonnages seront réalisés par prélèvement de substrat pour les substrats meubles (benne ou
carottage) et par comptages directs pour les substrats durs (quadrats).
Une attention particulière est à porter sur la zone côtière (ce qui est déjà le cas des dispositifs existants
de type REBENT et DCE); zone où les pressions d’origine anthropiques sur le milieu sont les plus
variées et les plus importantes.
20
Le REBENT-Bretagne constitue un réseau de surveillance d'un ensemble d'habitats côtiers qu'il
convient de pérenniser et de prendre en considération dans le cadre de la DCSMM. Lancé suite au
naufrage de l'Erika, ce dispositif assure des suivis plus denses dans le temps et l'espace que le réseau
de surveillance DCE ; permettant ainsi un suivi plus détaillée des biocénoses benthiques. Les eaux
côtières françaises sont actuellement suivies tous les 3 ans dans le cadre du réseau de surveillance
DCE, mais certaines Agences de l’Eau ont financé quelques suivis annuels de toutes les stations
(Adour garonne en 2007, 2008 et 2009). De même, les Agences de l’Eau financent annuellement un
suivi sur les « stations d’appui ». En parallèle, certaines stations marines assurent sur financements
propres des suivis annuels de certaines stations DCE. Ces suivis supplémentaires sont fragiles et
doivent être pérennisés dans la mesure du possible en raison des informations supplémentaires
exploitables pour la DCSMM. La pérennisation d'une sélection de ces points (ceux jugés prioritaires)
est préconisée dans le cadre du scénario minimal. Il est également nécessaire d’étendre le suivi côtier
DCE aux communautés benthiques de la mer Celtique car aucun point n’est prévu actuellement dans
cette SRM.
Le suivi OBIONE réalisé dans les Pertuis Charentais est un des seuls à s’intéresser à un site de
référence supposé non impacté. En tant que tel, il nécessite un échantillonnage fréquent mais ne
dispose d’aucun financement. Sa fréquence d’échantillonnage a en conséquence été réduite en 2012 de
une fois par mois à 2 fois par an. Il est nécessaire de soutenir le suivi des sites de référence pour les
enjeux de la DCSMM.
Concernant les zones intertidales, un protocole de surveillance des communautés benthiques et des
sédiments associés est testé depuis 2007 sur 10 localités Manche-Atlantique dans le cadre du volet «
Habitats benthiques intertidaux » de l’observatoire Patrimoine Naturel Littoral RNF-AAMP, en lien
avec le suivi des effectifs de limicoles et leurs principales zones d’alimentation (cf. chapitre IV.3.1.a.
au paragraphe sur les limicoles). Cette première démarche s’appuie sur un partenariat étroit entre
gestionnaires d’AMP et scientifiques benthologues des universités et stations locales de biologie
marine. Elle pourrait peu à peu se généraliser aux principaux ensembles fonctionnels estuariens et
littoraux à enjeu pour les oiseaux limicoles côtiers.
Le réseau de suivis des herbiers de Zostera réalisé dans le cadre de la DCE porte actuellement
uniquement sur les paramètres de l'herbier (p. ex. taux de recouvrement des zostères). Un suivi en
parallèle de la macrofaune est préconisé pour les besoins de la DCSMM comme cela existe déjà pour
quelques stations communes de l’intertidal avec un suivi des invertébrés benthiques (avril) et de
l’herbier de Zostera noltei (septembre).
La création d'un dispositif de suivi des cantonnements à grands crustacés de substrats rocheux
permettrait de mieux prendre en compte le rôle trophique de ces organismes, encore peu connu.
Les campagnes de surveillance des zones de nourriceries (NourVil et NourSomme) sont également à
considérer. L'engin d'échantillonnage utilisé est spécialement adapté à la capture des juvéniles de
poissons bentho-demersaux (p. ex. la sole) mais une fraction de la macrofaune benthique présente sur
les fonds est également capturée et identifiée. Ces données, limitées à quelques organismes en raison
de la méthode d'échantillonnage (chalut à perche), peuvent toutefois apporter des indications
intéressantes sur les changements des communautés benthiques des zones de nourriceries.
En complément, des suivis doivent être réalisés au niveau de zones atelier en vue du développement
d'indicateurs communautaires de réponse aux pressions anthropiques et en vue de l'acquisition de
21
nouvelles connaissances sur le fonctionnement des écosystèmes. Un travail préalable de sélection des
sites sera mené en collaboration par les équipes T1, T4 et T6. Le nombre et la localisation des
différents sites ateliers seront adaptés en fonction des moyens mis à disposition. Dans ce cadre,
concernant les substrats rocheux, un site atelier d'étude des forêts de laminaires pourra être sélectionné
afin de combler les lacunes de connaissances sur le fonctionnement de cet écosystème. La méiofaune
et le microphytobenthos pourront être étudiés au niveau de certains des sites dans les écosystèmes où
ils jouent un rôle trophique reconnu comme significatif. Un protocole de tri de la méiofaune basé sur
les grands groupes taxonomiques et fonctionnels, pourra être effectué (p. ex. nématodes, copépodes
harpacticoïdes, etc.).
Si le suivi en zone côtière des façades maritimes françaises est prioritaire, il n'est pas suffisant pour
évaluer l’ensemble des SRM et devra être complété par un suivi du circalittoral côtier et du
circalittoral du large, focalisé sur certaines zones d'intérêt (p. ex. grande vasière du Golfe de Gascogne
ou sables moyens et grossiers à Amphioxus). Ces suivis peuvent être greffés aux campagnes
halieutiques actuelles, couvrant ces zones à une fréquence annuelle. Des prélèvements sont déjà
effectués dans le cadre des campagnes de chalutages benthiques dans le Golfe de Gascogne
(campagnes EVHOE). Les étages bathyal et abyssal ne peuvent pas encore être considérés dans le
PDS en raison de lacunes de connaissances beaucoup trop importantes, voire une absence quasi totale
de connaissances de ces deux étages. Ils nécessitent premièrement d’être explorés sur le plan de la
biodiversité (cf. Livrable 5 de la thématique 1 « Habitats benthiques des étages bathyal et abyssal »).
Les besoins généraux sont donc de pérenniser les suivis côtiers existants, de couvrir de nouveaux
habitats jusque-là non suivis et d'étendre la surveillance plus au large. Une fréquence de suivi annuelle
est préconisée dans la mesure du possible.
II.3.1.d. Poissons pélagiques et démersaux (exceptés les grands
pélagiques)
Les paramètres des poissons pertinents pour l'évaluation des réseaux trophiques compte-tenu des
dispositifs existants en France sont l’abondance relative (par unité d’effort), la biomasse et la taille
individuelle (cf. livrable 4 et Fig. 8).
Dispositifs existants sur lesquels peut se baser la surveillance (principalement des espèces exploitées) :



Campagnes halieutiques par chalutages benthiques (EVHOE, IBTS, CGFS, MEDITS Lion,
MEDITS Corse), pélagiques (PELMED, PELGAS) et côtières (ORHAGO, NOURSOMME,
NURVIL)
Suivis OBSMER (Observations à bord des navires de pêche)
Suivis faunistiques dans les aires marines protégées et ZNIEFF
22
Modification de dispositifs :
Scénario minimal :
 Campagnes halieutiques : Extension des campagnes à la zone du talus (Golfe de Gascogne en
particulier)
Création de dispositifs :
Scénario minimal :
 Suivi de l’abondance et de la biomasse des poissons en milieu proche côtier. Protocole à
développer après examen des coûts et bénéfices des deux méthodes proposées :
o Méthodes traditionnelles : observations directes en plongée pour les substrats durs et
sur les prélèvements par chalut à perche pour les substrats meubles. Méthode à
privilégier si besoin de prélèvement d’individus associé au suivi.
o Méthode validée pour l’étage infralittoral : Observation de l’abondance des poissons
côtiers par vidéo sous-marine (système vidéo in situ). Méthode à privilégier si pas de
besoin de prélèvement d’individus associé au suivi.
Scénario intermédiaire :
 Suivi de l’abondance des céphalopodes dans les canyons (Méditerranée, Golfe de Gascogne).
Acquisition de connaissances pour le développement d’indicateurs du D4 :
Scénario minimal :
 Traitement des données disponibles relatives à l’accessibilité aux proies (profondeur et densité
des bancs) issues des campagnes de chalutages pélagiques.
Le maintien du suivi annuel de la répartition, de l’abondance et de la biomasse des poissons et
céphalopodes, principales proies des prédateurs supérieurs et des espèces exploitées, est capital pour
l’évaluation de la santé des écosystèmes. Or, il y a très peu, voire aucune information sur ces
paramètres à partir de la zone du talus et plus au large, ainsi qu’en milieu proche côtier. Il y a donc un
besoin de prolonger les campagnes halieutiques à ces zones, pour étendre le réseau de surveillance à la
couverture DCSMM, à la fois concernant le suivi de la distribution des prédateurs et de celle de leurs
proies.
Suivi des poissons en milieu proche côtier
Les systèmes d'observations vidéo et les comptages visuels en plongée sont deux techniques
complémentaires qui pourraient être utilisées sur certains sites pour le suivi des peuplements de
poissons en milieu côtier ; notamment sur substrats rocheux où peu de techniques alternatives sont
proposées pour les suivis. Ces méthodes sont plus facilement applicables en Méditerranée compte-tenu
de la meilleure visibilité dans la colonne d'eau.
Le recours aux systèmes d'observations vidéo pour le suivi des ressources halieutiques en zone côtière
s'est considérablement développé lors de la dernière décennie, grâce aux avancées technologiques de
l’imagerie rendant accessible à faible coût l'emploi de systèmes vidéo sous-marins autonomes
(Somerton & Glendhill, 2005). Ces méthodes permettent d’analyser les habitats (estimation des
recouvrements biotiques et abiotiques) et les poissons, voire les autres espèces (tortues, etc.), mais pas
les espèces cryptiques. Les individus peuvent être comptés et identifiés dans un périmètre de 5 mètres
autour de la caméra.
23
Il existe plusieurs avantages à utiliser de telles méthodes :
 Pouvoir réaliser un grand nombre d’observations qui ne nécessitent pas de compétences
particulières sur le terrain
 S’affranchir de l’effet « plongeur » qui perturbe la macrofaune mobile, et peut biaiser les
évaluations des effets de la protection du fait de différences de comportement en fonction du
niveau de protection
 Eviter l’utilisation d’appât (vidéo appâtée) qui oriente l’indice d’abondance obtenu vers
certains groupes d’espèces et doit être laissé en place longtemps
Deux systèmes automatisés sont préconisés : le STAVIRO associé à un suivi spatial et le MICADO
associé à un suivi temporel.
Concernant un suivi spatial, l’appareil préconisé est un système de vidéos rotatives (STAVIRO) mis
en place depuis un bateau sans intervention de plongeurs. Pour chaque station, le dispositif est déposé
au fond une quinzaine de minutes puis remonté en surface. La technique développée peut être mise en
œuvre après une formation très rapide. Une semaine de terrain fournit entre 100 et 150 stations. En
contrepartie, deux conditions peuvent restreindre son utilisation : une bonne visibilité (méthode non
adaptée aux eaux fortement chargées en particules) et la nécessité d'un fond plat.
Dans les eaux métropolitaines, depuis 2010, c’est avec les gestionnaires des AMP et de
l’environnement côtier (Agence de l’Eau Rhône-Méditerranée et Corse) que la plupart des campagnes
sont réalisées (environ 500 stations validées à ce jour). Mais la technique a été largement utilisée
depuis 2007 en Nouvelle-Calédonie (plus de 2000 stations validées à ce jour) ; et elle est
scientifiquement validée (Pelletier et al., 2012). La méthode doit prochainement être testée en
Atlantique. Il s’agira de choisir les bonnes fenêtres de conditions (saison, météo et marée) pour
maximiser la visibilité. Elle permet de suivre entre 20 et 30 stations par jour avec un seul bateau, deux
systèmes vidéo et idéalement trois personnes (deux peuvent suffire si les conditions météo sont
bonnes). Les images obtenues doivent être analysées en laboratoire par une personne compétente pour
dénombrer les peuplements de poissons au niveau de l’espèce et par classe de taille (petit, moyen,
gros), et pour caractériser les habitats à partir des recouvrements biotiques et abiotiques. Des données
sont donc obtenues simultanément sur les poissons et sur les habitats, dont les herbiers et le
coralligène. La technique vidéo doit être vue comme un complément aux comptages visuels en
plongée (UVC : Underwater Visual Censuses) et non comme une technique concurrente. L’intégration
des données vidéo à Quadrige est en cours de mise au point.
Pour un suivi temporel des communautés, un second système reste en place et enregistre à intervalles
programmés (MICADO), ce qui permet d’envisager un suivi à haute fréquence temporelle de certaines
stations. Des développements techniques sont en cours pour prolonger son autonomie. Ce type de
système est complémentaire du STAVIRO et il répondra à ces problématiques de visibilité. Dans
certaines zones, la visibilité sera toujours faible et on ne pourra pas y faire de vidéo. Par contre, sa
fixation au fond étant effectuée par un plongeur, il peut aussi bien être posé sur un fond plat que pentu.
Il nécessite un entretien tous les 1 à 3 jours en raison de l'encrassement progressif du dispositif.
En résumé, cette technique innovante et validée par les scientifiques présente certains avantages :
 Possibilité de réaliser un grand nombre d’observations aboutissant à des évaluations plus
exhaustives, aussi bien en substrat dur que meuble.
24








Observations simultanées de la macrofaune mobile (poissons et autres) et de l’habitat
Bancarisation des informations et possibilité d’analyser les images pour différents besoins
Pas de perturbation des observations par la présence d’un plongeur
Une technique peu coûteuse en acquisition terrain
Pas de différences entre les observations dues aux différences d’appréciation entre plongeurs
Une technique qui peut être mise en œuvre sur le terrain sans formation poussée préalable bien
qu’elle nécessite une formation des opérateurs pour l’interprétation à terre des espèces et des
caractéristiques typologiques des habitats
Traçabilité des informations et possibilité de vérification post-terrain
Disponibilité d’images qui complètent et illustrent les indicateurs quantitatifs
Les enregistrements constituent aussi des archives sur lesquelles il est possible de revenir, tout en
fournissant des informations sur l'habitat et le comportement des poissons (Harvey et al., 2004).
Le suivi de l’abondance des poissons côtiers par comptage in situ (vidéo) à l’échelle de la sous région
marine nécessite la mise en place d’un programme de surveillance annuel (en ciblant la meilleure
fenêtre d’observabilité des peuplements ichtyques, idéalement en saison estivale, pendant laquelle les
peuplements sont stables) pour l’ensemble des façades françaises (Cf. chapitre II.3.5. « Informations
éventuelles sur les coûts »).
Pour plus d'informations sur la méthodologie à appliquer pour la mise en oeuvre et l’analyse des
stations vidéos rotatives, consulter le guide technique disponible à l'adresse suivante (Guilpart et al.,
2010 ) :
http://www.crisponline.net/Portals/1/PDF/FR%202008%20Guide%20methodologique%20Video%20r
otatives.pdf
Besoins propres aux céphalopodes
L’estimation actuelle de la biomasse et de la distribution des céphalopodes présente plusieurs biais : 1)
elle est faite à partir de campagnes ponctuelles qui ont lieu à des saisons qui ne sont pas forcément
pertinentes par rapport à la présence des espèces ; 2) la méthode employée (filets) souffre de la
capacité d’évitement des céphalopodes. Pour preuve, les analyses de contenus stomacaux des cétacés
montrent une diversité plus grande que ce qu’on peut décrire sur les données de campagnes de
chalutages pélagiques. Par ailleurs, il n’y a pas de suivi des céphalopodes en méditerranée. De plus, il
n’y a aucune surveillance de l’abondance des céphalopodes dans les canyons (Méditerranée, Golfe de
Gascogne), zones d’alimentation des cétacés teutophages. Il y a donc un besoin de créer un dispositif
de suivi adapté à ces espèces, dans ces zones. Pour exemple, ce type d’initiative a été prise dans le
golfe du Mexique suite à la plus grande marée noire jamais connue dans cette région générée par
l’incident technique lié à l’exploitation du pétrole sous-marin (Judkins et al., 2012).
Les taux de mortalité des céphalopodes actuellement mesurés sont difficilement exploitables dans un
but de gestion et de recherche car on ne connaît pas la part prélevée par les prédateurs. Il y a donc
besoin d’augmenter la connaissance sur les relations proies prédateurs, notamment sur la
quantification de proies consommées par les prédateurs (taille des populations de prédateurs, régimes
alimentaires, taux d’assimilation). Ce besoin intéresse également la thématique 3 concernant
l’évaluation des stocks et des taux de mortalité des espèces exploitées.
25
Exploitation des données des chalutages pélagiques scientifiques
L’accessibilité aux proies par les prédateurs est renseignée par deux paramètres essentiels : la
localisation en profondeur des proies et la densité des bancs. Les données propres à ces paramètres
sont existantes à partir des campagnes de chalutages pélagiques (même si des biais sur les
compositions spécifiques sont existants) mais il y a un manque de moyens humains pour traiter les
données acquises.
II.3.1.e. Prédateurs supérieurs
Les paramètres des prédateurs supérieurs pour l'évaluation des réseaux trophiques compte-tenu des
dispositifs existants en France sont l’abondance relative (par unité d’effort) pour les suivis en mer,
l'abondance pour les colonies à terre (pinnipèdes et oiseaux marins), et de façon indirecte la biomasse
(estimable à partir des abondances) (cf. livrable 4 et Fig. 8).
Dispositifs existants sur lesquels peut se baser la surveillance :
 Campagnes aériennes SAMM (Suivi Aérien de la Mégafaune Marine)
 Observations par bateaux lors des campagnes halieutiques : PELGAS (fin avril – début juin),
EVHOE (mi-octobre – mi-novembre) et IBTS (janvier)
 Observations depuis la côte des oiseaux marins dans le cadre du projet FAME (Future of the
Atlantic Marine Environment)
 Recensement national des oiseaux marins nicheurs de France (ROMN, recensement décennal)
 Suivis de l’observatoire Patrimoine Naturel Littoral RNF-AAMP (volet limicoles)
 Projets locaux (non exhaustif) : Suivis OROM en Bretagne, Suivi Laro-limicoles coloniaux de
Méditerranée, Suivi Grèbes et Plongeons en Normandie ; Suivi Macreuses noires en Manche,
Suivi des hivernants et limicoles du Parc Naturel Marin d’Iroise, Suivi des Cormoran huppés
dans le Mor Braz, Suivis Marsouins Communs en mer du Nord, Suivi du Grand dauphin en
Manche, Suivi du Grand Dauphin - Marsouins Communs dans le Parc Naturel Marin d’Iroise,
Suivi du Grand dauphin en Méditerranée, etc.
Modifications de dispositifs :
Scénario minimal :
 Campagnes aériennes, observations permanentes, suivi des colonies (tous groupes confondus)
: pérennisation des programmes de suivi d’abondance actuels. Besoin de création de postes
pour éviter une perte des compétences. Conserver les recensements de l’abondance absolue à
grande échelle (campagnes aériennes de type SCANS tous les 10 ans), les recensements de
l’abondance absolue à échelle moyenne (campagnes aériennes de type SAMM tous les 6 ans)
et les recensements de l’abondance relative à plus ou moins grande échelle (tous les ans ou
permanents suivant les opportunités).
 Pour les pinnipèdes, prolongement du « SIG phoque » (base spatio-temporelle de suivi de
l’état des populations de phoques en France à l’attention des gestionnaires), qui ne bénéficie
actuellement plus de financement ni de coordination.
 Extension des campagnes d’observations en mer à la zone du talus du Golfe de Gascogne (cf.
II.3.1.d. « Poissons pélagiques et démersaux »).
 Uniformisation des protocoles et des périodes de comptage des colonies de phoques et
d’oiseaux marins.
26

Création d’une base de données commune pour les suivis de chaque groupe de prédateurs
(oiseaux, poissons, pinnipèdes, cétacés).
Scénario intermédiaire :
 Recensement aérien coordonné des populations de prédateurs sur l’ensemble du territoire tous
les 10 ans.
 Extension du suivi des colonies de pinnipèdes, limicoles et oiseaux marins aux zones hors des
AMP (estuaires, sites de référence pour les AMP).
Scénario optimal :
 Recueil et traitement des données participatives pour les recensements (photographies).
Les suivis actuels ne sont malheureusement pas pérennisés. Par exemple, les recensements visuels
(cétacés et oiseaux) opérés sur les campagnes halieutiques ou les comptages de colonies à terre, ne
bénéficient pour la plupart d’aucun financement public. Le personnel des unités de recherche a parfois
du mal à les assurer ou les coordonner en collaboration avec les associations, dont la plupart souffrent
aussi du manque de moyens. Actuellement les acteurs utilisent leur temps personnel pour y participer.
Il en va de même pour les ONG investies dans les différents dispositifs de suivi. Leur action repose
aussi en grande partie sur la bonne volonté de bénévoles qui vient très largement compléter les
missions de surveillance dédiées à la mer et au littoral des quelques personnels salariés. Cette action
en réseau, associant bénévoles et professionnels, est pourtant bien indispensable pour constituer des
jeux de données capables d’identifier les phénomènes de changement (collecte continue et
géographiquement étendue). Des moyens adaptés à la pérennisation de ces dispositifs de collecte à
large échelle seraient à prévoir, tant pour renforcer la qualité et la bancarisation de la donnée
(formation des personnels pour une mise en œuvre standardisée des protocoles, gestion et
interopérabilité des bases de données…) que pour s’assurer d’un effort de suivi constant d’année en
année (animation des réseaux d’observateurs, prise en charge des frais de déplacement des bénévoles,
mise à disposition des matériels requis pour le suivi, etc.), mais aussi pour assurer le travail d’analyse
des données. Par exemple, le Réseau National d’Echouages (RNE) se compose actuellement de plus
de 300 bénévoles et de seulement 3 personnes salariées, ce qui traduit ce manque de moyen en
personnel. La première priorité des PDS est donc de maintenir durablement les dispositifs actuels par
la création de postes, pour renseigner les indicateurs du D4 et du D1 (indicateur 4.3.1 et
développement d’indicateurs impliquant des valeurs de biomasse). Elles ont également l’avantage de
couvrir l’ensemble des sous-régions marines en un temps restreint.
La plupart des protocoles actuellement employés (comptages visuels à terre ou par bateau) permettent
d’obtenir une abondance relative (occurrence par unité d’effort) dont les biais sont constants et
permettent d’estimer les tendances à partir de séries temporelles sur le long terme. L’abondance au
plus proche de la réalité (absolue) ne s’obtient qu’à partir d’observations aériennes réalisées dans le
cadre de campagnes dédiées. Ces campagnes utilisent des protocoles reposant sur la double plateforme
d’observation permettant de corriger les biais de détection (ex : programmes européens SCANS ou
CODA). Ces campagnes demandent un investissement plus lourd, mais n’ont pas besoin d’être
reproduites avec une résolution temporelle fine (exemple SCANS : tous les 10 ans).
Cependant, les espèces prédatrices étant très mobiles, les variations interannuelles des effectifs sont
très fortes. Un suivi basé uniquement sur des survols aériens, peu fréquents, n’est donc pas suffisant.
Ainsi, tous les outils d’observations permettent de contribuer au suivi des tendances, comme les
27
observations sur campagnes halieutiques ou à partir des plateformes dites d’opportunité (ex, ferries,
navires commerciaux). Ce type de suivi est relativement « léger » à organiser dès lors qu’il y a des
campagnes, par contre il doit être permanent. De telle sorte, il est possible de savoir si un recensement
aérien donné s’est fait lors d’une année « riche » ou d’une année « pauvre » et de tirer des conclusions
moins ou peu biaisées.
Enfin, les campagnes dédiées de type SAMM (Suivi Aérien de la Mégafaune Marine, dans le cadre de
PACOMM) représentent un niveau intermédiaire entre les campagnes dites d’ « opportunité » et les
programmes de type SCANS ou CODA (recensement des cétacés uniquement), notamment au niveau
spatial (étendue et résolution à l’échelle des SRM) mais aussi au niveau des groupes d’espèces
concernés (ensemble de la mégafaune marine). Ce type de dispositif, doit être pérénisé à une
fréquence intermédiaire, entre annuelle et décennale (tous les 6 ans par exemple, à la même fréquence
que le cycle de la DCSMM), pour obtenir des recensements et une cartographie de la présence des
prédateurs fiables à l’échelle des SRM.
Le suivi de la répartition des espèces à partir de photographies issues de la science participative est un
bon moyen de compléter les suivis existants à moindre coût. Il doit concerner cependant un public
averti et il est nécessaire de valider les données au préalable avant qu’elles puissent être utilisées par
les scientifiques, ce qui requiert du temps de travail supplémentaire.
Les relations taille-poids et les poids moyens des espèces (mammifères marins) sont connues à partir
des données des échouages. Des travaux sont en cours pour mettre au point cette conversion au niveau
des grands pélagiques. Même si ces données peuvent être biaisées par la condition physique des
animaux échoués (pesée effectuée uniquement sur des animaux frais), on peut utiliser les poids
moyens pour obtenir des biomasses à l’échelle des SRM à partir des données d’abondances. Les
besoins en termes de données de biomasses renvoient donc aux besoins concernant l’abondance des
espèces.
Spécificités sur les suivis des colonies de Pinnipèdes
Pour les colonies situées à terre, le comptage visuel d’effectifs est déjà mis en place avec des moyens
aériens et prises de photos notamment pour les principales colonies de phoques veau-marins (Baie de
Somme, Baie des Veys et Baie du Mont Saint-Michel). Les colonies situées sur les espaces protégés
voient leur suivi assuré par un financement public, même si certains suivis au sein des AMP vont être
annulés en 2013 faute de moyens financiers. Cependant, certaines colonies situées en sortie d’estuaires
hors des AMP (ex. du Nord Picardie) ne bénéficient pas de ce financement mais sont assurées par des
ONG dans la limite de leurs moyens. Certaines de ces colonies sont de taille importante. D’autres
présentent moins d’effectif mais voient ces derniers augmenter d’année en année (jusqu’à 20 % par
an), ce qui justifie l’intérêt d’un suivi pérenne. L’ensemble des suivis des colonies manque de
visibilité de financement à long terme pour une coordination efficace, malgré une volonté commune
des ONG, des gestionnaires d’AMP, des scientifiques et des naturalistes. De manière générale, le suivi
des colonies nécessite une uniformisation des protocoles et des périodes de comptage et la création
d’une banque de données commune.
Spécificités sur les suivis des limicoles
Le suivi des stationnements mis en œuvre dans le cadre du volet « Limicoles côtiers » de
l’observatoire Patrimoine Naturel Littoral RNF-AAMP sur les différents types d’AMP (RN, PNM,
28
N2000, RCFS, RCM, CEL…) est aujourd’hui très représentatif à l’échelle du littoral métropolitain en
représentant près de 70% des effectifs obtenus lors des campagnes de surveillance conduite en janvier
par la section française de Wetlands International, et cela pour chacun des mois (Caillot, 2012). Cette
base de données animée par les gestionnaires d’AMP est aujourd’hui incontournable pour alimenter
l’ensemble des travaux visant à améliorer la connaissance relative aux limicoles et milieux associés et
des partenariats pérennes sont aujourd’hui établis avec des laboratoires de recherche comme le
laboratoire LIENSs qui a mené en collaboration avec l’observatoire patrimoine naturel littoral RNFAAMP des travaux de recherche visant à préciser les connectivités écologiques entre les sites
littoraux. Ce programme devrait s’étendre peu à peu aux autres secteurs littoraux présentant les mêmes
enjeux. L’idée étant de pouvoir comparer les situations, comme par exemple mesurer l’effet des AMP
et autres mesures de gestion appliquées en proposant la mise en œuvre de ce même protocole sur des
territoires du littoral non classé. Des moyens seraient donc à imaginer pour pérenniser cette mise en
réseau élargie qui pourraient associées aux personnels des organismes gestionnaires des AMP, ceux
des ONG non gestionnaires ou encore ceux des services de l’Etat et des collectivités territoriales
impliqués sur le littoral.
Spécificités sur les suivis des colonies d'oiseaux marins nicheurs
Le dernier recensement national des oiseaux marins nicheurs de France (ROMN) a été réalisé sur la
période 2009-2011, faisant suite aux précédentes enquêtes programmées sur une base décennale
(1968-1970, 1977-1979, 1987-1989, 1997-2000). Ce recensement est coordonné par le GISOM et
relayé par d’autres structures au niveau régional et départemental. La collecte des données est réalisée
par de nombreux observateurs, majoritairement bénévoles mais aussi professionnels, appartenant à
diverses associations et autres organismes. Les dénombrements concernent 28 espèces à reproduction
régulière en France 1 et quelques espèces occasionnelles. Ce vaste dispositif de collecte permet de
dégager les changements majeurs en termes d'effectifs et de répartitions des colonies d'oiseaux marins
nicheurs de France ; il doit être pris en compte dans le cadre de la DCSMM.
Les périodes optimales pour les opérations de comptage des couples nicheurs varient selon les
espèces. Ainsi, les recensements des colonies de cormorans huppés en Corse se font dès février-mars
tandis que les colonies d’océanites tempête sont principalement prospectées en juin-juillet en
Bretagne. C’est durant le mois de mai que la majorité des autres espèces sont dénombrées.
Les effectifs des espèces rares et menacées peuvent être suivis annuellement (p. ex. macareux : 150
couples environ en Bretagne) mais d'autres espèces à large répartition sont recensées moins
fréquemment comme par exemple le cormoran huppé ou la sterne pierregarin par manque de moyens
humains et financiers.
Il existe également des initiatives plus locales de suivis des oiseaux marins dont les données sont
intégrées au recensement décennal sous réserve qu'elles soient transmises. En Bretagne, l'OROM
assure un suivi annuel de la reproduction des colonies en renseignant chaque année les effectifs et le
succès de reproduction d’espèces.
1
Liste des 28 espèces d’oiseaux marins qui se reproduisent régulièrement en France : fulmar boréal, puffin
cendré, puffin des anglais, puffin yelkouan, océanite tempête, fou de Bassan, grand cormoran, cormoran huppé,
mouette mélanocéphale, mouette rieuse, goéland railleur, goéland d'Audouin, goéland cendré, goéland brun,
goéland argenté, goéland leucophée, goéland marin, mouette tridactyle, sterne hansel, sterne caugek, sterne de
Dougall, sterne pierregarin, sterne naine, guifette moustac, guifette noire, guillemot de Troïl, petit pingouin,
macareux moine.
29
Les données issues du ROMN et des programmes locaux de suivi permettront de renseigner
l'indicateur 4.3.1 en s'intéressant en particulier aux espèces à large répartition spatiale et véritablement
inféodées au milieu marin.
II.3.2. Risques de limites techniques ou opérationnelles à prendre
en compte
Le temps de formation du personnel compétent en taxonomie est long, même pour l’identification de
prédateurs marins. A l’heure actuelle, la compétence naturaliste et taxonomiste au niveau français,
pourtant indispensable aux besoins de gestion et de recherche, disparaît au niveau de l’ensemble des
spécialités biologiques. L’effort de formation n’est pas rentabilisé car il a besoin sans cesse d’être
renouvelé, étant donné que les emplois sont créés à court terme. Enfin, ce besoin de pérennisation
n’est pas seulement associé à un besoin en personnel qualifié. Il consiste à mettre en place une
formation standardisée à l’échelle nationale voire internationale afin d’assurer une cohérence dans les
analyses. Il concerne aussi un besoin de gestion, c'est-à-dire une coordination efficace et une
bancarisation des données centralisée. Dans le cadre de la DCSMM cette organisation doit être mise
en place au niveau national.
La greffe de nouveaux dispositifs sur les navires de recherche est limitée par les moyens humains à
bord. Les interventions humaines sont à limiter dans la mesure du possible.
II.3.2.a. Plancton
L’appareillage des systèmes automatisés de mesure in situ pour le zooplancton nécessitent des
développements technologiques afin de miniaturiser les instruments à fixer sur les gliders.
Le suivi du zooplancton gélatineux est difficile à intégrer dans un programme de suveillance pour
plusieurs raisons :
 Efflorescences intenses et ponctuelles nécessitant une haute fréquence d’échantillonnage
 Encombrement des filets à plancton conventionnels
 Conservation des individus délicate (destruction des tissus avec les liquides conservateurs
conventionnels)
Il nécessite donc un protocole de suivi et d’analyse adapté. Certaines espèces de zooplancton
gélatineux à intérêt écologique et scientifique doivent être identifiées vivantes à bord (difficultés de
conservation).
II.3.2.b. Benthos
Les prélèvements utilisés pour le calcul des abondances peuvent être utilisés également pour le calcul
des biomasses mais cela augmente significativement les coûts de traitement (humains et financiers).
30
La pesée des organismes ne peut donc pas être intégrée à tous les points de suivi des communautés
benthiques. Un choix de stations devra être réalisé en fonction de la pertinence pour l'évaluation.
II.3.3. Recommandations pour la gestion et la bancarisation des
données
Nous recommandons de bancariser les données issues des programmes de suivis dans des bases de
données ou systèmes d'informations interopérables au niveau national. Lorsque des bases de données
sont déjà opérationnelles pour le renseignement de certains dispositifs, une analyse des possibilités
d’interopérabilité devra être réalisée pour déterminer si le mode de stockage peut être maintenu ou doit
être amélioré.
Concernant les données issues des sciences participatives (Cf. II.3.4) et dans l’objectif de servir des
politiques publiques (DCSMM, INPN, ONB, IOBIS), il apparaît nécessaire de proposer des interfaces
de saisies des données acquises sur le milieu marin aux associations et organismes volontaires. Le
projet proposé par Romain David, sous l’égide du SINP, consiste à construire des outils informatiques
opérationnels, utilisables notamment par le public des sciences participatives et inter-opérables suivant
les standards retenus par le SINP et profitables à l’ensemble des organismes institutionnels travaillant
sur ces questions (MNHN).
II.3.4. Recommandations sur les acteurs, les opérateurs
potentiels
Les opérateurs en charge historiquement des suivis et ayant acquis le savoir-faire nécessaire seront
sollicités. Concernant les suivis non institutionnels réalisés sur fonds propres (p. ex. suivis à l’initiative
des stations marines), il conviendra d’interroger au préalable les acteurs de ces suivis pour savoir si
une mise à disposition de la donnée pour les besoins de la DCSMM est envisageable ; une charte
d’utilisation pourra être définie.
Suivi des poissons côtiers par système vidéo
Maitres d’œuvre potentiels :
 terrain : services techniques AMP, appui scientifique, bureaux d’étude
 analyse d’image : dépend du niveau d’analyse : les gens qui sont sur le terrain connaissent les
espèces en général et sont motivés pour l’analyse, bureaux d’étude
 analyse de données : couplage avec la plateforme PAMPA (avec quelques utilitaires de saisie
et mise au format en cours d’élaboration). L’analyse peut être réalisée par les responsables
scientifiques des AMP (cf projet PAMPA), les bureaux d’étude et les experts scientifiques si
besoin.
31
Intégration de la science participative
Au-delà de l’intérêt partagé de travailler en réseau tout en réclamant une évidente légitimité à
développer les particularités de chaque programme, il devient évident qu’une des solutions est de
définir un ou des besoins communs à tous afin d’aboutir à une mutualisation des moyens. L’enjeu est
surtout de construire des plateformes qui répondent à des objectifs communs (analyse, bancarisation
des données). Ces différentes plateformes amélioreront de fait l’interopérabilité nécessaire à la mise en
place de monitorings homogènes à plus large échelle.
L’Antenne Méditerranée de l’AAMP a identifié plusieurs réseaux thématiques qui pourraient servir à
construire cette démarche. Les thèmes retenus correspondent à deux habitats d’intérêt communautaire
et à des espèces à fort intérêt patrimonial : l’herbier de Posidonie, le coralligène, les oiseaux marins,
les cétacés et les tortues marines. Il est proposé de développer un réseau « poissons » (suivi du mérou,
GEM, …). Dans le cadre de ce dernier réseau une réflexion autour des suivis réalisés sur les récifs
artificiels permettrait de répondre aux sollicitations de la DIRM Méditerranée auprès de l’AAMP
quant à la mise en œuvre d’une base de données et l’animation d’un réseau d’acteurs.
II.3.5. Informations éventuelles sur les coûts
A l’heure actuelle, les coûts de revient propres aux demandes de modifications et de créations de
dispositifs pour l’objet de surveillance 1 ne sont pas établis. Ce travail demande une étude approfondie
car pour chaque paramètre, ces coûts (personnels et matériels) dépendront du nombre de stations à
échantillonner, du nombre de réplicats à effectuer, ce qui n’est pas encore déterminé. De plus, le coût
de chaque analyse dépendra de l’opérateur choisi.
Le coût de certains projets proposés à l’ANR (FONCE, ISIBOP, VISION, etc.) et des programmes de
suivis actuels (campagnes halieutiques, etc.) est déjà connu.
Le suivi de l’abondance des poissons côtiers par comptage in situ (vidéo) à l’échelle de la sous région
marine nécessite la mise en place d’un programme de surveillance annuel (en ciblant la meilleure
fenêtre d’observabilité des peuplements ichtyologiques) pour l’ensemble des façades françaises. Les
moyens requis en mer et à terre sont les suivants :
 En mer :
- un bateau d'au moins 5 mètres avec un espace pour disposer les deux systèmes, mais pas
trop grand pour être bien maniable en largage et récupération
- un pilote et deux personnes (technique facile à déployer et qui ne requiert pas d'expertise
scientifique), en conditions calmes et peu profondes, il est possible de le faire avec une
seule personne.
- frais de fonctionnement : carburant, disque dur de stockage des vidéos
- un GPS
- un ordinateur pour dérusher les vidéos chaque soir et valider ou pas les observations en
fonction de la visibilité
- un chargeur de piles et de batteries
 Post-traitements à terre (analyse des images) :
32
-
une séquence correspondant à une station est analysée en 15 min. à 1h15 en fonction de la
quantité de poissons
on analyse l'habitat (estimation des recouvrements biotiques et abiotiques), les poissons,
voire les autres espèces (tortues, etc...), pas les espèces cryptiques.
les données sont analysées à l'aide de l'outil de calcul du projet PAMPA
(wwz.ifremer.fr/pampa) qui produit directement les indicateurs à différents niveaux spatial
et taxonomique et en fonction de différents facteurs comme l'habitat, l'année, etc...
L'analyse d'un jeu de données en vue de calculer un panel d'indicateurs prend une à deux semaines,
rapport compris.
A titre d’exemple, une campagne de suivi sur la réserve naturelle marine de Cerbère-Banyuls (650 Ha)
implique 5 jours de mer (3 personnes à bord d’une embarcation de 5 m, de type zodiac) pour 100
vidéos terrain sur une gamme de profondeurs idéales de 1 à 10 m (pouvant aller jusqu’à 25 m) + 3
semaines de traitement des images (1 personne qualifiée ; le temps d’analyse dépend du niveau
d’analyse et de la liste d’espèces à identifier, soit un temps moyen de 45 min. pour une analyse de la
faune mobile - tous les individus sont identifiés au niveau spécifique si possible - et 10 min. pour une
analyse de la faune fixée). Le coût pour cette campagne est estimé entre 20 000 et 25 000 euros TTC.
Le coût d’un système est de l’ordre de 4 000 euros et le matériel est réutilisable dans la durée.
II.3.6. Optimisation intra-thématique
Les suivis du plancton (phytoplancton, zooplancton) peuvent être réalisés de manière conjointe car la
fréquence d’échantillonnage et l’emprise géographique seront similaires.
II.3.7. Optimisation inter-thématique
Les protocoles et fréquences d'échantillonnages temporelles et spatiales nécessaires seront très
similaires à ceux des Descripteurs 1 et 3 et permettront de réaliser des suivis d’abondance et de
biomasse. Contrairement à la thématique 3, la biomasse de tous les poissons (regroupés par guildes
trophiques) sera calculée, pas seulement celle des espèces commerciales et/ou menacées. Les
paramètres suivants seront aussi utilisés par le D1 et le D3 :
 Biomasses du plancton : État des espèces et communautés typiques (1.6.1); Composition et
proportions relatives des composants des écosystèmes [habitats et espèces] (1.7.1)
 Biomasses/taille de poissons et traits biologiques des invertébrés: Abondance et/ou biomasse
des populations, selon le cas (1.2.1), Rapport entre capture et indice de biomasse (3.1.2),
Biomasse du stock reproducteur (3.2.1), indices de biomasse (3.2.2).
Actuellement, au sein du réseau des planctonologues, les connaissances et expertises restent
relativement compartimentées. Afin d’analyser les échantillons de plancton de manière exhaustive,
une articulation entre les taxonomistes de différentes spécialités sont nécessaires afin de pouvoir
identifier la communauté planctonique dans son ensemble. Par exemple, des spécialistes benthologues
33
pourraient être impliqués pour l’identification du méroplancton et des spécialistes halieutiques pour
l’ichtyoplancton.
II.3.8. Optimisation communautaire
Lors du travail du groupe d’experts OSPAR/ICG-COBAM, des paramètres et leurs besoins de suivis
ont été proposés pour le D4 (Annexe 3).
Biomasse et composition du plancton
Les ratios de traits de vie du plancton sont proposés comme indicateur commun dans la zone
d’OSPAR. La fiche technique (Annexe 3) montre que la mise en œuvre de cet indicateur à l’échelle de
l’Union Européenne nécessitera :
 Une standardisation des suivis et méthodes d'évaluation
 Un suivi coordonné entre les États Membres des groupes sous-échantillonnés comme le
microphytoplancton, bactéries, pico, nano microzooplancton.
Biomasse et taille des poissons
Pour la mer du Nord, des données de biomasse des poissons démersaux sont déjà disponibles à partir
des suivis scientifiques, par exemple l’ICES International bottom trawl survey (IBTS), ainsi que la
bancarisation, par exemple la base de données DATRAS. Afin de pouvoir calculer un indicateur
robuste à l’échelle européenne, il est recommandé d’effectuer un échantillonnage régulier (annuel)
couvrant la même zone en utilisant les mêmes protocoles.
Autres paramètres et groupes biologiques
Afin de pouvoir calculer l’indicateur basé sur les spectres de biomasses, la biomasse de prédateurs
supérieurs devrait aussi être renseigné. Par contre, la pertinence de ce paramètre n’a pas été discutée
en détail au sein du groupe d’experts d’ICG-COBAM. Aucun indicateur benthique pour le D4 n’a été
proposé par les autres Etats Membres.
Par ailleurs, l'appel d'offre de la DG ENV « PP/ENV/SEA 2012 - SIMISSE2" » qui a pour objectif de
renforcer les coopérations Inter-Etats devrait permettre d'aboutir à la proposition de programmes
intégrés de surveillance et de programmes multidisciplinaires en recherchant autant que possible la
mutualisation des moyens, en particulier par des campagnes rassemblant plusieurs états d’une même
sous-région, et l’intégration des paramètres observés et des méthodes élaborées de façon à réduire les
coûts des programmes de surveillance.
2
Developing integrated Strategies for the Implementation of Multidisciplinary and Inter-States monitoring
programmes in marine subregions of Southern Europe (SIMISSE)
34
III. Objet de la surveillance n°2 : Productivité des
espèces
La productivité d’un groupe biologique est sa production exprimée par unité de biomasse (P/B). Il faut
bien distinguer plusieurs paramètres :
 La production brute (PB) : quantité de carbone assimilée par le groupe biologique, par unité de
surface et de temps.
 La production nette (PN) au sens théorique : PB - Respiration
 La production nette (PN) utilisée en modélisation (modèles Ecopath) : quantité de carbone
disponible pour les niveaux trophiques supérieurs, soit PB - Respiration - Excrétion
(Nourriture non assimilée)
 La Croissance de Biomasse : quantité de carbone assimilée par le groupe biologique, une fois
la mortalité déduite, soit PB - Respiration - Excrétion – Mortalité (sénescence, prédation,
pêche).
Le paramètre qui intéresse la problématique du D4, notamment pour la construction d’indicateurs, est
la quantité de carbone disponible pour les niveaux trophiques supérieurs (PN au sens Ecopath).
La productivité des espèces est un paramètre pertinent pour évaluer les flux de matière dans les
réseaux trophiques, mais très peu de méthodes et/ou de données sont disponibles à ce jour. Il n’existe
pas de moyen technique pour évaluer directement in situ la production nette de tous les compartiments
du réseau trophique. Elle peut être estimée par la modélisation (modèles trophiques) ou à partir
d’équations allométriques spécifiques à chaque grand groupe (poissons téléostéens, oiseaux, etc.), à
partir de données de biomasses, de mortalité, etc. La productivité est estimable directement, ou par le
biais de paramètres proxies, pour le bactérioplancton, le phytoplancton et de manière plus indirecte
pour les top-prédateurs, mais très complexe pour les niveaux trophiques intermédiaires (zooplancton,
invertébrés benthiques, poissons). La variation annuelle de biomasse seule ne permet pas de connaître
la productivité d’une espèce si la mortalité (naturelle, extraction, prédation, etc.) n’est pas connue.
Cela met en évidence le besoin important de développer des connaissances et des protocoles
techniques à ce sujet.
La productivité des poissons peut être estimée à partir de leur croissance et/ou de leur taux de
reproduction (Dutil & Brander, 2003; Morgan, 2008). En revanche, le degré d’applicabilité de ces
deux variables dans la gestion des pêches est discutable, car la croissance et le taux de reproduction
peuvent varier de manière importante sous l’influence de plusieurs facteurs, difficiles à isoler. Ces
facteurs incluent la température, la période de croissance, disponibilité de nourriture, etc. (Dutil &
Brander, 2003). Le mode de reproduction des poissons est souvent mal connu et le devenir de leurs
œufs est largement influencé par les conditions environnementales (Laprise & Pepin, 1995). En tant
qu’indicateur du D4, ce paramètre semble donc peu utilisable. Par exemple, Borja et al. (2011) ont
récemment évalué la productivité (recrutement/biomasse des stocks) des aiglefins de la Mer
Cantabrique, afin de calculer et tester l’indicateur 4.1.1 de la DCSMM. En utilisant des données sur le
long terme (1970–2008), les auteurs ont observé une augmentation de la productivité mais cette
tendance semblait plutôt liée à la pression de compétition et/ou le changement physique de
l’environnement. De ce fait, cet indicateur ne semble pas pertinent pour le D4 (Borja et al., 2011;
Rombouts et al., 2013b). En revanche, les indices basés sur le taux des croissances des communautés
halieutiques, en utilisant les données d’abondance-taille, peuvent être plus prometteurs (Greenstreet et
35
al., 2012) mais nécessitent actuellement des études plus approfondies. C'est pourquoi, dans l'état actuel
des connaissances, nous ne proposerons pas encore de dispositif de suivi de la productivité des
poissons démersaux et pélagiques dans le cadre du PDS.
III.1. Paramètres ou groupes de paramètres à suivre
Plancton:
● Production primaire
● Production secondaire
Compartiment benthique :
● Biomasse moyenne annuelle des invertébrés benthiques
● Taux de croissance des macrophytes (herbiers, macroalgues)
● Production primaire (phanérogames marines, macroalgues, épibiontes, microphytobenthos et
coralligène)
Prédateurs supérieurs :
● Nombre de jeunes par rapport à la population totale (pinnipèdes, cétacés et grands pélagiques)
● Embonpoint (mammifères marins échoués)
● Épaisseur du gras (mammifères marins échoués)
● Statut reproducteur des femelles (mammifères marins échoués)
● Nombre de femelles gestantes (mammifères marins échoués)
● Nombre de jeunes à l’envol par couple reproducteur (colonies d'oiseaux)
● Nombre d’œufs par nid (colonies d'oiseaux)Taux de reproduction ou taux de sevrage (colonies
de pinnipèdes)
●
III.2. Objectifs recherchés et enjeux pour la DCSMM
III.2.1. Production primaire
Les écosystèmes côtiers sont fortement productifs mais cette productivité est mal estimée.
Aujourd’hui, la production primaire est déterminée à partir de la biomasse, ce qui introduit des erreurs
considérables. L’enjeu est ici donc, de mettre l’estimation de la production primaire en amont et en
complément de la mesure de biomasse. En effet, l’activité des producteurs primaires est souvent
réduite à la teneur en chlorophylle du milieu ou à sa biomasse. Or, l’estimation de la biomasse
chlorophyllienne ne donne qu’une image figée de l’activité des producteurs primaires, les
concentrations mesurées étant la résultante de la production nette, la dilution par les courants, la
mortalité par broutage ou sénescence, la photoacclimatation, ainsi que d’autres facteurs biotiques ou
abiotiques. L’estimation de la production primaire doit permettre d’appréhender la dynamique de la
36
production du système étudié en amont de la biomasse chlorophyllienne, c’est-à-dire, calculer le flux
d’énergie et de carbone vers les compartiments du réseau trophique supérieur. Les niveaux trophiques
(même intermédiaires, comme le zooplancton), pris en compte dans les études halieutiques et
écologiques, reposent sur la production primaire. Ce paramètre est donc nécessaire pour calculer tout
indicateur basé sur la productivité des groupes clés. Il paraît de plus incontournable de considérer la
production primaire et sa dynamique pour accéder à une vision fonctionnelle de l’écosystème et
permettre de fournir des données aux modèles écosystémiques.
III.2.2. Paramètres liés à la productivité des autres
consommateurs
La productivité des espèces prédatrices clés (indicateur 4.1.1) est l’un des indicateurs du D4 qui
demande le plus de développement à l’heure actuelle. Pour être validé, il y a deux besoins principaux
auxquels le PDS doit participer : 1) être en mesure d’estimer la productivité des prédateurs et 2)
valider le lien entre cette productivité et la disponibilité en proies (état du réseau trophique). Ce lien
n’est établi que pour quelques espèces à l’échelle locale et est très difficile à mettre en évidence pour
les espèces mobiles. De plus, en termes de suivi des espèces prédatrices, il faudra s’assurer que la
population des prédateurs est limitée par sa ressource alimentaire, sinon leur performance ne reflétera
pas le fonctionnement des réseaux trophiques (Rombouts et al., 2013b).
Un travail de validation de l’indicateur 4.1.1 a besoin d’être fait avant qu’il puisse être utilisé dans la
ZEE française, notamment sur les cétacés (présents sur toute la ZEE). Ce lien sera éventuellement
possible à établir en priorité sur des espèces présentant certaines caractéristiques :
● Espèces ayant une zone d’alimentation connue (condition obligatoire), comme le dauphin de
Risso (sur le talus en Méditerranée), (pour la forme résidente côtière) ou le dauphin commun
(sur le plateau continental du golfe de Gascogne et de la Mer Celtique). Ce n’est pas le cas
pour les autres espèces, ce qui nécessite un effort de recherche particulier. Certaines espèces
comme le cachalot ou certains delphinidés opportunistes se déplacent et se nourrissent sur une
trop grande zone pour pouvoir relier leur état à l’état de santé de l’écosystème.
● Espèces sténophages (peu de proies dans le régime alimentaire), sensible aux changements
survenant au niveau de leur(s) proie(s). Au contraire, une espèce opportuniste s’adaptera à ces
changements en changeant de proie.
● Espèces dont l’estimation de la productivité est envisageable (p. ex. dauphin bleu et blanc,
grand dauphin).
Les oiseaux marins peuvent répondre de façon lente et non-linéaire à la disponibilité de leurs proies
(Furness & Tasker, 2000; Asseburg et al., 2006; Piatt et al., 2007). De plus, de nombreuses espèces
sont opportunistes ce qui permet à leur succès reproducteur de se stabiliser plus rapidement. Il a été
proposé de sélectionner des prédateurs fortement liés à un seul type de proie (sténophages). Comme
cela correspond peu à la réalité, il sera plus judicieux de considérer la performance reproductrice par
groupes trophiques plutôt que par espèce. A l’heure actuelle, les données nécessaires sur les régimes
alimentaires afin de pouvoir catégoriser tous les prédateurs par groupe trophiques ne sont pas toujours
disponibles. La variabilité de consommation par les oiseaux marins peut être estimée à partir de
l’observation des apports de proies, des contenus stomacaux (régurgitats) et des analyses des isotopes
37
stables (Chiaradia et al., 2010). Cependant, ce type de données n’est pas encore collecté de façon
régulière.
III.3. Recommandations sur le dispositif de suivi
III.3.1. Méthode recommandée
III.3.1.a. Production primaire planctonique
Création de dispositif :
Scénario minimal
 Ajout de systèmes de fluoromètre modulé associé à des mesures de l’absorption fonctionnelle
du PSII (photosystème II) automatisés, permettant le suivi de la productivité primaire, sur les
dispositifs Ferrybox proposés par la Thématique 5 (Cf. Livrable 5 de la Thématique 5,
scénarios minimal, intermédiaire et optimal confondus).
Scénario intermédiaire
 Ajout de fluoromètre modulé associé à des mesures de l’absorption fonctionnelle du PSII
automatisés sur le réseau des bouées des stations marines.
Programme d’acquisition de connaissances (en vue de développer une méthode de mesure de la
production primaire mieux adaptée aux besoins du D4)
 Développement de l’outil de fluoromètre modulé à multilongueur d’onde associé à des
mesures de l’absorption fonctionnelle du PSII aux différentes longueur d’onde pour pouvoir
calculer des productions par groupes pigmentaires.
Les écosystèmes côtiers sont fortement productifs mais cette productivité est mal estimée. En effet, la
caractérisation du compartiment phytoplanctonique est souvent réduite à la concentration en
chlorophylle a du milieu. Or, l’estimation de la biomasse chlorophyllienne ne donne qu’une image
figée du compartiment phytoplanctonique, les concentrations mesurées étant la résultante de la
production nette phytoplanctonique, la dilution par les courants, la mortalité par broutage ou
sénescence, la photoacclimatation, ainsi que d’autres facteurs biotiques ou abiotiques.
Les données de production primaire disponibles sur les côtes françaises sont rares et ponctuelles. Le
manque de données à haute résolution temporelle s’explique par l’inexistence sur nos côtes d’outils
capables d’estimer les paramètres de production à haute fréquence et de manière automatique. La
méthode standard pour mesurer la production brute phytoplanctonique est l’incubation des
échantillons en présence d’isotopes radioactifs (14C) ou stable (13C) et le suivi de son assimilation.
Cependant, la lourdeur des mesures de production primaire traditionnelles n’est plus envisageable car
trop contraignante vis-à-vis de la législation actuelle (liée au traitement des déchets radioactifs). La
38
production bactérienne se mesure de manière similaire en utilisant de la 3H-leucine, ce qui entraine le
même problème de gestion des déchets vis à vis de la législation.
Les nouveaux outils de mesure, basés sur la fluorimétrie modulée peuvent nous apporter les éléments
nécessaires (paramètres photosynthétiques) afin d’obtenir une estimation réaliste de la variabilité de la
capacité de production des écosystèmes côtiers (Napoléon & Claquin, 2012; Napoléon et al., 2012). La
méthode consiste à estimer la capacité de production du phytoplancton, en mesurant la variation de
fluorescence de la chlorophylle a au niveau du photosystème II. Différentes variantes de cette méthode
existent (Kromkamp & Forster, 2003), nous avons retenu la méthode dite Pulse Amplitude Modulated
(PAM). Cette approche permet d’obtenir une estimation de l’état physiologique et la capacité de
production d’une population phytoplanctonique naturelle en quelques minutes sur un petit échantillon
d’eau de mer (Napoléon et al., 2012). Cette méthode est rapide et non invasive. Elle peut donc
permettre de réaliser des mesures à haute fréquence.
Dans le cadre du programme Interreg IVa CHARM3 (CHannel integrated Approach for marine
Resource 3 – 2009-2012), un système automatique permettant de réaliser des mesures des paramètres
photosynthétiques à haute fréquence a été développé sur la base d’un Water PAM FT (flow-through).
En calibrant ces mesures à hautes fréquences avec des mesures d’incorporation de 13C à basse
fréquence, il a été montré qu’il était possible d’accéder à des mesures de production primaire
fiabilisées à haute résolution spatiale et temporelle (Napoléon & Claquin, 2012; Napoléon et al.,
2012). Tout système de mesure automatisée nécessite une intervention humaine régulière
(maintenance, calibrations) environ mensuelle ou bimensuelle. Concernant le suivi de la production
primaire, des calibrations sont réalisables sur de tels navires.
Ces systèmes PAM sont à l’heure actuelle les seuls qui permettent d’obtenir des mesures absolues
automatisées et fiables et ils sont déjà opérationnels et commercialisés. Ils peuvent être aisément
placés sur les navires des lignes régulières de ferry ou sur des bouées afin d’intégrer le programme de
surveillance de la DCSMM. A l’heure actuelle, leur utilisation n’est pas harmonisée à l’échelle de la
façade française, afin de mieux caractériser le fonctionnement des masses d’eau. En Manche orientale,
la ligne de ferry Roscoff-Plymouth a déjà fait l’objet d’une application avec succès. Ces systèmes ont
aussi été utilisés sur des lignes de ferry aux Pays-Bas, dans le cadre du projet européen PROTOOL
(http://www.protool-project.eu/default.asp). Le livrable 5 de la Thématique 5 détaille une proposition
de création de dispositif par l’utilisation de Ferrybox greffés sur les lignes de ferry. Les dispositifs
PAM sont conçus pour être directement adaptable sur ces Ferrybox.
Dans le cadre du programme de surveillance à partir des lignes de ferry, il est recommandé de coupler
deux approches :
 Une évaluation permanente ; installation de dispositifs permanents sur 2 lignes (Manche/Mer
du Nord et Golfe de Gascogne)
 Une évaluation « mobile » : Installation de plusieurs (p. ex. 3) dispositifs sur d’autres lignes
(durée de un an par ligne), afin de rassembler un maximum d’information sur le
fonctionnement des masses d’eau et d’optimiser la surveillance (meilleur choix des lignes).
Le réseau de bouées scientifiques des stations marines peut également être un support de greffe pour
ces dispositifs dans un but de surveillance stationnelle à haute fréquence.
39
Des outils en développement ou en début de commercialisation par différents fabriquants permettront
d’évaluer directement la part de l’activité photosynthétique de chaque groupe phytoplanctonique
(différenciation par les pigments). Le MC de PAM Walz se présente comme un candidat idéal pour la
recherche en laboratoire. Cet appareil n’est pas encore opérationnel en milieu marin et nécessite
encore un développement méthodologique.
III.3.1.b. Production secondaire planctonique
Il existe plusieurs méthodes d’estimation de la production secondaire planctonique, utilisées dans le
cadre de la recherche fondamentale. Toutes nécessitent de prélever des échantillons d’eau in situ, de
les faire incuber plusieurs jours en laboratoire, et de faire plusieurs comptages microscopiques sur ces
échantillons (individus, œufs ou pelottes fécales). Ces méthodes sont donc coûteuses en temps de
travail et surtout très contraignantes en termes de manipulations sur le terrain (pas de conservation
possible des échantillons, nécessité d’une disponibilité immédiate des appareils en laboratoires,
manipulations longues). De plus, un suivi de la production secondaire planctonique n’aurait d’intérêt
que s’il était effectué avec une fréquence élevée (ordre de la semaine/mois) compte tenu de la forte
variabilité temporelle du paramètre, ce qui multiplierait le travail requis. Ces méthodes ne semblent
donc pas recommandables dans le cadre d’un programme de surveillance en routine à l’échelle des
sous-régions marines.
III.3.1.c. Productions primaire et secondaire benthiques
Création de dispositif
Scénario intermédiaire :
 Suivi de la production primaire benthique sur des zones prioritaires restant à définir, soit par
suivi de la croissance des feuilles/thalles, soit par mesures directes (Fluoromètre modulé)
Concernant la production microphytobenthique (zones côtières), des protocoles de mesure directe
existent mais sont lourds à mettre en œuvre (nécessité de ramener les échantillons au laboratoire dans
l’heure qui suit le prélèvement, utilisation d'éléments radioactifs qui requiert une autorisation
réglementaire et un aménagement spécifique des laboratoires). La mise en place d'un dispositif de
surveillance n'aurait d'intérêt que si les mesures étaient réalisées à haute-fréquence en raison de la
variabilité à court terme extrêmement importante de cette production, en fonction des facteurs
environnementaux (marée, courants, ensoleillement, etc.). Une surveillance de la production
microphytobenthique n'est donc pas envisageable à l'échelle des SRM mais des mesures ponctuelles
pourraient toutefois s'avérer utiles pour certains sites atelier pour développer la connaissance. Cela
pourrait s’appuyer sur le suivi mis en œuvre par le LEMAR (Aude Leynaert) sur la pointe bretonne.
S'agissant des herbiers de posidonies de méditerranée, une méthode basée sur la lepidochronologie
permet de reconstituer la production, année par année, au cours des 20 à 50 dernières années (Pergent
et Pergent-Martini, 1990). Cette méthode a déjà été appliquée sur plusieurs sites et a l'avantage de
nécessiter un prélèvement unique.
40
Il existe une méthode de calcul de la production des phanérogames (posidonies, zostères) à partir du
suivi de la croissance des feuilles, qui est pour l’instant appliquée dans le cadre d’études ponctuelles
(p. ex. Ribaudo; Alcoverro et al., 1995). De même, une méthode de calcul de la production des
macroalgues existe (Manaud et al., 1994). Malgré l’intérêt que représente ce paramètre pour la
Thématique 4, ces méthodes requièrent une quantité de travail importante (plongées régulières) et sont
donc difficilement applicables sur une grande quantité de sites, à l’échelle des SRM. Elles peuvent en
revanche être appliquées sur un nombre réduit de sites, présentant un caractère prioritaires : zones
sensibles aux pressions et/ou à intérêt patrimonial.
Concernant les phanérogames, les macroalgues et le coralligène, des réseaux de surveillance existent
mais la production ne fait pas partie des paramètres mesurés en routine, alors que la technique PAM a
été testée et validée (Lassauque, 2009).
Aucun dispositif de surveillance de la production des invertébrés benthiques n'a été identifié. Certains
auteurs proposent d'estimer la production des invertébrés benthiques à partir de paramètres simples à
obtenir (p. ex. biomasse moyenne annuelle) en appliquant pour chaque espèce une relation
allométrique déduite de modèles empiriques (Brey, 2001). Cependant, il est possible que pour
certaines espèces ces relations ne soient pas adaptées. Dans l'état actuel des connaissances, cette
approche qui aurait l'avantage d'être peu onéreuse semble la meilleure piste pour évaluer la production
des invertébrés benthiques mais elle nécessite des recherches complémentaires avant d'être vraiment
opérationnelle.
III.3.1.d. Prédateurs supérieurs
Modification de dispositif :
Scénario minimal :
● Inclure les paramètres « nombre de jeunes à l’envol par sites apparemment occupés
(SAO)» et « nombre d’œufs par nid » à tous les suivis des colonies d’oiseaux (en fonction de
la configuration des colonies et des moyens financiers et humains disponibles).
Acquisition de connaissances pour le développement de l’indicateur 4.1.1 :
Scénario optimal :
● Analyse des données d’échouages (démographie) afin de valider la méthode d’estimation de la
productivité.
Mammifères marins et grands pélagiques :
L’estimation de la productivité devra être estimée avec des paramètres différents selon les espèces :
Comptage direct du nombre de jeunes : Cette méthode est possible sur des espèces sédentaires
(zones de fréquentation accessible pour assurer un suivi), à forte abondance (jeunes suffisamment
représentés dans la population) à condition que les classes d’âges soient identifiables. Parmi ces
espèces : les pinnipèdes, le grand dauphin (plutôt côtier et par photo-identification), le dauphin de
Risso (assez fidèle à sa zone d’alimentation sur le talus) et éventuellement (à confirmer) le dauphin
41
bleu et blanc (nombreux petits et effectif abondant). Les besoins concernant ce paramètre renvoient
donc aux besoins du paramètre « abondance ». L’inconvénient de cette méthode est qu’elle ne tient
pas compte de la mortalité (obtention d’une valeur de production nette).
Exploitation des données d’échouages : Pour certaines espèces, évaluer le nombre de jeunes est
compliqué car elles donnent de rares naissances par rapport à l’abondance totale de la population
(p.ex. le marsouin, le cachalot, le rorqual, le dauphin bleu et blanc, le dauphin commun…). Pour ces
espèces, ce sont surtout les données démographiques (âge, statut reproducteur), issues des échouages
et indépendantes de l’état de conservation, qui permettent d’informer sur la dynamique de la fécondité
des populations, de leur taux de survie et qui finalement permettent de déterminer si les populations
sont en phase de croissance ou de déclin. L’embonpoint, la composition et l’épaisseur du gras
d’individus frais (captures accidentelles) peuvent potentiellement être utilisés, mais cette méthode
n’est pas encore opérationnelle.
Oiseaux Marins :
La productivité des oiseaux marins peut être estimée en réalisant un bilan de la saison de reproduction
des colonies comme celui réalisé par l'OROM 3 sur le littoral breton (Cadiou et al., 2012). La
reproduction à terre facilite les suivis mais demande toutefois des moyens humains plus importants
que pour des dénombrements classiques de colonies. Les paramètres habituellement renseignés sont le
nombre de jeunes à l’envol par couple reproducteur (en priorité) et le nombre d’œufs par nid (en
second lieu, notamment car certaines espèces ne pondent qu’un oeuf) mais les paramètres pertinents
sont à considérer pour chaque espèce, en fonction de l'accessibilité des sites, de l'étendue temporelle
des périodes de ponte et des caractéristiques intrinsèques à chaque espèce. Le comptage du nombre de
jeunes à l'envol est réalisé par différentes méthodes selon les espèces et les conditions d’observation, à
l’échelle de colonies entières ou d’échantillons au sein d’une colonie (en minimisant le dérangement)
et nécessite de dénombrer au préalable les couples reproducteurs. Le comptage du nombre d'œuf par
nid nécessite 1) le repérage des nids et 2) de définir le nombre de passages, avec prospection au sein
de la colonie ou observation à distance (1 seul passage étant souvent insuffisant pour estimer le
nombre d'œufs par nid de la colonie, en particulier pour les espèces dont la période de ponte est
étendue dans le temps). Pour d'autres espèces, aucun des deux paramètres précédent ne peut être
obtenu (pour des raisons techniques) et il n’existe pour l’instant pas d’autres alternatives. Un ensemble
de fiches méthodologiques ont été préparées par le Groupement d’Intérêt Scientifique Oiseaux Marins
(GISOM) dans le cadre de l'enquête « oiseaux marins nicheurs de France 2009-2010 » et pourraient
être exploitées pour contribuer à la mise en place du programme de surveillance.
III.3.2. Risques de limites techniques ou opérationnelles à
prendre en compte
La greffe de nouveaux dispositifs sur les navires de recherche est limitée par les moyens humains à
bord. Les interventions humaines sont à limiter dans la mesure du possible.
3
Observatoire Régional des Oiseaux Marins en Bretagne
42
Production secondaire planctonique
Il n’existe actuellement pas de système d'imagerie in situ (type PVM) adapté aux plateformes
autonomes de type flotteur (autonomie de 3 ans) et planeur (autonomie de 3 mois). Sans données
acquises in situ, les modèles biogéochimiques ou d’habitat ne pourront ni estimer correctement les
flux des éléments, ni prévoir l'évolution des ressources halieutiques. Un capteur d'imagerie véhiculé
par des plateformes donnera une vision tomographique unique des écosystèmes pélagiques, propre à
valider les modèles biogéochimiques.
Prédateurs supérieurs
L'expertise nationale englobe des ornithologues issus de structures et d'horizons très variés. Il
conviendra donc de réfléchir à une cellule de coordination adaptée pour le programme de surveillance
DCSMM. En effet, un des freins majeurs à l'extension des suivis de la reproduction est le manque de
moyens humains ; il sera donc nécessaire d’impliquer un maximum de structures et de personnes tout
en pérennisant les suivis actuels afin de pouvoir estimer le succès de reproduction (suivis en Bretagne
coordonnés par l'OROM, suivis des colonies méditerranéennes de laro-limicoles, etc.).
III.3.3. Recommandations pour la gestion et la bancarisation des
données
(Cf. II.3.3).
III.3.4. Recommandations sur les acteurs, les opérateurs
potentiels
Contrairement à l’objet 1 du PDS, le suivi des valeurs de production peut difficilement faire appel à la
science participative, étant donné la complexité des méthodes requises.
III.3.5. Informations éventuelles sur les coûts
La table 3 présente une estimation des budgets annuels des recommandations (en matière de création
de suivis et de modification des suivis existants) pour l’objet 2 du PDS de la thématique 4.
A l’heure actuelle, les coûts de revient propres aux demandes de modifications et de créations de
dispositifs ne sont pas tous établis. Ce travail demande une étude approfondie car pour chaque
paramètre, ces coûts (personnels et matériels) dépendront du nombre de stations à échantillonner, du
nombre de réplicats à effectuer, ce qui n’est pas encore déterminé. De plus, le coût de chaque analyse
dépendra de l’opérateur choisi.
43
Concernant les oiseaux marins, les coûts du suivi des colonies dépendront (1) du nombre et de la
localisation géographique des colonies à observer et (2) de la nature des moyens humains mobilisés,
c’est-à-dire des observateurs professionnels ou bénévoles. Le coût du matériel optique nécessaire pour
la réalisation des suivis est également à prendre en compte.
Table 3. Budgétisation des propositions spécifiques à la thématique 4 (objet 2).
N°
Propositions spécifiques au D4
PAC/PDS Scénario
1
Ajout de systèmes de fluoromètre modulé associé à des mesures de
l'absorption fonctionnelle du PSII automatisés, permettant le suivi de la
productivité primaire, sur les dispositifs Ferrybox proposés par la Thématique
5
Ajout de de fluoromètre modulé associé à des mesures de l’absorption
fonctionnelle du PSII systèmes PAM (p. ex. Water PAM FT) automatisés sur
le réseau des bouées des stations marines.
Développement de l’outil de fluoromètre modulé à multilongueur d’onde
associé à des mesures de l’absorption fonctionnelle du PSII aux différentes
longueur d’onde pour pouvoir calculer des productions par groupes
pigmentaires.
Suivi de la production primaire benthique sur des zones prioritaires restant à
définir, soit par suivi de la croissance des feuilles/thalles, soit par mesures
directes (PAM)
petit matériel et renouvellement des congélateurs, loupes binoculaires, etc.
PDS
Minimal
PDS
Intermédiaire Felipe Artigas, Pascal
Claquin, Alain Lefebvre
Budgété
PAC
Intermédiaire Felipe Artigas, Pascal
Claquin, Alain Lefebvre
Non budgété
PDS
Minimal
PDS
Minimal
Analyse des données d’échouages (démographie) afin de valider la méthode
d’estimation de la productivité
PDS
Optimal
2
3
4
5
6
44
Référents, contacts
potentiels
Felipe Artigas, Pascal
Claquin, Alain Lefebvre
Statut au
13/05/2013
Budgété
Isabelle Auby, C.F.
Non budgété
Boudouresque,
Christian Hily
Bernard Cadiou /
Non budgété
Nicolas Sadoul
PELAGIS (Willy Dabin) Non budgété
1. Systèmes PAM sur Ferrybox
Plan d'échantillonnage (national, par an)
Sc. mini
petit matériel et renouvellement des congélateurs, loupes
Nombre de radiales par évaluation
Nombre d'évaluations par an
Nombre total d'analyses (pour calibrations)
Sc. inter
Sc. opti
6
5
1
30
Equipement (national)
Quantité
Système PAM (Water PAM FT )
5
prix unitaire Total
50 000
250 000
Frais de fonctionnement (national, par an)
Quantité
Consommables (par calibration au 13C) : contenants, tuyauterie,
solvants, etc.
Missions
prix unitaire Total
30
50
1 500
1 000
Frais de personnels (national, par an)
temps de travail individuel annuel (mois)
Charge
Grade
Quantité
Sc. mini
Sc. inter
Sc. opti
mensuelle
Ingénieur
3
4
4 000
Chercheur (Encadrement scient.)
1
1
5 000
"Ingénieur" comprend : Maintenance du matériel, calibrations, traitement des données. Un ingénieur par sous-région marine.
"Chercheur" comprend : conception, supervision, valorisation
Coûts totaux (national, par an)
Sc. mini
2 500
48 000
50 500
Frais de fonctionnement
Frais de personnel technique
Investissement total par an, supplémentaire à l'existant (€)
Equipement, au départ (€)
Encadrement scientifique par an (€)
250 000
5 000
45
Sc. inter
Sc. opti
2. Systèmes PAM sur Bouées
Plan d'échantillonnage (national, par an)
Sc. mini
Sc. inter
petit matériel et renouvellement des congélateurs, loupes
Nombre de bouées par évaluation
Nombre d'évaluations par an
Nombre total d'analyses (pour calibrations)
Sc. opti
6
5
1
30
Equipement (national)
Quantité
Système PAM (Water PAM FT )
5
prix unitaire Total
50 000
250 000
Frais de fonctionnement (national, par an)
Quantité
Consommables (par calibration au 13C) : contenants, tuyauterie,
Missions
30
prix unitaire Total
50
1 500
1 000
Frais de personnels (national, par an)
temps de travail annuel (mois)
Charge
Grade
Qté
Sc. mini
Sc. inter
Sc. opti
mensuelle
Ingénieur
3
4
4 000
Chercheur (Encadrement scient.)
1
1
5 000
"Ingénieur" comprend : Maintenance du matériel, calibrations, traitement des données. Un ingénieur par sous-région marine.
"Chercheur" comprend : conception, supervision, valorisation
Coûts totaux (national, par an)
Sc. mini
Frais de fonctionnement
Frais de personnel technique
Investissement total par an, supplémentaire à l'existant (€)
Equipement, au départ (€)
Encadrement scientifique par an (€)
Sc. inter
2 500
48 000
50 500
250 000
5 000
46
Sc. opti
III.3.6. Optimisation intra-thématique
Les échantillonnages et suivis requis dans le cadre de l’objet 1 (phytoplancton, zooplancton, colonies
d’oiseaux et de pinnipèdes, cétacés) peuvent également permettre d’estimer des valeurs de production
(primaire, secondaire, prédateurs supérieurs).
III.3.7. Optimisation inter-thématique
Les paramètres suivants seront aussi utilisés par le D1:
 Succes de reproduction: Caractéristiques démographiques des populations (1.3.1).
 Production primaire : État des espèces et communautés typiques (1.6.1); Composition et
proportions relatives des composantes des écosystèmes [habitats et espèces] (1.7.1).
Les protocoles et fréquences d'échantillonnages temporelle et spatiale nécessaires seront très similaires
à ceux préconisés dans le livrable 5 de la thématique 1.
III.3.8. Optimisation communautaire
Production du phytoplancton
Cet indicateur est également proposé par le groupe de travail réseaux trophiques d’OSPAR/ ICGCOBAM (Annexe 3). Afin d'évaluer cet indicateur à l'échelle régionale, il sera important de
standardiser les protocoles et les analyses entre les Etats Membres. L'échantillonnage pourrait se faire
à partir des programmes existants avec des coûts supplémentaires faibles. Les experts proposent une
fréquence bimensuelle, près des côtes et moins fréquent au large.
Succès de reproduction des oiseaux marins
L’indicateur « Succès de reproduction des oiseaux marins en relation avec la disponibilité de leur
proies » est également proposé par le groupe de travail réseaux trophiques et oiseaux marins comme
indicateur commun à l'échelle régionale. Plusieurs suivis existent à l’échelle Nord-Est Atlantique qui
permettront de calculer cet indicateur (ICES, 2007). Par contre, il n’est pas clairement défini si
l’échantillonnage est actuellement suffisant ou non à l’échelle des sous-régions d’OSPAR. Cet
indicateur est actuellement en développement au sein du groupe de travail du CIEM WG on Seabird
Ecology et sera opérationnel fin 2013.
47
48
IV. Objet de la surveillance n°3 : Étude des régimes
alimentaires et évaluation des niveaux trophiques
IV.1. Paramètres ou groupes de paramètres



Zones d’alimentation des prédateurs supérieurs (inclut : comportement de chasse des cétacés
et oiseaux marins)
Valeur énergétique des proies
Régime alimentaire (contenus stomacaux, analyse de fèces et signatures isotopiques)
IV.2. Objectifs recherchés et enjeux pour la DCSMM
Les interactions trophiques sont variables dans l’espace et dans le temps et par conséquent,
l'évaluation des réseaux trophiques nécessitera des données exhaustives (Jennings et al., 2002).
Actuellement, les données sur les régimes alimentaires sur l’ensemble des réseaux trophiques sont
insuffisantes pour de nombreuses espèces, en particulier pour les bas niveaux trophiques (Rombouts et
al., 2013b). Par conséquent, une collecte de données exhaustive sera indispensable afin de compléter
les connaissances avant de pouvoir évaluer l’état des réseaux trophiques et leurs connectivités (Carafa
et al., 2007; Moloney et al., 2011; Rossberg & Farnsworth, 2011).
IV.2.1. Zones d’alimentation des prédateurs supérieurs
Les zones d’alimentations des prédateurs supérieurs, référencées géographiquement, sont un paramètre
essentiel pour la conservation des espèces et pour le développement de l’indicateur 4.1.1. De plus, une
fois les zones d’alimentation connues, il est possible de définir des zones sensibles aux pressions
anthropiques (notamment de pêche) concernant ces espèces. Même si ce paramètre est proche de la
répartition des espèces, il sera traité dans ce chapitre car il est fortement lié aux régimes alimentaires
des espèces.
IV.2.2. Valeur énergétique des proies
Pour évaluer le bon état écologique du descripteur 4, raisonner en termes de biomasse peut s’avérer
peu pertinent, car pour certains prédateurs la qualité de leur alimentation peut s'avérer aussi importante
que la quantité brute consommée (Spitz et al., 2012). Ainsi, plusieurs études permettant d’estimer les
tendances de l’indicateur 4.1.1 ont mis en évidence un lien entre le déclin de la productivité de
plusieurs espèces de prédateurs et une diminution de la valeur énergétique de leurs proies (Österblom
49
et al., 2008). A titre d’exemple dans les eaux françaises, la biomasse de l’anchois et de la sardine
(proies de très haute qualité) chute dans le Golfe du Lion, alors que celle du sprat (proie à valeur
énergétique plus faible) augmente très fortement. L’augmentation totale de la biomasse des petits
poissons pélagiques se verra attribuer un signe de bon état écologique (indicateur 4.3.1), alors qu’en
fait la valeur énergétique totale des proies, disponibles pour les prédateurs est en déclin.
IV.2.3. Contenus stomacaux, analyse de fèces et signatures
isotopiques (détermination des niveaux trophiques des espèces et
des régimes alimentaires des prédateurs supérieurs)
L’étude des interactions trophiques et des flux d’énergie à travers les écosystèmes peut être accomplie
par la combinaison de plusieurs techniques : l’analyse des signatures isotopiques des organismes, de
leurs contenus stomacaux, de leurs profils en acides gras biomarqueurs et/ou la modélisation. Cette
combinaison intègre l’information sur plusieurs niveaux trophiques, donnant une vision holistique de
la structure et du fonctionnement du système (Rombouts et al., 2013a). L’analyse des profils en acides
gras biomarqueurs est une méthode récente et en pleine effervescence. Étant actuellement plutôt
réservée à la recherche fondamentale, avec des méthodes hétérogènes et assez lourdes, elle ne sera pas
encore proposée dans le cadre des programmes de surveillance.
L’analyse des contenus stomacaux ou des fèces des espèces et la mesure de leurs signatures
isotopiques sont deux méthodes complémentaires (pour les prédateurs supérieurs) indissociables
permettant à la fois d’étudier le régime alimentaire des espèces et d’évaluer leur niveau trophique. Ces
deux méthodes sont effectuées in situ. Concernant les signatures isotopiques, les valeurs de δ 15N sont
utilisées comme indice de la position trophique des espèces dans le réseau trophique, et comme base
pour le calcul des niveaux trophiques tandis que les valeurs de δ 13C renseignent d'avantage sur
l'origine des ressources alimentaires (Fry, 2006). Au même titre que la taille individuelle moyenne
pour une grande partie des composantes pélagiques (zooplancton, poissons), le niveau trophique est le
seul paramètre permettant d’estimer la position trophique des espèces à l’échelle de l’ensemble de
l’écosystème, d’où l’intérêt de son suivi.
IV.2.3.a. Sensibilité des signatures isotopiques aux pressions
anthropiques
Les connaissances sur l’origine et la qualité des sources de nourriture pélagiques et benthiques
(matière organique détritique, phytoplancton, microphytobenthos) utilisée dans les réseaux trophiques
restent encore limitées actuellement et leur détermination peut se faire par le biais d’analyses
isotopiques. La qualité des sources peut être évaluée par exemple par des rapports carbone/azote,
carbone/chlorophylle a, ou par le δ15N. Cette information permet entre autres de caractériser la
sensibilité des habitats aux pressions anthropiques. Par exemple, elle permettra de savoir si leur
origine est faiblement ou fortement liée aux apports terrestres d’un estuaire et d’en déduire l’impact de
celui-ci sur ces habitats en termes de qualité de la ressource alimentaire (Kostecki et al., 2010).
50
Un suivi des signatures isotopiques des consommateurs ainsi que de leur régime alimentaire (des
prédateurs en particulier) permettrait de mettre en évidence l’évolution de la structure du réseau
trophique sur le long terme et de tenter de la relier à des perturbations ou des changements survenus
dans les écosystèmes (Cucherousset et al., 2012). Par exemple, Vander Zanden et al. (1999) ont mis en
évidence des changements importants dans la position trophique et dans le régime alimentaire de la
truite suite à l’introduction du brochet dans des lacs canadiens, en se basant sur leurs signatures
isotopiques respectives.
IV.2.3.b. Besoins pour la modélisation, outil de gestion
A l’heure actuelle, les niveaux trophiques des espèces ne sont pas évalués dans le cadre des
campagnes halieutiques annuelles mais sont estimés indirectement à partir de sorties de modèles
trophiques (ECOPATH, ECOTROPH, OSMOSE, etc.). Cette méthode nécessite une grande quantité
de données qui n’est pas disponible aujourd’hui et semble donc peu adaptée aux besoins de gestion.
En conséquence, les niveaux trophiques sont rarement évalués à une échelle régionale et sont souvent
issus par défaut de la littérature scientifique. Or, pour être plus proche de la réalité, il est nécessaire de
les évaluer régulièrement avec les méthodes de mesures in situ (signatures isotopiques, contenus
stomacaux, fèces). D’autre part, cette évaluation régulière permettrait de corriger les calculs des
modèles trophiques actuels en fournissant un set de données de contrôle. Ces modèles sont notamment
utilisés pour évaluer l’impact de mesures de gestion sur les communautés pélagiques (Lassalle et al., ,
en révision).
IV.2.3.c. Recueil de données nécessaires à la construction d’indicateurs
Le recours au suivi des signatures isotopiques est également justifié par le besoin de développer et de
tester des indicateurs de structure des systèmes (et éventuellement de fonctionnement) en vue de
mieux caractériser et donc de mieux suivre l’état écologique des écosystèmes pour la thématique 4
(réseaux trophiques) de la DCSMM. Un jeu de données à suffisamment long terme pourrait également
permettre de distinguer l’impact du changement climatique de celui des autres pressions anthropiques
sur ces indicateurs, car il s’agit là d’une étape essentielle dans leur validation.
Parmi les indicateurs pouvant potentiellement être développés pour le D4, certains sont basés sur des
métriques dont la quantification in situ nécessite le recours à l’outil isotopique. Ces indicateurs font
pour la plupart référence à la notion de niveau trophique ou de structure du réseau trophique :
 Spectres trophiques de biomasses (BTS)*4
 Niveau trophique moyen du réseau entier (MTL), d’une partie du réseau (MTI)* ou de
certaines espèces cibles (comme les prédateurs supérieurs ou les consommateurs primaires)
 Longueur de la chaîne trophique (FCL)
 Indicateurs de Layman (Layman et al., 2007; Layman & Post, 2008)
 Qualité de la source de nourriture (matière organique particulaire en suspension et/ou déposée)
* Ces indicateurs ont été retenus par le groupe de réflexion ICG-COBAM (convention OSPAR) en
2012.
51
IV.3. Recommandations sur le dispositif de suivi
IV.3.1. Méthode recommandée
IV.3.1.a. Zones d’alimentation des prédateurs supérieurs
Modification de dispositifs :
Scénario intermédiaire :
 Extension des suivis télémétriques de phoques aux colonies importantes encore non traitées.
Augmenter le nombre de phoques équipés de balises sur les colonies les plus importantes.
Programme d’acquisition de connaissances pour le développement d’indicateurs du D4 (4.1.1) :
Scénario minimal :
 Amélioration de la connaissance sur les zones d’alimentation des cétacés (en particulier des
cétacés teutophages) et des oiseaux marins
 Localisation des principales zones d’alimentation des oiseaux limicoles.
Scénario intermédiaire :
 Mise en place d’un dispositif de surveillance continue des principales zones d’alimentation
des oiseaux limicoles en lien avec les interactions humaines
 Amélioration de la connaissance des zones d’alimentation des grands pélagiques par satellite.
Oiseaux marins :
Au niveau national, les données sont très fragmentaires sur les zones d’alimentation exploitées par les
oiseaux marins en période de nidification, très peu d’espèce ayant fait l’objet d’études sur ce sujet.
L’utilisation d’outils de télémétrie (GPS, Argos, TDR, GLS) en vue de comprendre l’utilisation de
l’habitat des espèces à vaste mobilité est pour l’instant faite pour le fou de Bassan en Manche ainsi que
pour les deux espèces de puffins communes en Méditerranée (le puffin cendré et le puffin yelkouan).
Ces données ne donnent qu’une image restreinte du comportement de quelques individus mais elles
pourront être exploitées plus tard par la modélisation pour mieux comprendre les occupations
d’espaces à l’échelle des populations (Wakefield et al., 2009). D’autres études actuellement en cours
portent aussi sur le cormoran huppé et sur les sternes, en Manche et en Bretagne sud.
Limicoles :
Au niveau national, il n’y a pour l’instant pas de protocole commun d’identification et de suivi des
principales zones d’alimentation d’oiseaux limicoles. Une réflexion est en cours dans le cadre de
l’observatoire Patrimoine Naturel Littoral RNF-AAMP. L’idée étant d’intégrer à ce suivi, celui des
principales interactions avec les activités humaines présentes en zone intertidale. La localisation des
principales zones d’alimentation permet ensuite de localiser des stations d’échantillonnage visant à
caractériser les communautés de macrofaune benthique et les sédiments associés. Il manque aussi des
52
moyens financiers pour cartographier les zones de fréquentation afin de les superposer avec la
cartographie des habitats benthiques, pas toujours existantes non plus ou à actualiser.
Grands pélagiques :
L’observation par satellite est un outil essentiel et précis dans la définition des zones d’alimentation
(du thon rouge par exemple) et représentant un investissement très faible, mais il n’est pas encore
utilisé pour ces espèces à l’heure actuelle.
Pinnipèdes :
La seule méthode reconnue pour renseigner ce paramètre est le suivi télémétrique. Il y a eu plusieurs
suivis télémétriques de phoques en France depuis 10 ans : en Iroise, où la pression est la plus
importante (14 phoques gris suivis entre 1999 et 2003 puis 16 phoques gris suivis entre 2010 et 2012),
en baie du Mont Saint-Michel (8 phoques veaux marins entre 2006 et 2007), en baie des Veys (12
phoques veaux marins entre 2007 et2008), en baie de Somme (10 phoques veaux marins en 2008, 12
phoques gris en 2012). Aucun de ces suivis télémétriques ne constitue un programme pluriannuel. Le
coût et la lourdeur de ces protocoles (captures, législation, etc.) fait qu’il est difficile d’envisager ces
programmes comme étant reconduits chaque année de façon pérenne. En revanche il semble
raisonnable d’essayer de couvrir les principaux sites (par exemple la colonie de phoques gris des Sept
Iles) et de compléter le suivi des grosses colonies (comme les veaux marins en baie de Somme, 10
phoques équipés seulement alors qu’on compte près de 300 phoques en été).
Cétacés :
Les zones d’alimentation sont suivies au travers des recensements visuels (le comportement de chasse
étant un des paramètres relevés) ou des suivis d’individus par balises. Ces méthodes sont
complémentaires et aucune ne peut être exclusive. Certaines espèces ont des zones d’alimentation très
vastes, comme le rorqual commun pour qui quasiment l’ensemble du Sanctuaire PELAGOS est une
zone d’alimentation. Un premier suivi par balise Argos (équipe française, Chizé-CNRS en 2001) ainsi
qu’un suivi Argos actuel (équipe italienne) montrent l’importance des déplacements de ces animaux
sur l’ensemble de la mer Méditerranée nord-occidentale. Les zones d’alimentation des cétacés
teutophages sont plus localisées, sur le talus, certains canyons pouvant être plus fréquentés que
d’autres. Il y a un besoin de connaissance sur ces zones d’alimentation car elles sont actuellement
inconnues. Il n’y que très peu de connaissance sur les zones d’alimentation en milieu côtier (estuaires)
également.
53
IV.3.1.b. Valeur énergétique des proies
Modification de dispositifs :
Scénario minimal :
 Évaluer chaque année les valeurs énergétiques des principales espèces récoltées (représentant
95 % de la biomasse totale des captures) lors des campagnes de chalutages pélagiques OU
démersaux sur chaque façade.
Scénario intermédiaire :
 Évaluer chaque année les valeurs énergétiques des principales espèces récoltées (représentant
95% de la biomasse totale des captures) lors des campagnes de chalutages pélagiques ET
démersaux sur chaque façade.
 Traiter les données relatives à la profondeur et à la structure des bancs, issues des campagnes
pélagiques sur chaque façade.
La valeur énergétique d’une proie se mesure par calorimétrie. L’avantage de ce type d’approche,
excepté le fait qu’elle réponde entièrement aux besoins du D4, est qu’elle requiert un faible coût
analytique et aucun échantillonnage supplémentaire n’est nécessaire, étant donné que les campagnes
halieutiques le fournissent.
La valeur énergétique d’un individu varie en fonction de sa taille, de la saison, et de sa source de
nourriture. Il y a par contre peu de variation spatiale de cette valeur à l’échelle d’une SRM et à une
saison donnée, mais plutôt des variations interannuelles. C’est pourquoi un suivi annuel ou biannuel de
cette valeur sur les proies principales (représentant 95 % de la biomasse des espèces) est tout à fait
nécessaire et réalisable à faible coût (seul un besoin en personnel, les stations marines étant déjà
équipées du matériel de mesure). A l’heure actuelle, des mesures de valeur énergétique ne sont
effectuées que sur les principales espèces de poissons et de céphalopodes du Golfe de Gascogne, à
partir des campagnes de chalutages pélagiques (PELGAS) et démersaux (EVHOE), dans le cadre
d’études ponctuelles (Spitz et al., 2010). Il y a donc un besoin de créer un suivi régulier à l’échelle de
l’ensemble des SRM.
Les campagnes de chalutages pélagiques scientifiques, qui ont lieu chaque année depuis plusieurs
décennies, constituent un set de données très important, qui n’est pour l’instant pas exploité dans sa
totalité. Parmi ces données, certaines intéressent le thème 4 comme la profondeur et la structure des
bancs de petits poissons pélagiques. Ces paramètres traduisent un degré d’accessibilité aux proies par
les grands prédateurs pélagiques, et donc un stress alimentaire. L’exploitation de ces données, déjà
disponibles, renseigneraient directement l’indicateur 4.3.1.
54
IV.3.1.c. Régimes alimentaires des prédateurs supérieurs
Modification de dispositifs :
Scénario minimal :
● Pérenniser le suivi des échouages (RNE) qui ne bénéficie pas de financement à long terme.
● Assurer un cadrage scientifique et une augmentation de l’effort d’analyse des échantillons
récoltés et stockés (contenus stomacaux, fèces de pinnipèdes frigorifiés)
● Faire évoluer la réglementation des pêches pour que les oiseaux marins issus de captures
accidentelles soient conservés en vue d'une analyse de leur régime alimentaire
Création de dispositifs :
Scénario intermédiaire :
● Création d’un réseau d’étude et de suivi des régimes alimentaires des prédateurs supérieurs.
Il y a un fort besoin de connaissance sur les régimes alimentaires des prédateurs marins. Plusieurs
méthodes permettent de suivre les régimes alimentaires : l’analyse des contenus stomacaux (à partir
des animaux échoués), l’analyse des fèces (pinnipèdes, oiseaux) ou pelotes de réjection ou régurgitats
(oiseaux), observations visuelles (oiseaux). Les signatures isotopiques permettent aussi d’obtenir des
informations par l’intermédiaire de modèles de mélange (cf. IV.3.1.d. « Signatures isotopiques »).
Cétacés
Le Réseau National des Echouages (RNE) est la source principale d’information sur les régimes
alimentaires des cétacés. C’est pourquoi, la demande prioritaire du thème 4 pour le PDS DCSMM sera
de maintenir ce réseau d’observation. Etant basé sur la science participative (environ 300 bénévoles
impliqués à ce jour), il n’implique pas de frais lourds en personnels. Ce maintien passe donc par
l’animation du réseau, c’est-à-dire la formation des acteurs pour assurer la qualité des observations et
des prélèvements, l’organisation de séminaires, la rédaction de documents de synthèse.
Pinnipèdes :
L’identification de proies ingérées jusqu’au genre ou à l’espèce se fait efficacement grâce à des clés de
détermination (otolithes de poissons, becs de céphalopodes). Concernant les contenus stomacaux et
l’analyse de fèces, une grande quantité d’échantillons sont ponctuellement prélevés et conservés mais
ne sont actuellement pas analysés par manque de moyens en personnels. Il y a donc besoin d’un cadre
(scientifique et financier), pour que les données soient exploitées de manière pérenne.
Limicoles :
Les études de régime alimentaires restent ponctuelles pour l’instant. Il n’y a pas de réseau organisé . Il
est donc assez difficile d’obtenir une série de donnée. Le suivi de la distribution des communautés de
limicoles et des communautés de macrofaune benthique engagé dans le cadre de l’observatoire
Patrimoine Naturel Littoral RNF-AAMP pourrait permettre de rechercher des correspondances qui
ensuite seraient à confirmer localement par des études ponctuelles du régime alimentaire des espèces
55
les plus représentées. Ces travaux ont déjà en partie étaient engagés par le laboratoire LIENSs de
l’Université de La Rochelle. Ils devront se poursuivre et être renforcés via des moyens adaptés.
Oiseaux marins :
Il y a peu de connaissance sur les régimes alimentaires des oiseaux marins car il y a peu d’échouages
et aucun réseau de collecte coordonné n’existe. La concentration en microplastiques dans les contenus
stomacaux du fulmar boréal fait l’objet d’un EcoQO d’OSPAR, mais les analyses n’apportent pas
d’information fiable sur le régime alimentaire (frâcheur variable des cadavres, oiseaux s’alimentant
peu ou pas avant de mourir, etc.). Le besoin en connaissances sur les régimes alimentaires peut être
comblé par le biais du plan d’action pour les captures accidentelles, mais de manière très partielle car
il ne concerne pas toutes les espèces. En concertation avec les professionnels de la pêche, au même
titre pour les mammifères marins, les individus capturés accidentellement et appartenant à des espèces
protégées peuvent être récupérés afin que leurs contenus stomacaux soient analysés. Autrement, il y a
également des possibilités, qui varient selon les espèces, de réaliser des analyses de contenus
stomacaux à partir des régurgitations lors de la phase de nourrissage au nid, des analyses des pelotes
de réjection ou des analyses des apports de proies (Barrett et al., 2007)
IV.3.1.d. Signatures isotopiques
Le niveau trophique des espèces peut être calculé à partir de leur δ15N et correspond grossièrement à
l’écart de ce δ15N avec celui de leur source de nourriture. Les valeurs brutes de δ15N des
consommateurs dépendent directement donc du δ15N de leurs proies, et donc du δ15N de la source de
nourriture. Le calcul du niveau trophique d’une espèce ne peut donc se faire uniquement si les sources
de nourriture qu’elle consomme sont connues. Cette information est apportée en grande partie par la
mesure du δ13C des espèces, car il change peu entre un consommateur et sa proie, ce qui permet de
retracer d'où proviennent les sources originelle(s) de nourriture.
Si les signatures isotopiques des sources sont relativement peu variables sur le plan spatial et temporel
au large (Le Loc'h et al., 2008), elles varient beaucoup en milieu côtier, où l’influence des apports en
matière organique des fleuves sur ces signatures est importante (Riera & Richard, 1996). Ceci
compromet la comparaison de valeurs brutes de δ 15N pour une même espèce de consommateur entre
les sous-régions marines sans considérer le δ15N de ses sources de nourriture. De même, il n’est pas
possible d’évaluer correctement une longueur d’une chaîne trophique ou le niveau trophique d’un
organisme en se basant seulement sur le δ15N de cette espèce. La nécessité de suivre le δ15N des
sources de nourriture pour chaque écosystème est donc évidente. Cependant, la signature isotopique
des consommateurs primaires (bivalves suspensivores par exemple), intégrateurs de ces variations à
plus long terme, peut être utilisée comme repère pour le calcul des niveaux trophiques des
consommateurs supérieurs. Ces signatures sont communément appelées « ligne de base » de
l’ensemble du réseau (Vander Zanden et al., 1999). Cette solution pragmatique est fréquemment
utilisée pour étudier la structure des réseaux trophiques avec l’outil isotopique (Post, 2002; Jennings &
Warr, 2003; Barnes & Jennings, 2009) .
Il n’existe actuellement qu’un seul suivi régulier mais non pérennisé des signatures isotopiques sur la
façade française : le suivi de la matière organique particulaire (source de nourriture pélagique) sur les
stations du SOMLIT. Face à la demande des scientifiques et au besoin d’évaluation de la santé des
écosystèmes, la création d’un suivi organisé de compositions isotopiques des organismes à l’échelle
56
des SRM de l’ensemble des écosystèmes paraît pertinent. Dans ce chapitre, une proposition de
création de suivi se basant sur les dispositifs existants est présentée.
Quel que soit le cadre budgétaire qui sera attribué aux analyses isotopiques, l’opération la plus
importante, et la moins onéreuse, consiste à prélever et à conserver des échantillons à -20 °C, ce qui
permet de les analyser ultérieurement. De plus, les échantillons destinés aux analyses isotopiques sont
également très peu encombrants. L’absence de prélèvement compromet la mise en évidence de
changement et retarde tout progrès scientifique de la thématique 4 sur l’évaluation de la santé des
écosystèmes.
IV.3.1.d.1. Sources de nourriture
Modification de suivis :
Scénario minimal :
 Suivis SOMLIT : pérenniser le suivi des signatures de la matière organique particulaire (suivi
temporel pélagique côtier).
Scénario intermédiaire :
 Suivis SOMLIT : prélever régulièrement des échantillons de sédiment pour effectuer des
mesures isotopiques (suivi temporel benthique côtier).
Scénario optimal :
 Suivis REBENT et DCE : prélever des échantillons de sédiment pour effectuer des mesures
isotopiques (suivi spatial benthique côtier).
 Campagnes halieutiques : prélever régulièrement des échantillons de sédiment pour effectuer
des mesures isotopiques (suivi temporel benthique du large).
En milieu côtier, compte tenu de sa variabilité temporelle importante, le suivi des sources doit avoir
une fréquence temporelle la plus haute possible. Pour les habitats pélagiques, un suivi des signatures
du δ15N et du δ13C de la matière organique particulaire est actuellement mis en place sur l'ensemble
des points de prélèvement du SOMLIT (tous les 15 jours). En revanche, ce suivi n’est pas pérenne
(financement annuel partiel par l’INSU avec compléments d’autofinancement par les stations marines
et leurs universités) et ne concerne que des points côtiers. Dans un premier temps, il est nécessaire de
maintenir ces suivis pour connaître la sensibilité des habitats pélagiques côtiers et la qualité de la
source de nourriture. Ce suivi permettra également de déterminer à moyen terme la signature
isotopique du phytoplancton (modèle statistique envisagé). Ce travail est actuellement en cours dans le
bassin d'Arcachon et en rade de Brest. Il pourra éventuellement être étendu à l'ensemble des sites
SOMLIT sur le financement prochain d’une thèse dédiée à ce sujet.
Pour les substrats benthiques meubles côtiers, aucun suivi n’existe actuellement, alors que les besoins
sont les mêmes que pour les habitats pélagiques. Un couplage avec prélèvements successifs d’eau
(bouteille Niskin) et de sédiment (carrotier) peut être envisagé comme cela s’effectue déjà dans le
cadre des suivis OBIONE (couplés au suivi SOMLIT) effectués par l’UMR LIENSs à La Rochelle. Si
ce suivi s’avère trop onéreux, une première mesure ponctuelle des signatures isotopiques de la matière
57
organique sédimentaire des habitats côtiers peut être faite lors des prélèvements annuels du REBENT
et de la DCE. Si les financements le permettent, le suivi temporel sur les points SOMLIT peut être
couplé à un suivi spatial annuel, basé sur les points des suivis REBENT et DCE.
Dans les habitats pélagiques du large, la signature des sources a une variabilité temporelle très
supérieure à sa variabilité spatiale. Il est donc pour l’instant difficilement envisageable de mettre en
place un suivi adapté à l’échelle des SRM françaises.
Au contraire, dans les habitats benthiques du large, les signatures isotopiques du sédiment sont plus
variables dans l'espace que dans le temps. Une mesure espacée dans le temps (annuelle) mais à une
échelle spatiale fine serait adéquate pour un suivi représentatif. Les campagnes halieutiques actuelles,
couvrant le plus largement possible l’étendue des SRM françaises, constituent un bon support pour
effectuer ces suivis.
IV.3.1.d.2. Consommateurs primaires benthiques (« ligne de base »)
Modification de suivis :
Scénario minimal (obligatoire pour le suivi des poissons et prédateurs supérieurs) :
 Suivi temporel côtier : (= Axe 2 du Projet OBIBENT) suivi annuel simultané des signatures
isotopiques des consommateurs primaires benthiques (choix de 5 espèces par SRM), prélevés
par les stations marines du RESOMAR.
 Suivi temporel au large : (inspiré de l’axe 2 du Projet OBIBENT) suivi annuel des signatures
isotopiques des consommateurs primaires benthiques (choix de 5 espèces par SRM), prélevés
lors des campagnes de chalutages benthiques, sur une quinzaine de points de prélèvement
répartis entre la côte et le large.
Scénario intermédiaire :
 Suivi temporel côtier en Bretagne : (= Axe 3 du Projet OBIBENT) suivi annuel simultané des
signatures isotopiques sur des consommateurs primaires benthiques (choix de 5 espèces),
prélevés lors des suivis REBENT Bretagne.

Suivi spatial fin au large : suivi tous les 6 ans des signatures isotopiques des consommateurs
primaires benthiques (choix de 5 espèces par SRM), prélevés lors des campagnes de
chalutages benthiques, sur environ 150 points de prélèvement répartis entre la côte et le large.
Programme d’acquisition de connaissances :
Scénario intermédiaire :
 (= Axe 1 du Projet OBIBENT) Création d’une base de données commune pour les données
isotopiques des stations marines.
Scénario optimal :
 Suivi temporel fin côtier : (= Axe 4 du Projet OBIBENT) suivi annuel fin des signatures
isotopiques des consommateurs primaires benthiques (communauté entière), prélevés sur 4
points du suivi REBENT Bretagne.
58
Le suivi des signatures des lignes de bases est actuellement inexistant (études ponctuelles, à échelles
spatiales variables). Or, il constitue une étape obligatoire pour étudier les signatures des
consommateurs supérieurs. De nombreuses études isotopiques portées sur les prédateurs marins ont
par ailleurs souffert de ce manque. Selon le même principe que pour les sources de nourriture, iI est
nécessaire de connaître la variation spatiale (gradient côte large, Chouvelon et al., 2012a) de la
signature des lignes de base pour calibrer celle de tout le réseau de consommateurs secondaires et
supérieurs (poissons, oiseaux, mammifères) qui suivent cette même variation spatiale. Une méthode de
calibration est déjà mise au point pour le Golfe de Gascogne (Chouvelon et al., 2012b). Le suivi des
signatures isotopiques des lignes de bases doit donc couvrir la totalité des SRM à une fréquence
annuelle pour être utilisable. Dans l’idéal, cela se matérialise par l’obtention de cartes « isoscape »,
présentant des contours de signatures isotopiques des lignes de base (Fig. 6).
Figure 6. Exemples de cartes isoscapes pour le δ 13C (à gauche, Barnes & Jennings, 2009) et le δ15N
(à droite, Jennings & Warr, 2003) à partir de mesures effectuées sur le Pétoncle blanc (Aequipecten
opercularis) en Manche et Mer du Nord.
Il est nécessaire de distinguer un suivi côtier (réseaux pélagique et benthique fortement influencés par
les apports continentaux et par le microphytobenthos), d’un suivi au large (plateau continental et audelà), dont le réseau benthique est essentiellement détritique et le réseau pélagique phytophage. Le
suivi d’une ligne de base pélagique n’est pas encore d’actualité, étant donné l’énorme travail de tri
qu’il requiert et la plasticité du régime alimentaire des espèces zooplanctoniques (Chouvelon, 2011).
Une ligne de base obtenue grâce à des organismes filtreurs de l'ensemble de la matière en suspension
dans l'eau (souvent des espèces sessiles et benthiques) représente donc une alternative généralement
utilisée pour étudier l’ensemble des réseaux pélagique et benthique.
59
Figure 7. Schéma illustrant la variabilité spatiale des sources de nourriture identifiées dans les tissus
des consommateurs primaires benthiques (en noir) dans les trois zones du plateau continental du
Golfe de gascogne, d’après Nérot (2011) (MPB : Microphytobenthos).
La répartition des espèces de consommateurs primaires benthiques est fortement liée aux habitats. En
Manche, ces habitats étant relativement homogènes, un petit nombre d’espèces peut être utilisé comme
ligne de base à grande échelle. Au contraire, dans le Golfe de Gascogne, du fait d’un gradient côtelarge des signatures et de la présence d’une mosaïque d’habitats hétérogènes (Fig. 7), un choix
pragmatique d’espèces à large répartition couvrant le plus d’habitats possible doit être fait en
conséquence. Une première réflexion a été menée avec les experts au sujet du choix de ces espèces.
Pour à la fois trouver des espèces communes à plusieurs habitats et intégrer les variations
interspécifiques, une moyenne des signatures de plusieurs consommateurs primaires peut servir
d’isoscape. Pour couvrir l’ensemble des modes d’alimentation, 2 ou 3 espèces de filtreurs
suspensivores et 2 espèces de déposivores (de surface et de subsurface) peuvent être sélectionnés.
En milieu côtier, le dispositif de suivi proposé dans ce rapport présente les mêmes objectifs et
méthodes que ceux proposés par le projet en attente de financement « OBservatoire Isotopique du
Benthos Côtier » (OBIBENT) dans le cadre de l'initiative structurante « Écosphère Continentale et
Côtière » (EC2CO). En ce sens, nous recommandons le financement de ce projet, ou mieux :
l’intégration des suivis qu’il préconise dans le programme de surveillance DCSMM. Ce projet propose
principalement deux axes de recherche, tous deux répondants aux besoins prioritaires de la T4 pour la
DCSMM. Le premier porte sur le regroupement dans une base unique de l'ensemble des données
isotopiques des stations marines. Le second vise à mettre en œuvre une stratégie de suivi pragmatique
(en particulier concernant le rapport effort d'échantillonnage/qualité de l'information) des signatures
isotopiques des consommateurs primaires benthiques. Ce suivi serait basé sur 5 espèces cibles par
station marine du réseau RESOMAR. L'objectif final de ce projet serait de proposer une stratégie de
suivi des signatures isotopiques des communautés benthiques côtières à l'échelle nationale. Le
financement de ce projet doit être évidemment encouragé pour répondre aux besoins de la DCSMM,
détaillés précédemment. A titre d’exemple, dans le Golfe de Gascogne, les espèces cibles seraient
parmi les suivantes : l’hydrobie Hydrobia ulvae, la littorine Littorina spp., l’huître Crasostrea gigas
(herboivores), la moule Mytilus spp., la palourde (suspensivores), l’arénicole Arenicola marina
(déposivore strict), et le scrobiculaire Scrobicularia plana (suspensivore/déposivore).
60
Pour les habitats du large (plateau continental et au-delà), un prélèvement annuel d’espèces benthiques
peut se faire à partir des chalutages des campagnes halieutiques, comme cela a déjà été le cas lors
d’études ponctuelles (p. ex. Le Loc'h et al., 2008; Chouvelon, 2011). A titre d’exemple, des
combinaisons d’espèces ont déjà été utilisées pour le plateau du Golfe de Gascogne (Nérot, 2011;
Chouvelon et al., 2012b) : Aequipecten opercularis, Pecten maximus, Venus casina (suspensivores) et
Scaphander lignarius (déposivore). Le même choix peut être fait pour les autres SRM.
IV.3.1.d.3. Consommateurs secondaires (poissons)
Modification de suivis :
Scénario minimal :
 A partir des campagnes halieutiques: Dans chaque SRM, suivre les signatures isotopiques des
4 espèces principales tous les ans, et des autres (qui une fois cumulées avec les 4 précédentes,
représentent 95 % de la biomasse des poissons) tous les 6 ans (roulement possible de 17 % de
ces espèces tous les ans).
Scénario intermédiaire :
 A partir des campagnes halieutiques: Dans chaque SRM, suivre les signatures isotopiques des
10 espèces principales tous les ans, et des autres (qui une fois cumulées avec les 10
précédentes, représentent 95 % de la biomasse des poissons) tous les 6 ans (roulement
possible de 17 % de ces espèces tous les ans).
Scénario optimal :
 A partir des campagnes halieutiques: Dans chaque SRM, suivre les signatures isotopiques des
principales espèces (qui représentent 95 % de la biomasse des poissons), tous les ans.
 Réaliser des analyses isotopiques sur les becs de céphalopodes et des otolithes de poissons
conservés.
Choix des tailles d’individus à échantillonner
Le régime alimentaire d’un individu évolue au cours de son développement (ontogénèse). Le niveau
trophique des poissons et leur signature isotopique évoluent donc en fonction de leur taille, ce qui se
vérifie beaucoup moins pour les invertébrés, sauf dans leurs premiers stades de vie. Pour obtenir des
échantillons représentatifs des espèces et comparables sur le long terme, un cadrage méthodologique
est donc nécessaire dans le choix des tailles des individus à échantillonner puis analyser. Plusieurs
possibilités existent, la dernière étant celle recommandée dans le cadre du PDS :
 Se baser sur la taille maximale (déterminée pour chaque espèce) ou 70% de la taille maximale
: en théorie il s’agit d’une solution optimale car elle permet d’apprécier le niveau trophique
d’individus adultes. En pratique, elle est trop rarement prélevée sur le terrain pour pouvoir
constituer obtenir des échantillons complets.
 Se baser sur la taille de passage à l’âge adulte (déterminée pour chaque espèce) : en théorie il
s’agit également d’une solution optimale pour les mêmes raisons que la précédente. En
pratique, les tailles de passage au stade adulte sont encore mal connues pour beaucoup
d’espèces.
61


Se baser sur la taille médiane des adultes (déterminée pour chaque espèce, sur les données des
10 dernières années) : la médiane permet de fixer la taille la plus répandue dans chaque
population et donc de faciliter l’échantillonnage. Cependant, là aussi il est difficile d’effectuer
ce calcul tant que le passage du stade juvénile à adulte n’est pas connu pour toutes les espèces.
Effectuer des échantillonnages et mesures sur plusieurs classes de tailles (en moyenne 3)
pour chaque espèce : cette méthode apporte une solution à tous les problèmes cités ci-dessus.
En contrepartie, elle demande plus d’effort d’échantillonnage. Il est préférable de l’adopter
quitte à réduire si nécessaire le nombre d’espèces à suivre.
Choix des espèces à échantillonner
Suivre l’évolution des compositions isotopiques et des niveaux trophiques de toutes les espèces
demanderait un investissement colossal sans garantie de résultats en termes de constructions
d’indicateurs pour le D4. Dans cet objectif, il est préférable de cibler un nombre réduit d’espèces et
d’effectuer leur suivi complet. La méthode proposée ici est de suivre cette évolution sur un nombre
réduit d’espèces, représentant 95% de la biomasse totale des poissons pêchés lors des campagnes
scientifiques, ce qui représente approximativement entre 20 et 30 espèces par sous région marine.
Pour le scénario minimal, afin de réduire l’investissement au minimum, une évaluation du niveau
trophique peut être réalisée chaque année sur une partie de ces espèces (différentes espèces chaque
année), de manière à arriver par roulement au bout de 6 ans (cycle DCSMM) à évaluer le niveau
trophique du total des espèces représentant 95% de la biomasse totale. Cette méthode permettrait
d’obtenir des tendances sur le long terme (20 à 30 ans). En revanche, plus ces espèces seront
fréquemment suivies, plus les tendances évolutives seront détectables à court terme (cf. scénarios
minimal, intermédiaire et optimal).
Dans tous les cas, il faut choisir en priorité les espèces à haut niveau trophique, car tout
changement survenant au sein d’un réseau trophique aura des répercussions avant tout sur ces groupes,
alors que le régime alimentaire des consommateurs primaires tels que la sardine ne va à priori pas
beaucoup varier.
Pour les mêmes raisons, le nombre de réplicats (nombre d’individus) à échantillonner dépend du
niveau trophique de l’espèce. La faible variation du régime alimentaire des consommateurs primaires
implique peu de variabilité dans leur niveau trophique et donc peu de réplicats. En contrepartie, une
population de prédateurs aura une hétérogénéité dans leurs histoires de vie et régimes alimentaires. Ils
nécessiteront donc plus de réplicats. Pour chaque sous-région marine, le suivi des signatures
isotopiques peut être effectué sur cette base :
 Faibles niveaux trophiques : 5 échantillons (individus adultes).
 Prédateurs : 5 à 10 échantillons (individus) par classe de taille (3 classes de taille en
moyenne).
Choix des sites et habitats
Compte tenu de la mobilité relativement forte des poissons, il n’est pas nécessaire de diviser ce suivi
en mozaïque d’habitats par sous-région marine. En revanche, dans le Golfe de Gascogne, au sein
d’une même espèce, il existe des disparités entre les signatures isotopiques des populations
échantillonnées au nord et au sud de l’estuaire de la Gironde, à cause de l’influence des eux
62
continentales (Chouvelon et al., 2012a). Cette disparité se retrouve très probablement sur les autres
SRM sous l’influence des apports continentaux.
En revanche, Au sein d’une même espèce, il y a peu de différénces dans les signatures isotopiques sur
un gradient côte-large, à l’exception de certaines espèces très côtières. Le suivi proposé ici étant
principalement ciblé sur les espèces du plateau continental, il n’est pas nécessaire de fragmenter le
suivi en plusieurs habitats selon ce gradient.
En conclusion, il est recommandé de simplement diviser le suivi des signatures isotopiques des
espèces poissons de chaque SRM en deux ensembles (est-ouest pour la Manche/Mer du Nord et
Méditerranée, nord-sud pour le Golfe de Gascogne).
Echantillons historiques
De longues séries de collecte d’otolithes de poissons et de becs de céphalopodes sont disponibles. Des
analyses de signatures isotopiques pourraient être effectuées sur ces échantillons afin de retracer le
niveau trophique de ces groupes sur le long terme. Ces données favoriseraient la recherche de points
de référence et le développement d’indicateurs du D4. Cela dit, les liens entre otolithes et régimes
alimentaires ne sont pas encore bien établis.
IV.3.1.d.4. Consommateurs supérieurs
Modification de suivis :
Scénario minimal :
 Suivre les signatures isotopiques tous les ans des principales espèces de prédateurs
supérieurs : échouages, captures occasionnelles (télémétrie, bagages, captures accidentelles).
De même que pour les consommateurs secondaires, aucun suivi des signatures isotopiques des
prédateurs supérieurs n’existe à ce jour. Pour détecter des changements rapides, un pas de temps court
(1 an) doit être respecté.
Cétacés et grands pélagiques :
L’analyse des signatures isotopiques des cétacés et des grands pélagiques peut se faire sur deux
sources d’échantillons essentielles, présentant chacune leurs avantages et inconvénients : les biopsies
sur des individus vivants et les tissus prélevés sur les individus échoués ou capturés accidentellement
(récupérés et conservés par le RNE).
Les biopsies permettent d’avoir une information au plus proche de la réalité (individus vivants) et sur
la localisation spatiale des individus échantillonnés (notée lors de la campagne). Cette méthode est
cependant lourde car elle nécessite une campagne dédiée et une autorisation légale. Quelques espèces
seulement (comme le rorqual, le globicéphale, le cachalot, les grands pélagiques en méditerranée ; le
grand dauphin dans le golfe Normand-Breton) font déjà l’objet de campagnes annuelles dans
lesquelles des biopsies sont faites, mais ces suivis restent marginaux.
63
Les analyses faites sur des individus échoués ou accidentellement capturés sont peu coûteuses car elles
ne requièrent pas de capture d’individus ni de sortie en mer. De plus, il y a déjà une banque de
prélèvements de tissus conservés qui peuvent être analysés pour reconstituer une série à long terme
(nécessaire pour la construction d’indicateurs et la recherche de points de référence). Peu d’individus
sont collectés chaque année (représentant approximativement moins de 300 échantillons). Un suivi
annuel basé sur la totalité de ces individus représente un investissement relativement faible en vue de
la potentielle importance de l’information reçue.
L’échantillonnage et les mesures des signatures des grands pélagiques sont soumis aux mêmes
contraintes que les poissons en ce qui concerne l’effet de leur taille (CF. IV.3.1.d.3. Consommateurs
secondaires « Choix des individus à échantillonner »).
Pinnipèdes :
Plusieurs types d’échantillons peuvent être utilisés pour un suivi isotopique. Les prélèvements sur des
animaux vivants non échoués restent compliqués, rares et l’exploitation de ces prélèvements ne peut
pas raisonnablement faire l’objet d’un programme au long cours (projets télémétriques au coup par
coup, exploitation des échantillons lorsqu’un nombre suffisant est obtenu). Les prélèvements sur des
individus échoués restent donc la cible prioritaire pour un suivi des signatures isotopiques des
pinnipèdes. Ces prélèvements concernent principalement le muscle (suivis temporels) et les vibrisses
(permettent de retracer la vie de l’animal et d’effectuer des comparaisons entre individus de différentes
colonies).
Oiseaux :
Il n’existe pas de suivi régulier des signatures isotopiques chez les oiseaux. Ce suivi peut être envisagé
à partir d’individus morts issus des programmes de marquage, des captures accidentelles (cf. ci-dessus,
« régimes alimentaires ») ou de l’utilisation des plumes collectées sur des colonies. Dans un premier
temps, ce suivi peut être réalisé sur des individus vivants issus de colonies bien connues pendant la
période de reproduction, ce qui ne nécessite pas d’effort de collecte particulier. Ces prélèvements
doivent être effectués sur des poussins (lors du bagae par exemple), car si les plumes sont
échantillonnées sur des individus adultes, elles pourraient renseigner sur l’état d’un écosystème
différent (lieu de croissance). La connaissance du cycle de mue des espèces permet de pallier à ce
problème, en sélectionnant les plumes dont la croissance se fait localement. Dans ce contexte, la
collecte de plumes sur des poussins avant leur envol est également à privilégier.
IV.3.2. Risques de limites techniques ou opérationnelles à
prendre en compte
Les protocoles des campagnes halieutiques sont déjà chargés en leur état actuel, et la place disponible
sur les bateaux est limitée. Effectuer les prélèvements de tissus nécessaires aux analyses isotopiques
demandera une organisation en amont qui considérera cette difficulté. Si les échantillonnages de tissus
ou d’organismes sont complexes sur les campagnes scientifiques, ces derniers peuvent être obtenus à
64
moindre coût via les campagnes OBSMER (observateurs embarqués sur les bateaux de pêche), mais là
aussi une organisation particulière en amont devra être faite pour évaluer la faisabilité du protocole.
Comme spécifié dans le texte, la conservation des échantillons est une étape primordiale dans
l’acquisition de données isotopiques. Il existe deux possibilités : la conservation de tissus au
congélateur, ou la conservation d’échantillons lyophilisés (ne nécessitant plus de congélation). Il est
judicieux de préconiser le stockage d’échantillons lyophilisés car il permet de s’affranchir des pertes
d’échantillons liées aux aléas électriques.
IV.3.3. Recommandations pour la gestion et la bancarisation des
données
(Cf. II.3.3)
Les données nationales sur l'isotopie sont à l'heure actuelle dispercées entre les stations marines. Il est
nécessaire dans un premier temps de bancariser ces données dans des bases de données structurées et
interopérables avec les bases nationales et internationales, comme cela a été proposé dans le cadre du
projet OBIBENT.
IV.3.4. Recommandations sur les acteurs, les opérateurs
potentiels
Contrairement à l’objet 1 du PDS, le suivi des signatures isotopiques peut difficilement faire appel à la
science participative, étant donné la complexité des méthodes requises.
Les programmes de suivi actuels peuvent fournir en quasi-totalité les échantillons nécessaires aux
méthodes proposées dans ce chapitre. A titre d’exemple, les laboratoires tels que le LIENSs à La
Rochelle, la station biologique de Roscoff, ou l’ISEM de Montpellier, ont les dispositifs et la capacité
d’accueil adéquats pour effectuer les analyses requises.
IV.3.5. Informations éventuelles sur les coûts
La table 4 présente une estimation des budgets annuels des recommandations (en matière de création
de suivis et de modification des suivis existants) pour l’objet 3 du PDS de la thématique 4.
A l’heure actuelle, les coûts de revient propres aux demandes de modifications et de créations de
dispositifs ne sont pas établis. Ce travail demande une étude approfondie car pour chaque paramètre,
ces coûts (personnels et matériels) dépendront du nombre de stations à échantillonner, du nombre de
réplicats à effectuer, ce qui n’est pas encore déterminé. De plus, le coût de chaque analyse dépendra de
l’opérateur choisi.
65
Table 4. Budgétisation des propositions spécifiques à la thématique 4 (objet 3).
N°
Propositions spécifiques au D4
7
Extension des suivis télémétriques de phoques aux colonies importantes
PDS
encore non traitées. Augmenter le nombre de phoques équipés de balises sur
les colonies les plus importantes.
Amélioration de la connaissance sur les zones d’alimentation des cétacés
PAC
teutophages
Localisation des principales zones d’alimentation des oiseaux limicoles.
PAC
8
9
PAC/PDS Scénario
Référents, contacts
potentiels
Intermédiaire PELAGIS (Cécile
Vincent)
Statut au
13/05/2013
Budgété
Minimal
Non budgété
PAC
PELAGIS (Jérôme
Spitz) / GIS3M
Minimal
Pierrick Bocher,
Emmanuel Caillot
Intermédiaire Pierrick Bocher,
Emmanuel Caillot
Intermédiaire Sylvain Bonhommeau
PDS
Minimal
PELAGIS (Jérôme
Sptiz)
Budgété
PDS
Intermédiaire PELAGIS (Jérôme
Sptiz)
Budgété
PDS
PDS
Intermédiaire PELAGIS, Jacques
Non budgété
Massé
Minimal
PELAGIS (Willy Dabin) Non budgété
PDS
Minimal
PELAGIS (Jérôme
Sptiz, Cécile Vincent)
Budgété
PDS
Minimal
-
Non budgété
PDS
Non budgété
PDS
Intermédiaire Pierrick Bocher,
Emmanuel Caillot
Minimal
Nicolas Savoye
PDS
Intermédiaire Nicolas Savoye
En cours
PDS
Optimal
Nicolas Savoye
En cours
PDS
Optimal
Nicolas Savoye
En cours
PDS
Minimal
Gauthier Schaal
Budgété
Suivi temporel au large : (inspiré de l’axe 2 du Projet OBIBENT) suivi annuel
PDS
des signatures isotopiques des consommateurs primaires benthiques (choix
de 5 espèces par SRM), prélevés lors des campagnes de chalutages
benthiques, sur une quinzaine de points de prélèvement répartis entre la côte
et le large.
Suivi temporel côtier en Bretagne : (= Axe 3 du Projet OBIBENT) suivi annuel PDS
simultané des signatures isotopiques sur des consommateurs primaires
benthiques (choix de 5 espèces), prélevés lors des suivis REBENT Bretagne.
Minimal
Gauthier Schaal
Budgété
Intermédiaire Gauthier Schaal
Budgété
PDS
Intermédiaire Gauthier Schaal
Budgété
PAC
Intermédiaire Gauthier Schaal
Budgété
PAC
Optimal
Gauthier Schaal
Budgété
PDS
Minimal
François Le Loc'h,
Tiphaine Chouvelon
Budgété
PDS
Intermédiaire François Le Loc'h,
Tiphaine Chouvelon
Budgété
PDS
Optimal
François Le Loc'h,
Tiphaine Chouvelon
Budgété
PDS
Minimal
PELAGIS / GIS3M
(Willy Dabin)
Budgété
Mise en place d’un dispositif de surveillance continue des principales zones
d’alimentation des oiseaux limicoles en lien avec les interactions humaines
11
Amélioration de la connaissance des zones d’alimentation des grands
pélagiques par satellite.
12a Évaluer de façon annuelle les valeurs énergétiques des principales espèces
récoltées (représentant 95 % de la biomasse totale) lors des campagnes de
chalutages pélagiques OU démersaux sur chaque façade.
12b Évaluer de façon annuelle les valeurs énergétiques des principales espèces
récoltées (représentant 95% de la biomasse totale) lors des campagnes de
chalutages pélagiques ET démersaux sur chaque façade.
13
Traiter les données relatives à la profondeur et à la structure des bancs,
issues des campagnes pélagiques sur chaque façade.
14
Pérenniser le suivi des échouages (RNE) qui ne bénéficie pas de financement
à long terme.
15
Assurer un cadrage scientifique et une augmentation de l’effort d’analyse des
échantillons récoltés et stockés (contenus stomacaux, fèces de pinnipèdes
frigorifiés)
16
Faire évoluer la réglementation des pêches pour que les oiseaux marins issus
de captures accidentelles soient conservés en vue d'une analyse de leur
régime alimentaire
17
Création d’un réseau d’étude et de suivi des régimes alimentaires des
limicoles
18
Suivis SOMLIT : pérenniser le suivi des signatures de la matière organique
particulaire (suivi temporel pélagique côtier).
19
Suivis SOMLIT : prélever régulièrement des échantillons de sédiment pour
effectuer des mesures isotopiques (suivi temporel benthique côtier).
20
Suivis REBENT et DCE : prélever des échantillons de sédiment pour effectuer
des mesures isotopiques (suivi spatial benthique côtier).
21
Campagnes halieutiques : prélever régulièrement des échantillons de
sédiment pour effectuer des mesures isotopiques (suivi temporel benthique du
large).
22
Suivi temporel côtier : (= Axe 2 du Projet OBIBENT) suivi annuel simultané
des signatures isotopiques des consommateurs primaires benthiques (choix
de 5 espèces par SRM), prélevés par les stations marines du RESOMAR.
10
23
24
25
Suivi spatial fin au large : suivi tous les 6 ans des signatures isotopiques des
consommateurs primaires benthiques (choix de 5 espèces par SRM),
prélevés lors des campagnes de chalutages benthiques, sur environ 150
points de prélèvement répartis entre la côte et le large.
26
(= Axe 1 du Projet OBIBENT) Création d’une base de données commune pour
les données isotopiques des stations marines.
27
Suivi temporel fin côtier : (= Axe 4 du Projet OBIBENT) suivi annuel fin des
signatures isotopiques des consommateurs primaires benthiques
(communauté entière), prélevés sur 4 points du suivi REBENT Bretagne.
28a A partir des campagnes halieutiques : Dans chaque SRM, suivi des
signatures isotopiques des principales espèces (qui représentent 95 % de la
biomasse des poissons), tous les 6 ans (roulement possible de 17 % des
espèces tous les ans).
28b A partir des campagnes halieutiques : Dans chaque SRM, suivre les
signatures isotopiques des 10 espèces principales tous les ans, et des
autres (qui une fois cumulées avec les 10 précédentes, représentent 95 % de
la biomasse des poissons) tous les 6 ans (roulement possible de 17 % de
ces espèces tous les ans).
28c A partir des campagnes halieutiques : Dans chaque SRM, suivre les
signatures isotopiques des principales espèces (qui représentent 95 % de la
biomasse des poissons), tous les ans.
29
Suivre les signatures isotopiques tous les ans des principales espèces de
prédateurs supérieurs : échouages, captures occasionnelles (télémétrie,
bagages de poussins, captures accidentelles).
66
PAC
Non budgété
Non budgété
Non budgété
En cours
7. Extension des suivis télémétriques de phoques aux colonies importantes
encore non traitées.
Plan d'échantillonnage (national, par an)
Sc. mini
Sc. inter
10
1
petit matériel et renouvellement des congélateurs, loupes
Nombre de sites supplémentaires à suivre
NB: une seule SRM est concernée (Manche / Mer du Nord)
Sc. opti
10
2
Equipement (national)
Quantité
10
pose de balises
20
Prix unitaire
3 500
Frais de fonctionnement (national, par an)
Quantité
Sc. inter
Sc. mini
Manipulations sur le terrain, petit matériel, frais de missions, frais
de transmission satellite
Sc. opti
1
Prix unitaire
2
10 000
Frais de personnels (national, par an)
temps de travail annuel (mois)
Grade
Chercheur (Encadrement scient.)
"Chercheur" comprend : conception, travail sur site, valorisation
Qté
Sc. mini
1
Sc. inter
Sc. opti
6
Coûts totaux (national, par an)
Sc. mini
Frais de fonctionnement
Frais de personnel technique
Investissement total par an, supplémentaire à l'existant (€)
Equipement, au départ (€)
Encadrement scientifique par an (€)
67
Sc. inter
10 000
0
10 000
Sc. opti
20 000
0
20 000
35 000
30 000
70 000
60 000
Charge
mensuelle
12
5 000
12. Suivi de la valeur énergétique des proies
Plan d'échantillonnage (national, par an)
petit matériel et renouvellement des congélateurs, loupes
Nombre d'habitats par SRM
Nombre de SRM par évaluation
Nombre d'évaluations par an
Sc. mini
15
2
3
1
Sc. inter
30
2
3
1
Sc. opti
Sc. mini
Sc. inter
Sc. opti
Frais de fonctionnement (national, par an)
Utilisation du calorimètre + consommables (Pour stations marines
déjà équipées d'un calorimètre)
Déplacement, hebergement, transport d'échantillon, plus collecte
d'une ou 2 espèces très côtière non couverte par les campagnes
halieutiques
12 000
18 000
9 000
9 000
Frais de personnels (national, par an)
temps de travail annuel (mois)
Charge
Grade
Qté
Sc. mini
Sc. inter
Sc. opti
mensuelle
Ingénieur
3
6
8
4 000
Chercheur (Encadrement scient.)
3
2
3
5 000
"Ingénieur" comprend : préparation des campagnes, 1 mois de mer, traitement échantillons, analyse échantillons, traitement des
données. Un ingénieur par sous-région marine.
"Chercheur" comprend : conception, supervision, valorisation. Un
chercheur par sous-région marine.
Coûts totaux (national, par an)
Frais de fonctionnement
Frais de personnel technique
Investissement par an, supplémentaire à l'existant (€)
Equipement, au départ (€)
Encadrement scientifique par an (€)
68
Sc. mini
21 000
72 000
93 000
Sc. inter
27 000
96 000
123 000
0
30 000
1
45 000
Sc. opti
15. Analyse des contenus stomacaux par le RNE + fécès de pinnipèdes sur
colonies
Frais de fonctionnement (national, par an)
Total
2 000
2 000
petit matériel et renouvellement des congélateurs, loupes
Missions
Frais de personnels (national, par an)
temps de travail annuel (mois)
Grade
Technicien
Chercheur (Encadrement scientifique)
"Technicien" comprend : échantillonnage, traitement échantillons
"Chercheur" comprend : conception, supervision, valorisation
Qté
1
1
Sc. mini
10
3
Sc. inter
Sc. inter
Sc. opti
Coûts totaux (national, par an)
Sc. mini
4 000
30 000
34 000
Frais de fonctionnement
Frais de personnel technique
Investissement total par an, supplémentaire à l'existant (€)
Equipement, au départ (€)
Encadrement scientifique par an (€)
0
15 000
69
Sc. opti
Charge
mensuelle
3 000
5 000
18. Signatures isotopiques de la MOP (côtier) sur suivis SOMLIT
Plan d'échantillonnage (national, par an)
Sc. mini
Nombre de filtres par station
Nombre de stations par échantillonnage
Nombre d'échantillonnages par an*
Nombre total de sorties en bateau (= nombre d'analyses)
* 2 échantillonnages par mois
Sc. inter
Sc. opti
1
12
24
288
Frais de fonctionnement (national, par an)
Quantité
prix unitaire Total
10
Prestations : coût par analyse (réplicat)
1
Consommables (par analyse) :
Filtre
Pilulier
Coût total par analyse
1
1
1
1
1
1
12
3
30
90
Consommables (national, par an) :
1L HCl fumant (en moyenne)
Autres frais (national, par an)
Missions
10
1 000
Frais de personnels (national, par an)
temps de travail annuel (mois)
Charge
Grade
Qté
Sc. mini
Sc. inter
Sc. opti
mensuelle
Technicien
2
20
3 000
Chercheur (Encadrement scient.)
1
3
5 000
"Technicien" comprend : préparation des missions, échant. sur bateau, conditionnement échant.
Le temps de travail est compté comme suit : 2 techniciens par sortie en bateau. Préparation + sortie + analyses = 2 j de travail par sortie
"Chercheur" comprend : conception, supervision, valorisation
Coûts totaux (national, par an)
Frais de fonctionnement
Frais de personnel technique
Investissement total par an, supplémentaire à l'existant (€)
Sc. mini
4 402
120 960
125 362
Equipement, au départ (€)
Encadrement scientifique par an (€)
0
15 000
70
Sc. inter
Sc. opti
19. Signatures isotopiques du sédiment (côtier) sur suivis SOMLIT
Plan d'échantillonnage (national, par an)
Sc. mini
Sc. inter
petit matériel et renouvellement des congélateurs, loupes
Nombre de stations par échantillonnage
Nombre d'échantillonnages par an*
Nombre total de sorties en bateau (= nombre d'analyses)
* 2 échantillonnages par mois
Sc. opti
1
12
24
288
Investisement matériel (national, au départ)
Matériel pour échantillonnage sédiment
Quantité
prix unitaire Total
env. 10
(selon navires)
1 000
10 000
Frais de fonctionnement (national, par an)
Quantité
prix unitaire Total
10
Prestations : coût par analyse (réplicat)
2
Consommables (par analyse) :
Pilulier
Coût total par analyse
1
1
1
21
30
3
90
Consommables (national, par an) :
1L HCl fumant (en moyenne)
Autres frais (national, par an)
Missions
20
1 000
Frais de personnels (national, par an)
temps de travail annuel (mois)
Charge
Grade
Qté
Sc. mini
Sc. inter
Sc. opti
mensuelle
Technicien
2
20
3 000
Chercheur (Encadrement scient.)
0
12
5 000
"Technicien" comprend : préparation des missions, échant. sur bateau, conditionnement échant.
Le temps de travail est compté comme suit : 2 techniciens par sortie en bateau. Préparation + sortie + analyses = 2 j de travail par sortie
"Chercheur" comprend : conception, supervision, valorisation
Coûts totaux (national, par an)
Sc. mini
Frais de fonctionnement
Frais de personnel technique
Investissement total par an, supplémentaire à l'existant (€)
Equipement, au départ (€)
Encadrement scientifique par an (€)
Sc. inter
6 994
120 960
127 954
10 000
15 000
71
Sc. opti
20. Signatures isotopiques du sédiment (côtier) sur suivis REBENT et DCE
Plan d'échantillonnage (national, par an)
Sc. mini
Sc. inter
Sc. opti
petit matériel et renouvellement des congélateurs, loupes
Nombre de stations par échantillonnage
Nombre d'échantillonnages par an
Nombre total d'analyses
1
100
1
100
Frais de fonctionnement (national, par an)
Quantité
prix unitaire Total
10
Prestations : coût par analyse (réplicat)
2
Consommables (par analyse) :
Pilulier
Coût total par analyse
1
1
1
21
30
3
90
Consommables (national, par an) :
1L HCl fumant (en moyenne)
Autres frais (national, par an)
Missions
20
1 000
Frais de personnels (national, par an)
temps de travail annuel (mois)
Charge
Grade
Qté
Sc. mini
Sc. inter
Sc. opti
mensuelle
Technicien
2
7
3 000
Chercheur (Encadrement scient.)
0
12
5 000
"Technicien" comprend : préparation des missions, échant. sur bateau, conditionnement échant. =2 j de travail par sortie
"Chercheur" comprend : conception, supervision, valorisation
Coûts totaux (national, par an)
Sc. mini
Frais de fonctionnement
Frais de personnel technique
Investissement total par an, supplémentaire à l'existant (€)
Equipement, au départ (€)
Encadrement scientifique par an (€)
Sc. inter
Sc. opti
3 140
42 000
45 140
0
15 000
72
21. Signatures isotopiques du sédiment (au large) sur campagnes halieutiques
Plan d'échantillonnage (national, par an)
Sc. mini
petit matériel et renouvellement des congélateurs, loupes
Nombre de stations par échantillonnage
Nombre d'échantillonnages par an
Nombre total d'analyses
Sc. inter
Sc. opti
1
150
1
150
Equipement (national, au départ)
Quantité
1
prix unitaire Total
1 000
1 000
Prestations : coût par analyse (réplicat)
2
prix unitaire Total
10
Consommables (par analyse) :
Pilulier
Coût total par analyse
1
1
1
21
3
30
90
Matériel pour échantillonnage sédiment
Frais de fonctionnement (national, par an)
Quantité
Consommables (national, par an) :
1L HCl fumant (en moyenne)
Autres frais (national, par an)
Missions
20
1 000
Frais de personnels (national, par an)
temps de travail annuel (mois)
Grade
Qté
Sc. mini
Sc. inter
Sc. opti
Technicien
2
0,07
Chercheur (Encadrement scient.)
0
12
"Technicien" comprend : préparation des missions, échant. sur bateau, conditionnement échant. =2 j de travail par sortie
"Chercheur" comprend : conception, supervision, valorisation
Coûts totaux (national, par an)
Sc. mini
4 165
420
4 585
Frais de fonctionnement
Frais de personnel technique
Investissement total par an, supplémentaire à l'existant (€)
Equipement, au départ (€)
Encadrement scientifique par an (€)
1 000
15 000
73
Sc. inter
Sc. opti
Charge
mensuelle
3 000
5 000
22. Signatures isotopiques du zoobenthos (côtier) par les stations marines du
RESOMAR
Source : Projet OBIBENT Axe 2
Plan d'échantillonnage (national, par an)
petit matériel et renouvellement des congélateurs, loupes
Sc. mini
Sc. inter
Nombre d'individus adultes par espèce
5
Nombre d'espèces par station*
7
Nombre de stations par évaluation
10
Nombre d'évaluations par an
1
Nombre total d'analyses
350
*N espèces = 5 zoo +1 source de nourriture benthique (2 analyses) ; x 5 réplicats
Sc. opti
Equipement (national, au départ)
Quantité
1
1
prix unitaire Total
2 000
2 000
400
400
Prestations : coût par analyse (réplicat)
1
prix unitaire Total
10
Consommables (par analyse)
(capsules en étain, filtres, réactifs)
Conditionnement des échant. lors des prélèvements
Coût total par analyse
1
1
1
1
1
1
12
1
2 000
2 000
Drague Rallier du Baty
Mortiers ultra-lisses et pilons
Frais de fonctionnement (national, par an)
Quantité
Frais de carburant et utilisation des navires (national, par an)
bateaux (stations marines)
Autres frais (national, par an)
Missions
10
1 000
Frais de personnels (national, par an)
temps de travail annuel (mois)
Grade
Qté
Sc. mini
Sc. inter
Technicien
1
1
Chercheur (Encadrement scient.)
1
1
"Technicien" comprend : préparation des missions, échant. sur bateau, conditionnement des échant.
"Chercheur" comprend : conception, supervision, valorisation
Coûts totaux (national, par an)
Sc. mini
7 025
3 000
10 025
Frais de fonctionnement
Frais de personnel technique
Investissement total par an, supplémentaire à l'existant (€)
Equipement, au départ (€)
Encadrement scientifique par an (€)
2 400
5 000
74
Sc. inter
Sc. opti
Sc. opti
Charge
mensuelle
3 000
5 000
23. Signatures isotopiques du zoobenthos (au large) sur campagnes
halieutiques (suivi temporel tous les ans)
Source : Projet OBIBENT Axe 2
Plan d'échantillonnage (national, par an)
petit matériel et renouvellement des congélateurs, loupes
Sc. mini
Sc. inter
Nombre d'individus adultes par espèce
5
Nombre d'espèces par station
8
Nombre de stations par évaluation
15
Nombre d'évaluations par an
1
Nombre total d'analyses
600
*N espèces = 5 zoo + 2 sources de nourriture (POM, 2 analyses sédiment) = 8 ; x5 réplicats
Sc. opti
Equipement (national, au départ)
Quantité
1
1
prix unitaire Total
2 000
2 000
400
400
Prestations : coût par analyse (réplicat)
1
prix unitaire Total
10
Consommables (par analyse)
(capsules en étain, filtres, réactifs)
Conditionnement des échant. lors des prélèvements
Coût total par analyse
1
1
Drague à pétoncle ou à coquille
Mortiers ultra-lisses et pilons
Frais de fonctionnement (national, par an)
Quantité
10
1
1
Autres frais (national, par an)
Missions
1
1
12
1 000
Frais de personnels (national, par an)
temps de travail annuel (mois)
Grade
Qté
Sc. mini
Sc. inter
Technicien
1
2
Chercheur (Encadrement scient.)
1
1
"Technicien" comprend : préparation des missions, échant. sur bateau, conditionnement des échant.
"Chercheur" comprend : conception, supervision, valorisation
Coûts totaux (national, par an)
Sc. mini
7 900
6 000
13 900
Frais de fonctionnement
Frais de personnel technique
Investissement total par an, supplémentaire à l'existant (€)
Equipement, au départ (€)
Encadrement scientifique par an (€)
2 400
5 000
75
Sc. inter
Sc. opti
Sc. opti
Charge
mensuelle
3 000
5 000
24. Signatures isotopiques du zoobenthos (côtier) sur suivi REBENT
Bretagne
Source : Projet OBIBENT Axe 3
Plan d'échantillonnage (national, par an)
petit matériel et renouvellement des congélateurs, loupes
Sc. mini Sc. inter
Sc. opti
Nombre d'individus adultes par espèce
5
Nombre d'espèces par station
8
Nombre de stations par évaluation
12
Nombre d'évaluations par an
1
Nombre total d'analyses
480
*N espèces = 5 zoo + 2 sources de nourriture (POM, 2 analyses sédiment) = 8 ; x5 réplicats
Equipement (national, au départ)
Quantité prix unitaire Total
1
2 000
2 000
1
400
400
Drague à pétoncle ou à coquille
Mortiers ultra-lisses et pilons
Frais de fonctionnement (national, par an)
Quantité prix unitaire Total
1
10
Prestations : coût par analyse (réplicat)
Consommables (par analyse)
(capsules en étain, filtres, réactifs)
Conditionnement des échant. lors des prélèvements
Coût total par analyse
1
1
10
1
1
Autres frais (national, par an)
Missions
1
1
12
1 000
Frais de personnels (national, par an)
temps de travail annuel (mois)
Grade
Qté
Sc. mini
Sc. inter
Sc. opti
Technicien
1
2
Chercheur (Encadrement scient.)
1
1
"Technicien" comprend : préparation des missions, échant. sur bateau, conditionnement des échant.
"Chercheur" comprend : conception, supervision, valorisation
Coûts totaux (national, par an)
Sc. mini
Frais de fonctionnement
Frais de personnel technique
Investissement total par an, supplémentaire à l'existant (€)
Equipement, au départ (€)
Encadrement scientifique par an (€)
Sc. inter
6 520
6 000
12 520
2 400
5 000
76
Sc. opti
Charge
mensuelle
3 000
5 000
25. Signatures isotopiques du zoobenthos (au large) sur campagnes
halieutiques (suivi spatial tous les 6 ans)
Source : Projet OBIBENT Axe 2
Plan d'échantillonnage (national, par an)
petit matériel et renouvellement des congélateurs, loupes
Sc. mini
Sc. inter
Sc. opti
Nombre d'individus adultes par espèce
5
Nombre d'espèces par station
8
Nombre de stations par évaluation
150
Nombre d'évaluations par an
0
Nombre total d'analyses
1 020
*N espèces = 5 zoo + 2 sources de nourriture (POM, 2 analyses sédiment) = 8 ; x5 réplicats
Equipement (national, au départ)
Quantité prix unitaire Total
1
2 000
2 000
1
400
400
Drague à pétoncle ou à coquille
Mortiers ultra-lisses et pilons
Frais de fonctionnement (national, par an)
Quantité prix unitaire Total
1
10
Prestations : coût par analyse (réplicat)
Consommables (par analyse)
(capsules en étain, filtres, réactifs)
Conditionnement des échant. lors des prélèvements
Coût total par analyse
1
1
10
1
1
Autres frais (national, par an)
Missions
1
1
12
1 000
Frais de personnels (national, par an)
temps de travail annuel (mois)
Grade
Qté
Sc. mini
Sc. inter
Sc. opti
Technicien
1
3
Chercheur (Encadrement scient.)
1
1
"Technicien" comprend : préparation des missions, échant. sur bateau, conditionnement des échant.
"Chercheur" comprend : conception, supervision, valorisation
Coûts totaux (national, par an)
Sc. mini
Frais de fonctionnement
Frais de personnel technique
Investissement total par an, supplémentaire à l'existant (€)
Equipement, au départ (€)
Encadrement scientifique par an (€)
Sc. inter
12 730
9 000
21 730
2 400
5 000
77
Sc. opti
Charge
mensuelle
3 000
5 000
26. Création base de données isotopie commune aux stations marines
Source : Projet OBIBENT Axe 1
Frais de fonctionnement (national, par an)
Total
petit matériel et renouvellement des congélateurs, loupes
binoculaires, etc.
1 000
Frais de personnels (national, par an)
temps de travail annuel (mois)
Grade
Ingénieur
Chercheur (Encadrement scient.)
"Ingénieur" comprend : création, gestion de la base de données
"Chercheur" comprend : conception, supervision, valorisation
Qté
Sc. mini Sc. inter Sc. opti
1
12
1
1
Coûts totaux (national, par an)
Frais de fonctionnement
Frais de personnel technique
Investissement total par an, supplémentaire à l'existant (€)
Equipement, au départ (€)
Encadrement scientifique par an (€)
Sc. mini Sc. inter Sc. opti
1 000
48 000
49 000
0
5 000
78
Charge
mensuelle
4 000
5 000
27. Signatures isotopiques du zoobenthos (côtier, suivi fin) sur suivi REBENT
Bretagne
Source : Projet OBIBENT Axe 4
Plan d'échantillonnage (national, par an)
petit matériel et renouvellement des congélateurs, loupes
Sc. mini
Sc. inter
Sc. opti
Nombre d'individus adultes par espèce
5
Nombre d'espèces par station
100
Nombre de stations par évaluation
4
Nombre d'évaluations par an
1
Nombre total d'analyses
2 000
*N espèces = toute la communauté zoo +1 source de nourriture benthique (2 analyses) ; x 5 réplicats
Equipement (national, au départ)
Quantité
1
1
prix unitaire Total
2 000
2 000
400
400
Prestations : coût par analyse (réplicat)
1
prix unitaire Total
10
Consommables (par analyse)
(capsules en étain, filtres, réactifs)
Conditionnement des échant. lors des prélèvements
Coût total par analyse
1
1
Drague Rallier du Baty
Mortiers ultra-lisses et pilons
Frais de fonctionnement (national, par an)
Quantité
1
1
Autres frais (national, par an)
Missions
10
1
1
12
1 000
Frais de personnels (national, par an)
temps de travail annuel (mois)
Grade
Qté
Sc. mini
Sc. inter
Technicien
1
Chercheur (Encadrement scient.)
1
"Technicien" comprend : préparation des missions, échant. sur bateau, conditionnement des échant.
"Chercheur" comprend : conception, supervision, valorisation
Coûts totaux (national, par an)
Sc. mini
Frais de fonctionnement
Frais de personnel technique
Investissement total par an, supplémentaire à l'existant (€)
Equipement, au départ (€)
Encadrement scientifique par an (€)
Sc. inter
Sc. opti
24 000
12 000
36 000
2 400
5 000
79
Sc. opti
Charge
mensuelle
4
3 000
1
5 000
28. Signatures isotopiques des poissons, sur campagnes halieutiques
Sources : thèse Le Loc'h, Thèse Chouvelon, Table A5-1 (p240), Chouvelon et al., 2012
Plan d'échantillonnage (national, par an)
petit matériel et renouvellement des congélateurs, loupes
Sc. mini
Sc. inter
Sc. opti
Nombre d'individus par classes de taille
5
5
5
Nombre de classes de taille par espèce
3
3
3
Nombre d'espèces par habitat
7
12
22
Nombre d'habitats par SRM
2
2
2
Nombre de SRM par évaluation
3
3
3
Nombre d'évaluations par an
1
1
1
Nombre total d'analyses
630
1 080
1 980
*Espèces considérées (env. 95% de la biomasse) : 8 téléostéens benthopélagiques, 8 téléostéens pélagiques, 6 céphalopodes
Frais de fonctionnement (national, par an)
Quantité
Prestations : coût par analyse (réplicat)
Consommables (par analyse)
piluliers, sachets, etc.
Coût total par analyse
Quantité
prix
Total
1
10
1
1
Autres frais (national, par an)
Missions
10
1
11
1 000
Frais de personnels (national, par an)
temps de travail annuel (mois)
Grade
Qté
Sc. mini
Sc. inter
Technicien
1
3
4
Chercheur (Encadrement scient.)
1
1
1
"Technicien" comprend : préparation des missions, échant. sur bateau, conditionnement des échant.
"Chercheur" comprend : conception, supervision, valorisation
Coûts totaux (national, par an)
Frais de fonctionnement
Frais de personnel technique
Investissement total par an, supplémentaire à l'existant (€)
Equipement, au départ (€)
Encadrement scientifique par an (€)
Sc. mini
Sc. inter
8 930
13 880
9 000
12 000
17 930
25 880
0
5 000
80
0
5 000
Sc. opti
23 780
24 000
47 780
0
5 000
Sc. opti
Charge
mensuelle
8
3 000
1
5 000
29. Signatures isotopiques des prédateurs supérieurs
Sources : Thèse Chouvelon, Table A5-1 (p240), Chouvelon et al., 2012
Plan d'échantillonnage (national, par an)
petit matériel et renouvellement des congélateurs, loupes
Nombre d'individus par espèce
Nombre d'espèces par habitat
Nombre d'habitats par SRM
Nombre de SRM par évaluation
Nombre d'évaluations par an
Nombre total d'analyses
*Espèces considérées (env. 95% de la biomasse) :
Sc. mini Sc. inter
10
10
1
3
1
300
Sc. opti
Frais de fonctionnement (national, par an)
Quantité
Prestations : coût par analyse (réplicat)
Consommables (par analyse)
piluliers, sachets, etc.
Coût total par analyse
Quantité
prix
Total
1
10
1
1
Autres frais (national, par an)
Missions
10
1
11
1 000
Frais de personnels (national, par an)
temps de travail annuel (mois)
Grade
Qté
Sc. mini Sc. inter
Technicien
1
2
Chercheur (Encadrement scient.)
1
1
"Technicien" comprend : préparation des missions, échant. sur bateau, conditionnement des échant.
"Chercheur" comprend : conception, supervision, valorisation
Coûts totaux (national, par an)
Frais de fonctionnement
Frais de personnel technique
Investissement total par an, supplémentaire à l'existant (€)
Equipement, au départ (€)
Encadrement scientifique par an (€)
Sc. mini Sc. inter
5 300
6 000
11 300
0
5 000
81
Sc. opti
Sc. opti
Charge
mensuelle
3 000
5 000
IV.3.6. Optimisation intra-thématique
L'amélioration des connaissances sur les régimes alimentaires est indispensable non seulement pour
identifier les liens et niveaux trophiques (ex. productivité des prédateurs supérieurs en relation de leur
proies, le MTI, etc.) mais aussi afin de pouvoir interpréter tous les autres indicateurs du D4. Les
paramètres de cet objet doivent donc être intégrés impérativement dans les programmes de suivis
existants, si possible.
IV.3.7. Optimisation inter-thématique
L’intérêt général du prélèvement de tissus intégré aux dispositifs de suivi dépasse largement celui de
l’étude des régimes alimentaires. Il concerne également les thématiques de la biodiversité, au travers
des analyses génétiques, et des contaminants dans les organismes.
IV.3.8. Optimisation communautaire
Cet objet ne fait actuellement pas partie des suivis internationaux.
82
V. Conclusion
V.1. Besoins en termes de paramètres pour la thématique T4
Une synthèse sur le niveau de renseignement des différents paramètres actuellement suivis, en
fonction des groupes biologiques considérés, est présentée sur la Fig. 8. Dans l’ensemble, les
paramètres de l’objet 2 et 3 sont les moins bien renseignés. Ce tableau montre aussi une forte
hétérogénéité du niveau de renseignement des paramètres entre les grands groupes biologiques. La
biomasse, par exemple, n’est actuellement pas considérée pour les macroinvertébrés. Aussi, aucun
suivi actuel de phytoplancton ne mesure la production.
Les consultations scientifiques ont souligné la nécessité de répondre aux besoins de recherche et
d’acquisition de connaissances sur les réseaux trophiques, en particulier concernant les aspects
fonctionnels très peu pris en compte jusqu'à présent. Un effort particulier devra être porté sur la
connaissance des régimes alimentaires et des liens trophiques entre les organismes afin de mieux
identifier les mécanismes de régulation et de perturbation des réseaux trophiques.
Il sera également nécessaire de « décloisonner » les thématiques de recherche et d'encourager les
approches transversales et les réseaux d’experts afin de faciliter le développement de nouveaux
indicateurs de réseaux trophiques. Un deuxième livrable traitera plus en détail de ces besoins de
recherche et d’acquisition de connaissances.
V.2. Besoins en termes de programmes de surveillance pour la
thématique T4
Un effort particulier doit être porté sur l'harmonisation des protocoles entre les programmes de suivis
et sur la structuration des plans d'échantillonnage à l'échelle des SRM. Afin d’obtenir des indicateurs
écosystémiques, des données issues des suivis intégratifs à travers plusieurs niveaux trophiques seront
préconisés.
Etant donné qu’il s'agit du premier cycle DCSMM, une phase de tests et d'optimisation est nécessaire
avant que les nouveaux dispositifs de collecte, et dans une moindre mesure les extensions de
dispositifs existants, soient opérationnels. Certains programmes de suivi déjà opérationnels
nécessiteront peu d’aménagements et pourront rapidement être mis en place. En revanche,
l’optimisation de la stratégie d’échantillonnage dépendra des connaissances à acquérir pour le
prochain cycle du PAMM. Par exemple, la variabilité intra-annuelle de certains paramètres n’est pas
connue et peut être supérieure à la variabilité interannuelle. Pour savoir si un suivi annuel est suffisant,
il faudra mettre en place un suivi saisonnier (programme de connaissance qui peut être limité dans
l’espace et le temps). Cette étape de développement de connaissances est indispensable avant la mise
en place d’un programme de surveillance, qui lui doit être pérenne.
83
Nano,pico et
microplancton
SOMLIT
Phytoplancton
RESOMAR
Phytoplancton
REPHY
Phytoplancton
Bouées
Mesozooplancton
SOMLIT
Mesozooplancton
RESOMAR
Macrozooplancton
RESOMAR
Macrozooplancton
Jellywatch, Opération Méduse
(Science participative)
Ichtyoplancton
Campagnes halieutiques
Ichtyoplancton
SOMLIT
Macrofaune benthique
REBENT-Bretagne
Macrofaune benthique
DCE
Macrofaune benthique
RESOMAR
Macrofaune benthique
OBIONE
Macrofaune benthique
Observatoire « Littoral,
limicoles et macrofaune benthique »
Macrofaune benthique
Suivis Granulats marins
Macrofaune benthique
Suivis IGA
Macrofaune benthique
Suivis PNMI
Megafaune benthique
Campagnes halieutiques
Macroflore benthique
REBENT-Bretagne
Macroflore benthique
DCE
Poissons démersaux
(espèces ciblées
uniquement)
Campagnes halieutiques (IBTS,
EVHOE, CGFS, MEDITS, ORHAGO)
Poissons pelagiques
(espèces ciblées
uniquement)
Campagnes halieutiques (IBTS,
PELGAS, MEDITS)
Oiseaux marins
Suivis colonies
Oiseaux marins
Observations campagnes halieutiques
Oiseaux marins
Observations aériennes
Mammiferes marins
Réseau National d'Echouages
Mammiferes marins
Suivis colonies
Mammiferes marins
Observations campagnes halieutiques
Mammiferes marins
Observations aériennes
Non ou très peu renseigné
Partiellement renseigné
Renseigné
Non applicable
Figure 8. Niveau de renseignement des paramètres utiles à la thématique 4 pour les principaux
dispositifs existants, d’après la méthode employée (sans tenir compte de la couverture spatiale et
temporelle).
84
Signatures isotopiques
Contenus stomacaux / Fèces
Valeur energetique des proies
Succès de reproduction
Production (primaire, et proxys)
Répartition (Aspect T4 : Zones
d'alimentation des prédateurs,
profondeur + densité des bancs
de petits pélagiques)
Composition taxonomique
Traits biologiques (Aspects T4)
Abondance
Dispositifs
Biomasse
Groupe
Tous les paramètres et les compartiments ne pourront pas être suivis au cours des campagnes
institutionnelles. Les espèces mobiles présentent une partie de l’année ne seront prises en compte que
si des campagnes dédiées sont organisées au cours de la période de présence de ces espèces (ex : suivi
aérien du thon rouge). Cela pose le problème d’évaluer différentes composantes d’un écosystème à
partir de protocoles et de méthodes différentes. La combinaison de jeux de données issues de
campagnes différentes utilisant des méthodes de prélèvement différentes (fiabilités variables) et
réalisées à des dates différentes peut rendre l’interprétation des résultats difficile.
Certains paramètres considérés par les indicateurs du D4 sont déjà considérés dans des suivis existants
au niveau communautaire suite aux demandes des directives européennes (Table 5). Par contre, la
fréquence temporelle et spatiale nécessitera une adaptation pour répondre aux demandes de la
DCSMM (Zampoukas et al., 2012). Par exemple, l’échantillonnage au large est actuellement
insuffisant. Aussi, pour certains groupes seulement les espèces menacées sont suivi (ex. oiseaux).
Cette synthèse montre aussi le manque général de suivis de zooplancton au niveau communautaire.
Table 5. Disponibilité et nécessité des paramètres de suivi pour les indicateurs D4 dans le cadre des
autres législations communautaires (Directive Cadre sur l'Eau (DCE), Directive Habitats-Faune
Flore (DHFF), Directive Oiseaux (DO), Politique Commune de la Pêche (PCP) et les conventions de
mer régionales (CMRs) : OSPAR pour l’Atlantique Nord Est et la convention de Barcelone pour la
Méditerranée. Informations reprises de Zampoukas et al. (2012).
Indicateurs D4
4.1.1 Performance des
prédateurs clés sur la base de
leur production par unité de
biomasse (Productivité))
Paramètres D4
WFD1
Succès de reproduction des
oiseaux marins
Production du phytoplancton
1
2
Abondance et biomasse de
phytoplancton
X
seulement en milieu côtier
seulement pour un nombre limité d’espèces
85
X
X
X
CMRs
X
X
Abondance des macroinvertébrés
benthiques
Abondances relatives des guildes
trophiques des poissons
CFP
X
4.2.1 Poissons de grande taille Taille des poissons
(en poids)
4.3.1 Tendance en matière
d’abondance des
espèces/groupes sélectionnés
importants sur le plan
fonctionnel
BD2
X
X
X
V.3. Besoins en termes d’analyse de données et de
bancarisation pour la thématique T4
La priorité absolue dans le cadre de l'élaboration du programme de surveillance (PDS) est de péréniser
les suivis existants mais également de mettre en place les moyens nécessaires pour l’analyse des
données nouvellement collectées. Par exemple, le renouvellement et la formation annuelle continue de
l'expertise taxonomique des différentes composantes des écosystèmes (phytoplancton, zooplancton,
invertébrés benthiques, grands prédateurs, etc.) semble dès à présent être un point crucial. Une
compétence de taxonomiste peut seulement être obtenue grâce à une formation uniforme à l'échelle de
la France. Dans cet objectif, un consortium national doit être mis en place pour former des nouveaux
taxonomistes à travers les différentes spécialités (plancton, benthos, etc.). Ainsi un transfert de
compétences en identification taxonomique correcte peut être assuré.
86
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for the Marine Strategy Framework Directive: Requirements and Options.
92
Annexe 1 : Ateliers et réunions ayant contribué aux
réflexions en vue de l’élaboration de ce rapport
Ateliers scientifiques









18 oct. 2012 : visioconférence sur les systèmes « haute-résolution » de suivi des masses d’eau
pélagiques
25 oct. 2012 : Atelier « Resomar – Benthos », Brest
25 oct. 2012 : Atelier « Resomar – Pelagos », Brest
5-6 nov. 2012 : Atelier « Poissons et Céphalopodes du Plateau Continental », Concarneau
13 nov. 2012 : Atelier « Oiseaux marins, Mammifères marins et tortues marines », Paris
17 déc. 2013 : atelier réseaux trophiques, groupe « poissons et céphalopodes », Sète
6 fév. 2013 : atelier réseaux trophiques, groupe « benthos », Gif-sur-Yvette
7 fév. 2013 : atelier réseaux trophiques, groupe « plancton », Gif-sur-Yvette
8 fév. 2013 : atelier réseaux trophiques, groupe « prédateurs supérieurs », Gif-sur-Yvette
Réunions Nationales DCSMM










20 avril 2012 : Première réunion du Comité de coordination technique pour l'élaboration
programme de surveillance DCSMM, Paris
31 mai 2012 : Groupe de Travail « Programme de surveillance » DCSMM, Paris
6 juin 2012 : réunion de travail inter-descripteurs (T1, T2, T4, T6, T7), Paris
11 juillet 2012 : Deuxième réunion Comité de coordination technique pour l'élaboration
programme de surveillance DCSMM, Paris
19 octobre 2012 : Comité de coordination technique élaboration du programme
surveillance DCSMM, Paris
19 octobre 2012 : Groupe de Travail « Programme de surveillance » DCSMM, Paris
12 décembre 2012 : Comité de coordination technique d’élaboration du programme
surveillance DCSMM, Paris
30 janvier 2013 : Comité de coordination technique d’élaboration du programme
surveillance DCSMM, Paris
31 janvier 2013 : Groupe de Travail « Programme de surveillance » DCSMM, Paris
1 février 2013 : réunion de travail inter-descripteurs (T1, T2, T4, T6, T7), Paris
du
du
de
de
de
Réunions Internationales
Depuis Juillet 2012, Nathalie Niquil (responsable D4 Golfe de Gascogne) et Isabelle Rombouts
(chargée de mission D4 Manche – Mer du Nord) ont animé le groupe d’experts réseaux trophiques
d’OSPAR/ ICG-COBAM. Grâce à cette responsabilité de coordination, une articulation étroite entre
les réflexions nationales et internationales s’est effectuée. L’objectif principal de ce groupe d’experts
était de proposer un set d’indicateurs communs à l’échelle de la région d’OSPAR et de préparer des
fiches techniques associées. Dans le cadre de ce travail, les coordinatrices ont organisé une
vidéoconférence le 13 Octobre 2012 afin de rassembler les experts réseaux trophiques des différents
Etat Membres. De plus, les coordinatrices ont participé régulièrement aux réunions d’ICG-COBAM en
Septembre 2012 (Aberdeen, Ecosse), Décembre 2012 (Bruxelles, Belgique) et Mars 2013 (Madrid,
Espagne).
93
94
Annexe 2 : Classification des espèces de poissons en
guildes trophiques (CIEM)
Trophic guilds to which Northeast Atlantic fish species were assigned based on their ontogenetic switches in diet. (Note that
a “Demersal piscivore” is a demersal fish that feeds on fish, not any predator feeding on demersal fish.)
Length (cm)
Common name
Scientific name
below
Trophic guild
Angler fish
Atlantic wolffish
Ballan wrasse
Bib
Black anglerfish
Black goby
Lophius piscatorius
Anarhichas lupus
Labrus bergylta
Trisopterus luscus
Lophius budegassa
Gobius niger
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
2.0-18
Demersal benthivore
Black-mouthed dogfish
Galeus melastomus
0-90
Demersal benthivore
Blonde ray
Raja brachyura
0-125
Demersal piscivore
Blue ling
Molva dypterygia
0-3
Pelagic planktivore
4
Demersal benthivore
5-155
Demersal piscivore
Blue whiting
Micromesistius poutassou
0-50
Pelagic planktivore
Bluemouth rockfish
Helicolenus dactylopterus
0-1
Pelagic planktivore
2.0-28
Demersal benthivore
29-47
Demersal piscivore
Bluntnose Sixgill Shark
Hexanchus griseus
0-65
Demersal piscivore
Boar fish
Capros aper
0-15
Pelagic planktivore
Bull-rout
Myoxocephalus scorpius
0-4
Pelagic planktivore
0.5-23
Demersal benthivore
24-60
Demersal piscivore
0-4
Pelagic planktivore
5.0-30
Demersal benthivore
0-3
Pelagic planktivore
4-250
Demersal piscivore
Butterfish
Pholis gunnellus
Cod
Gadus morhua
Common goby
Pomatoschistus microps
0-9
Demersal benthivore
Conger eel
Conger conger
0-14
Pelagic planktivore
15-150
Demersal benthivore
Cuckoo ray
Raja naevus
0-50
Demersal benthivore
51-75
Demersal piscivore
Dab
Limanda limanda
0-3
Pelagic planktivore
4.0-40
Demersal benthivore
Dragonet
Callionymus lyra
0-1
Pelagic planktivore
2.0-30
Demersal benthivore
95
European pilchard
Sardina pilchardus
0-28
Pelagic planktivore
Five-bearded rockling
Ciliata mustela
0-2
Pelagic planktivore
3.0-25
Demersal benthivore
0-2
Pelagic planktivore
3.0-60
Demersal benthivore
0-5
Pelagic planktivore
6.0-40
Demersal benthivore
0-2
Pelagic planktivore
Flounder
Platichthys flesus
Four-bearded rockling
Enchelyopus cimbrius
Four-spot megrim
Lepidorhombus boscii
3.0-40
Demersal benthivore
Garfish
Belone belone
0-93
Demersal benthivore
Goldsiny wrasse
Ctenolabrus rupestris
0-1
Pelagic planktivore
2.0-18
Demersal benthivore
Greater argentine
Argentina silus
19-70
Pelagic planktivore
Greater forkbeard
Phycis blennoides
0-3
Pelagic planktivore
4.0-21
Demersal benthivore
22-110
Demersal piscivore
0-3
Pelagic planktivore
4.0-40
Demersal piscivore
0-3
Pelagic planktivore
4.0-27
Demersal benthivore
28-60
Demersal piscivore
0-2
Pelagic planktivore
3.0-59
Demersal benthivore
60-112
Demersal piscivore
0-2
Pelagic planktivore
3.0-20
Demersal benthivore
21-140
Demersal piscivore
0-3
Pelagic planktivore
4.0-14
Demersal benthivore
15-80
Demersal piscivore
Greater sandeel
Hyperoplus lanceolatus
Grey gurnard
Eutrigla gurnardus
Haddock
Hake
Halibut
Melanogrammus aeglefinus
Merluccius merluccius
Reinhardtius hippoglossoides
Herring
Clupea harengus
0-45
Pelagic planktivore
Hollow snout grenadier
Caelorinchus caelorinchus
0-5
Pelagic planktivore
6.0-48
Demersal piscivore
Hooknose
Agonus cataphractus
0-2
Pelagic planktivore
3.0-21
Demersal benthivore
Horse mackerel
Trachurus trachurus
0-25
Pelagic planktivore
26-70
Pelagic piscivore
0-2
Pelagic planktivore
3.0-25
Demersal benthivore
0-8
Pelagic planktivore
9.0-90
Demersal piscivore
Imperial scaldfish
John Dory
Arnoglossus imperialis
Zeus faber
Lantern fish
Myctophum punctatum
0-11
Pelagic planktivore
Lemon sole
Microstomus kitt
0-4
Pelagic planktivore
5.0-65
Demersal benthivore
Lesser sandeel
Ammodytes tobianus
0-1
Pelagic planktivore
2.0-20
Demersal benthivore
Lesser spotted dogfish
Scyliorhinus canicula
0-100
Demersal benthivore
Ling
Molva molva
0-30
Pelagic planktivore
31-200
Demersal piscivore
96
Long rough dab
Hippoglossoides platessoides
Lumpsucker
Cyclopterus lumpus
Mackerel
Scomber scombrus
Megrim
Moustache sculpin
Norway pout
Lepidorhombus whiffiagonis
Triglops murrayi
Trisopterus esmarki
0-3
Pelagic planktivore
4.0-70
Demersal benthivore
0-5
Pelagic planktivore
6.0-61
Demersal benthivore
0-25
Pelagic planktivore
26-60
Pelagic piscivore
0-2
Pelagic planktivore
3.0-60
Demersal benthivore
0-2
Pelagic planktivore
3.0-40
Demersal benthivore
0-6
Pelagic planktivore
7.0-35
Demersal benthivore
Pearlside
Maurolicus muelleri
0-8
Pelagic planktivore
Plaice
Pleuronectes platessa
0-2
Pelagic planktivore
3.0-100
Demersal benthivore
Pollack
Pollachius pollachius
0-24
Pelagic planktivore
25-81
Demersal benthivore
0-3
Pelagic planktivore
4.0-30
Demersal benthivore
Poor -cod
Trisopterus minutus
Rabbit/ratfish
Chimaera monstrosa
0-150
Demersal benthivore
Red band fish
Cepola rubescens
0-3
Pelagic planktivore
4.0-80
Demersal benthivore
Redfish
Sebastes marinus
0-24
Pelagic planktivore
25-59
Demersal benthivore
60-100
Demersal piscivore
0-1
Pelagic planktivore
Rock gurnard
Trigloporus lastoviza
2.0-40
Demersal benthivore
Round skate
Rajella fyllae
0-60
Demersal benthivore
Roundnose grenadier
Coryphaenoides rupestris
0-1
Pelagic planktivore
2.0-110
Demersal benthivore
0-45
Pelagic planktivore
46-10
Demersal piscivore
0-25
Pelagic planktivore
26-150
Pelagic piscivore
Saithe
Salmon
Pollachius virens
Salmo salar
Sand goby
Pomatoschistus minutus
0-11
Demersal benthivore
Sand sole
Pegusa lascaris
0-2
Pelagic planktivore
3.0-40
Demersal benthivore
0-1
Pelagic planktivore
2.0-25
Demersal benthivore
0-1
Pelagic planktivore
2.0-60
Demersal benthivore
0-2
Pelagic planktivore
3.0-12
Demersal benthivore
0-15
Pelagic planktivore
16.0-140
Pelagic piscivore
0-64
Demersal benthivore
65-91
Pelagic piscivore
0-164
Demersal benthivore
0-2
Pelagic planktivore
Scaldfish
Sea scorpion
Sea snail
Sea trout
Arnoglossus laterna
Taurulus bubalis
Liparis montagui
Salmo trutta
Small-eyed ray
Raja microocellata
Smooth hound
Mustelus mustelus
Sole
Solea solea
97
Solenette
Spotted Dragonet
Buglossidium luteum
Callionymus maculatus
.0-70
Demersal benthivore
0-1
Pelagic planktivore
2.0-15
Demersal benthivore
0-2
Pelagic planktivore
3.0-16
Demersal benthivore
Spotted ray
Raja montagui
0-50
Demersal benthivore
Spotted wolfish
Anarhichas minor
0-4
Pelagic planktivore
5.0-100
Demersal benthivore
101-150
Demersal piscivore
Sprat
Sprattus sprattus
0-16
Pelagic piscivore
Spurdog
Squalus acanthias
0-60
Demersal benthivore
61-120
Demersal piscivore
0-41
Demersal benthivore
42-100
Demersal piscivore
Starry ray
Raja radiata
Starry smooth hound
Mustelus asterias
0-140
Demersal benthivore
Sting ray
Dasyatis pastinaca
0-100
Demersal benthivore
Striped red mullet
Mullus surmuletus
0-5
Pelagic planktivore
6.0-21
Demersal benthivore
Thickback sole
Microchirus variegatus
0-2
Pelagic planktivore
3.0-35
Demersal benthivore
Thornback ray
Raja clavata
0-50
Demersal benthivore
51-139
Demersal piscivore
Thorny skate
Amblyraja radiata
0-105
Demersal benthivore
Three-bearded rockling
Gaidroparus vulgaris
0-5
Pelagic planktivore
6.0-60
Demersal benthivore
0-2
Pelagic planktivore
Three-bearded rockling
Gaidropsarus vulgaris
3.0-60
Demersal benthivore
Tope
Galeorhinus galeus
0-193
Demersal piscivore
Turbot
Psetta maxima
0-3
Pelagic planktivore
4.0-22
Demersal benthivore
23.0-82
Demersal piscivore
0-5
Pelagic planktivore
6.0-100
Demersal piscivore
0-20
Pelagic planktivore
21-60
Demersal piscivore
0-5
Pelagic planktivore
6.0-20
Demersal benthivore
21.0-70
Demersal piscivore
0-6
Pelagic planktivore
7.0-60
Demersal benthivore
Tusk
Brosme brosme
Velvet belly latern shark
Etmopterus spinax
Whiting
Merlangius merlangus
Witch
Glyptocephalus cynoglossus
98
Annexe 3 : Fiches techniques des indicateurs
communs proposés par le groupe d’experts
« Réseaux trophiques » d’OSPAR/ICG-COBAM
(extrait du document BDC 13/4/2 Add.1-E)
Agenda Item 4
BDC 13/4/2 Add.1-E
English only
OSPAR Convention for the Protection of the Marine Environment of the North-East Atlantic
Meeting of the Biodiversity Committee (BDC)
Hell: 11-15 February 2013
Report by ICG-COBAM on the development of an
OSPAR common set of biodiversity indicators
Part C: Technical Specifications
Prepared by the OSPAR Intersessional Correspondence Group on the Coordination of Biodiversity
Assessment and Monitoring (ICG-COBAM)
This is the third part to the document presented as BDC 13/4/2. It contains detailed information
on each of the proposed common indicators.
99
Food webs
Number
Previous
code*
Indicator
Category
FW-1
NA
Reproductive success of marine birds in relation to food availability
Core
FW-2
NA
Production of phytoplankton
Core
FW-3
NA
Size composition in fish communities (LFI)
Core
FW-4
NA
Changes in average trophic level of marine predators (cf MTI)
Core
FW-5
NA
Change of plankton functional types (life form) index Ratio between: Gelatinous zooplankton
& Fish larvae, Copepods & Phytoplankton; Holoplankton & Meroplankton
Core
FW-6
NA
Biomass, species composition and spatial distribution of zooplankton
Candidate
FW-7
NA
Fish biomass and abundance of dietary functional groups
Candidate
FW-8
NA
Changes in average faunal biomass per trophic level (Biomass Trophic Spectrum)
Candidate
FW-9
NA
Ecological Network Analysis indicator (p. ex. trophic efficiency, flow diversity)
Candidate
Reproductive success of marine birds in relation to food availability
1. Indicator
Name: Reproductive success of marine birds in relation to food availability
Code: FW-1 (NA)
Proposed to BDC 2013 as: Core indicator
State of methodological development:
Development step
Defined
Indicator metrics
Yes
Ecosystem components attributed (species/habitat types)
Partially
Applicability to sub-regions
Yes
Assessment scales
Yes
Monitoring parameter
Yes
Monitoring frequency
Yes
2. Appropriateness of the indicator
Biodiversity component: Marine Birds
MSFD criterion: 4.1 Productivity (production per unit biomass) of key species or trophic groups
100
MSFD indicator: 4.1.1 Performance of key predator species (mammals, seabirds) using their
production per unit biomass (productivity)
Sensitivity
to
specific
Relevance
to
Practicable
management measures
pressures
Applicable
Number of CPs
Consensus
across
reporting/using
among CPs on
region
the
usefulness
(n=9)
indicator
as
part of a region
wide set (n=8)
8
High - Sensitive to
changes in prey
availability, human
disturbance,
contaminants and
predation.
High Depends on cause
of changes to prey
availability (if fishing high; if climate-low).
High
for
human
disturbance,
contaminants*
and
predation
(*in combination with
TMAP-monitoring
of
contaminants in bird
eggs)
Data on breeding
success
for
some
species
widely available;
for other species
only available for
parts of subregions
(e.g.
Wadden Sea).
8
Yes
Marine birds can be highly sensitive to changes in the abundance and diversity of their primary prey,
whether driven by climate, exploitation, or both (Ainley and Blight 2009, Cury et al. 2011, Montevecchi
2007, Frederiksen et al. 2007). The indicator is intended to complement another proposed indicator on
annual breeding success of kittiwakes in relation to sandeel availability (under 1.3.1), in order to keep
a watching-brief on the population condition of other species.
Abrupt declines in prey abundance may result in reduced marine bird breeding performance. A key
point that underlines the limits of this indicator is that unless predators are actually food limited, then
variation in predator performance will infer little about food web processes in lower trophic levels, and
as such would not be appropriate for use as a food web indicator (Rombouts et al., in press).
The responses to declining prey may be slow and non-linear (Asseburg et al., 2006; Croxall et al.,
1999; Furness and Tasker, 2000; Piatt et al., 2007). Many marine bird species are able to switch to
alternative prey, and breeding success can recover after a few years (Asseburg et al., 2006;
Chiaradia, 2010). So, ideally, if a bird species were to be selected as a food web indicator, the
predator should have little alternative prey available in the environment so that the indicator can be
linked more easily to the actual declining prey (Danhärdt et al., 2011; Furness and Tasker, 2000).
Since only few species will correspond to these criteria, the selection of dietary groups (p. ex. benthic
intertidal feeders, surface fish eaters, deep divers, etc.) is likely to be more robust than the use of
indicator species as a food web indicator.
3. Parameter/metric
‘Annual colony failure rate’ i.e. the percentage of colonies failing per year, per species (from Cook et
al. 2012).
101
Cook et al. (2012) considered a colony to have failed if the annual mean breeding success was 0.1
chicks fledged per nest or less. The appropriateness of their definition of colony failure needs further
assessment. Although it flags up extreme breeding failure, it is not clear if this would exclude relatively
poor breeding years for some areas and for some species.
The indicator is to be derived from data on annual mean breeding success (no. chicks fledged per
pair) of marine bird species at colonies and in survey plots throughout the NE Atlantic. A separate
indicator should be constructed for each species in each sub-region. Depending in species and area,
the parameter may be derived from data hatching success (i.e. number of eggs hatched per pair).
In this context, ‘marine birds’ include the following taxonomic groups that are commonly aggregated as
‘waterbirds’ and ‘seabirds’:
Waterbirds: shorebirds (order Charadriiformes); ducks, geese and swans (Anseriformes); divers
(Gaviiformes); and grebes (Podicipediformes);
Seabirds: petrels and shearwaters (Procellariiformes); gannets and cormorants (Pelecaniformes);
skuas, gulls, terns and auks (Charadriiformes).
Species selected for this indicator should be sensitive to changes in pressures such as anthropogenic
impacts on their food supply, predation by non-indigenous species, disturbance and contaminants see Furness & Tasker (2000) who applied criteria to identify the most sensitive seabird species (Table
1, in Tech Spec Birds) and Koffijberg et al. (2011) who identified species for the Wadden Sea (Table
2, in Tech Spec Birds).
The indicators for each species are constructed from a time-series of annual estimates of breeding
success at a sample of colonies. Not all the colonies in the sample will have been observed every year
in the times-series. Missing annual observations can be predicted by models: Cook et al. (2012) used
a Generalised Linear Model (GLM) framework with a binomial error structure. Breeding success for
each colony in each year was calculated, and where this value was below 0.1 chicks per nest, the
colony was assessed as having failed in that year. Breeding success or failure was modelled in
relation to year and site, to account for the fact that. The coefficient for each year was then taken to
represent the probability of breeding failure occurring at any given site within that calendar year. Year
was fitted as a fixed effect factor, rather than a random effect so that the coefficients would not be
constrained to follow a normal distribution.
These models were used to estimate the annual colony failure rate (i.e. proportion of colonies in a
sample that had annual breeding success of 0.1 or less chicks fledged per pair ) for each of 17
species during 1986-2010 (data from UK Seabird Monitoring Programme). Of these 17 species, five
were selected for the indicator for the Greater North Sea (Kittiwake, Little Tern, Sandwich Tern,
Common Tern and Arctic Tern) and eight for the Celtic seas indicator (Kittiwake, Common and Arctic
Terns [both subject to improved monitoring], Lesser Black-backed Gull and Herring Gull), on the basis
of a) sufficient data to construct a robust failure rate model that accurately predicted observed failure
rates; and of b) high or moderate sensitivity to reductions in sandeel abundance, as quantified marine
bird by Furness & Tasker (2000) (Table 1, in Tech Spec Birds). Arctic skua was omitted from the
Greater North Sea indicator because of its limited distribution in this sub-region.
4. Baseline and Reference level
Complex baseline data for species, colonies and divisions of sub-regions are available.
5. Setting of GES boundaries / targets
The target proposed by the UK for the indicator is:
102
Criterion level target (1.3): Widespread seabird colony breeding failures should occur rarely in other
species that are sensitive to changes in food availability.
The criterion target will be assessed on the basis of the number of species achieving species specific
supporting
targets:
The
annual
percentage
of
colonies
experiencing
breeding
failure does not exceed the mean percentage of colonies failing over the preceding 15 years, or 5%,
whichever value is greater, in more than three years out of six.
The aim of the target is to ensure that only a small proportion of colonies fail per year, probably due to
local problems, rather than any large scale anthropogenic impact. The aim of the target of 3 years out
of six is to ensure that the cumulative effect of successive failures does not have a significant impact
on recruitment into the regional population. Cook et al. (2012) tested various target thresholds on each
species indicator of annual colony failure rate. They found that some species e.g. terns, experience
breeding failure on a regular basis, others e.g. auks, rarely fail to breed. The threshold of the 15-year
mean breeding failure rate was appropriate for species that regularly failed to breed, while a fixed
threshold of 5% was appropriate for highlighting failures in species that rarely fail.
Further work is required to investigate how applicable these targets are to other species and other
areas in the NE Atlantic Targets for other species and possibly for other ecological units or divisions of
sub-regions would need to be developed.
6. Spatial scope
Breeding success of marine birds is monitored at colonies of a number of species throughout the NE
Atlantic (see ICES 2007). Further work is needed to determine if the development of this indicator at
the sub-regional scale will be restricted by lack of monitoring or data availability.
Hatching and fledging success is monitored for a selection of species breeding on soft coasts and
islands e.g. in the Wadden Sea region. Monitoring is carried out on survey plots in colonies and for
non-colony breeding shorebirds. Further work is needed to develop this indicator at the sub-regional
scale.
7. Monitoring requirements
The frequency at which data should be collected,
annually
Walsh et. Al. 1995; for Wadden Sea Koffijberg et. Al.
The monitoring method,
2011
National Monitoring Schemes in the Wadden Sea
Who is responsible for the monitoring,
within the Trilateral Monitoring and Assessment
Programme (TMAP)
number required could be provided following further
Minimal required amount of monitoring locations.
analysis of existing data
Most
countries
in
the
region collect
breeding
productivity data on marine bird species. Further work
Does the required monitoring already exist?
required to determine if sufficient data are collected by
each country to construct indicators for relevant
species in each sub-region.
8. Reporting
103
Targets can be updated on an annual basis. Cook et al. (2012) suggested a colour-coded alerts
system, which enables an early warning that targets may not be met in subsequent years and may
enable pre-emptive measures to be applied.
Breeding failure Alerts coding (see Table 2, in Tech Spec Birds, from Cook et al. 2012):
“red alert” when target is exceeded in four or more of the preceding six years;
“amber alert” when target is exceeded in three of the preceding six years;
"green alert" when target is exceeded in less than three years of the preceding six.
Because of uncertainties with the definition of breeding failure (see above) “green” would not
necessarily mean that breeding success is sustainable for the given species. Further work is
necessary to make this system more robust.
Data needs to be collated centrally from CPs (at least at a sub-regional scale) and then analysed to
produce indices, which can then be assessed against targets.
In comparison to B-3 indicator, the food-web indicator should be reported per trophic group instead of
per species.
9. Resources needed
Most countries in the region collect breeding productivity data on marine bird species. Several
countries have nationally co-ordinated monitoring schemes and national databases. Further work
required to determine if sufficient data are collected by each country to construct indicators for relevant
species in each sub-region. Monitoring in some countries may need to be expanded to construct a
robust indicator.
Monitoring breeding success is more straightforward in some species than others, so species-specific
methods have been designed and are widely used (see e.g. Walsh et al. 1995). Generally monitoring
is conducted by observing a sample of nests within a colony and recording progress from laying,
hatching and fledging. This requires one or two observers visiting a colony several times during the
breeding season (i.e. usually May-Aug, but varies with species). Resources required for these visits
are dependent on how remote the colony is i.e. colonies on uninhabited remote offshore islands are
more expensive to monitor than colonies on mainland coasts. Monitoring costs in most countries are
minimised by using volunteer observers, but professional observers are sometimes used to monitor
some colonies – usually those on remote offshore islands. Hence, monitoring costs will vary between
countries depending on the number of colonies to be monitored, the accessibility of these colonies and
on how much of the monitoring can be done by volunteers.
A centrally funded annual analysis and collation is required: There is a need to nominate data
custodians and analysts. This could be one CP per sub-region or a coordinating group for an
ecological unit such as the Wadden Sea.
10. Further work
In order to apply this indicator to evaluate food web functioning, the predator-prey relationships
involved need to be adequately understood (Rombouts et al., in press). As a result, dietary groups of
birds could be selected, e.g. benthivores, piscivores, etc. to calculate the indicator for food webs.
Further development of this indicator is currently underway in the ICES Working Group on Seabird
Ecology.
104
To calibrate the predator performance-prey intake relationship, it is important to understand the way
that prey consumption is affected by changes in the abundances of all potential prey species and
therefore, some information on prey abundance will be required (Asseburg et al. 2006). These could
be obtained from prey abundance estimates from fish species indicators. In turn, the variability in prey
consumption can be assessed from stomach flushing and stable isotope analyses to provide indirect
information on the trophic structure of the food web (Chiaradia et al. 2010). However, currently, this
type of data is not collected routinely.
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predators and its implications for the monitoring of marine ecosystems. In: Top predators in marine
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Chiaradia, A., Forero, M.G., Hobson, K.A., Cullen, J.M. 2010. Changes in diet and trophic position of a
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Danhärdt, A., Fresemann, T., Becker, P.H. 2011. To eat or to feed? Prey utilization of Common Terns
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Furness RW and ML Tasker 2000. Seabird-fishery interactions: quantifying the sensitivity of seabirds
to reductions in sandeel abundance, and identification of key areas for sensitive seabirds in the North
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105
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Peterborough.
Production of phytoplankton
1. Indicator
Name: Production of phytoplankton
Code: FW-2 (NA)
Proposed to BDC 2013 as: Core indicator
State of methodological development:
Development step
Defined
Indicator metrics
Yes
Ecosystem components attributed (species/habitat types)
Yes
Applicability to sub-regions
Yes
Assessment scales
Yes
Monitoring parameter
Yes
Monitoring frequency
Yes
2. Appropriateness of the indicator
Biodiversity component: Phytoplankton
MSFD criterion: 4.1 Productivity of key species or trophic groups
MSFD indicator: NA
Sensitivity
to
Relevance
specific
management
pressures
measures
to
Practicable
Applicable
Number
across region
reporting/using
of
CPs
Consensus
among CPs on
the indicator (n=9)
usefulness
as
part of a region
wide set (n=8)
Highly
but
specific
responds
sensitive
high
High
high
7
7
medium
–
to
multiple pressures
Phytoplankton metrics are currently being applied in the Water Framework Directive as indicators of
habitat quality, however, whilst promising, further development is needed for their application as food
web indicators. The proposed indicator “Production of phytoplankton” is not operational.
106
The phytoplankton production indicator is not very specific since it can respond to multiple pressures
(hydrological changes, contaminants, nutrient inputs and climate change). However, phytoplankton
groups have fast turnover rates and therefore respond rapidly to anthropogenic pressures. The
indicator is highly sensitive and can be useful as an early warning indicator of direct pressures on the
food web from e.g. waste water discharge, agricultural practices, etc. Moreover, the indicator can be
used to interpret changes in higher trophic levels that are not related to top-down pressures (e.g.
selective extraction).
The indicator is practicable since the metrics could be collected during existing monitoring
programmes and therefore, additional costs for monitoring will be minimal.
3. Parameter/metric
Several phytoplankton biomass indicators exist (e.g. biovolume, species composition, etc.), however,
in a food web context, primary production is likely to be the most appropriate measure since it is a flux
indicator of the potential for higher trophic levels to produce biomass. Moreover, considering primary
production at different size ranges could provide information on the trophic efficiency between different
parts of the food web. Other parameters, such as chlorophyll biomass and oxygen concentration could
be used in addition to primary production so that the impacts of pressures could be more easily
interpreted.
4. Baseline and Reference level
Baselines have not been defined yet. The collection of long-term time series of primary production and
oxygen concentrations will help establish a seasonal pattern of reference (as an example see Boalch
et al., 1978; Boalch, 1987). Upper limits of primary production will be set on an annual basis and on
the basis of seasonal events (type spring bloom).
5. Setting of GES boundaries / targets
Targets have not been clearly defined yet. The setting of targets should be done separately for coastal
and offshore systems. Coastal systems are indeed more vulnerable because of a generally lower
water turnover rate than that of offshore systems. Biomass and production thresholds should not be
set too low because these parameters also measure the capacity of ecosystems to generate and
sustain resources, either through fishing or through shellfish aquaculture. As an indicator of habitat
quality, the annual primary production should probably not exceed 300 g C m–2 yr–1 for coastal
systems and daily values should probably be less than 2 or 3 g C m–2 day–1 at the time of
phytoplankton blooms (these values should be lower for offshore regions that are generally much less
naturally fertilized). In terms of biomass, chlorophyll thresholds should probably be set at > 30 g L –1 for
coastal ecosystems (much less for offshore regions) but this value could be significantly different
between different locations and need to be adjusted.
6. Spatial scope
The metric should be adjusted according to the type of ecosystem and probably locally given the
diverse capabilities of the respective environments.
7. Monitoring requirements
Currently, monitoring is focused on chlorophyll biomass and very few long-term time-series of primary
production and sites that track the seasonal evolution of primary production exist. A good example,
however, are the coastal and the open shelf stations, L4 and E1, in the western English Channel that
has been monitored more or less regularly on a monthly basis using the research vessels of the
Plymouth
Marine
Laboratory
and
the
Marine
Biological
Association,
UK
(www.westernchannelobservatory.org.uk/data.php). Similar monitoring systems, such as the
SOMLIT network of marine stations along the French coast, could be established to
107
incorporate the measurement of primary production in parallel to the existing collection of other
parameters of phytoplankton. In any case, it will be essential to establish a standardized protocol for
data collection and analysis between Member States to facilitate a regional evaluation of GES.
8. Reporting
Annual reports will establish the first reference seasonal patterns in different observation points
selected by the Member States. In a second time, probably with maturity longer than 5 years,
management actions should be undertaken if a drift of a given ecosystem is observed.
9. Resources needed
The metrics could be collected during existing monitoring programmes and therefore, costs for
additional monitoring will be minimal. Costs of analyses should be refined but are about 20 euros
maximum per sample in terms of material needed (for the 13C methodology). Based on a bi-monthly
monitoring of surface water, the cost per station should not exceed 500 euros (excl. personnel and
travel costs).
10. Further work
Throughout the OSPAR region, many monitoring sites collect data on chlorophyll biomass but very
few sites track the seasonal evolution of primary production. This parameter can now be measured
under safe experimental conditions using the stable isotope 13C. The latter is an essential parameter
to assess food web functioning and to evaluate the potential impacts of bottom-up pressures on higher
trophic levels of the food web. In order to advance the development of food web indicators, there is a
general need to coordinate data collection across trophic levels over a large spatial and temporal
extent.
Further work is needed to establish appropriate targets for the phytoplankton production indicator in a
food web context. In setting those targets, the resilience capacity of the impacted systems should also
be taken into account. Firstly, however, a comprehensive study of primary production rates across
different ecosystems of the OSPAR region and the link with higher trophic levels will be needed. Many
investigators have examined ratios between fishery yield/landings from an ecosystem and the
underlying primary production across ecosystems (Rogers et al., 2010) and some consistency in this
ratio certainly exists (Nixon 1988; Iverson, 1990; Chassot et al., 2007; Gaichas et al., 2009).
A similar promising indicator for food web efficiency at the base of the food web measures the relative
flow of biomass in the food web through the microbial heterotrophic component (Turley et al. 2000).
The measure is based on bacterial community biomass production (e.g. 3H-thymidine uptake) relative
to autotrophic planktonic primary production (e.g. 14HCO3- uptake method) (Turley et al. 2000). Since
this indicator has relevance for fish yield, sediment flux and thereby also benthic production, further
development and evaluation is highly recommended (Rogers et al., 2010). Methods can be used in
routine monitoring programs at reasonable cost and with good spatio-temporal coverage.
References
Boalch G.T., Harbour D.S., Butler E.I. (1978). Seasonal phytoplankton production in the western
English Channel 1964-1974. Journal of the Marine Biological Association of the United Kingdom 58,
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Boalch, G.T. (1987). Changes in the phytoplankton of the Western English Channel in recent years.
British Phycological Journal 22 (3), 225-235.
Chassot E, Mélin F, Le Pape O, Gascuel D (2007) Bottom-up control regulates fisheries production at
the scale of eco-regions in European seas. Mar Ecol Prog Ser 343: 45–55.
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Gaichas, S., Skaret, G., Falk-Petersen, J., Link, J.S., Overholtz, W., Megrey, B.A., Gjøster, H., Stockhausen, W.T., Dommasnes, A., Friedland, K.D., Aydin, K.Y. (2009) A comparison of community and
trophic structure in five marine ecosystems based on energy budgets and system metrics. Progress in
Oceanography 81 (2009) 47–62.
Iverson, R.L. (1990) Control of marine fish production. Limnol. Oceanogr. 35:1593-1604.
Nixon, S.W., (1988) Physical energy inputs and the comparative ecology of lake and marine ecosystems. Limnol. Oceanogr. 33:1005-1025.
Rogers, S., Casini, M., Cury, P., Heath, M., Irigoien, X., Kuosa, H., Scheidat, M., Skov, H., Stergiou,
K., Trenkel, V., Wikner, J., Yunev, O., Piha H. 2010. Marine Strategy Framework Directive Task Group
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Turley, C. M., Bianchi M., Christaki U., Conan P., Harris J. R. W., Psarra S., Ruddy G., et al (2000)
Relationship between primary producers and bacteria in an oligotrophic sea - the Mediterranean and
biogeochemical implications. Mar. Ecol.-Prog. Ser. 193: 11-18.
Size composition of fish communities (cfr. Large Fish Indicator)
1. Indicator
Name: Size composition of fish communities (cfr. Large Fish Indicator)
Code: FW-3 (NA)
Proposed to BDC 2013 as: Core indicator
State of methodological development:
Development step
Defined
Indicator metrics
Yes
Ecosystem components attributed (species/habitat types)
Yes
Applicability to sub-regions
Yes
Assessment scales
Yes
Monitoring parameter
Yes
Monitoring frequency
Yes
2. Appropriateness of the indicator
Biodiversity component: Fish
MSFD criterion: 4.2 Proportion of selected species at the top of food webs
MSFD indicator: 4.2.1 Large fish (by weight)
Sensitivity
to
specific pressures
Relevance
to
Practicable
management
Applicable
Number
across region
reporting/using
CPs on usefulness as
the indicator (n=9)
part of a region wide
measures
of
CPs
Consensus
set (n=8)
High
High
High
High
109
8
8
among
The LFI as an OSPAR EcoQO for the North Sea is fully operational. It is part of the indicator suite that
member states have to report on under the Data Collection Framework to evaluate the effects of
fishing on the ecosystem (2010/93/EU). There is a medium degree of consensus amongst Contracting
Parties for inclusion of the indicator as a common indicator for food webs (see “Further work”).
The Large Fish Indicator takes no account of species identity but rather of individual sizes. However, it
was shown to reflect mostly the proportion (by weight) of large-bodied species in communities
(Shephard et al. 2011). Large-bodied species tend to be more vulnerable to fishing, which is why the
LFI is sensitive (Greenstreet et al. 2011, ICES 2011) and specific (Houle et al. 2012) to fishing
pressure. Models (ICES 2011, Shephard et al. 2013) and data (Fung et al. 2012) suggest that
recovery of the indicator from pressures can be slow (lasting several decades), implying good
responsiveness to unsustainable exploitation. Because the distribution of biomass over body sizes
(size spectra; Kerr and Dickie 2001) is an emergent property of food webs, size-based metrics that are
sensitive and specific to pressures can be used as indicators of food web structure. The indicator’s
definition is simple and easily communicated.
3. Parameter/metric
According to SEC (2008), the LFI is calculated as:
P40cm 
W40cm
WTotal
where W >40cm is the weight of fish longer than 40 cm and W Total is the total weight of all sampled fish.
Weights are estimated from numbers at length for each species using the formula W=a*(length)b,
where the parameters a and b have to be determined for each species empirically, from the literature,
or using databases (e.g. www.fishbase.org). The indicator is survey specific. The “large” fish threshold
may need to be adjusted depending on survey and indicator purpose, i.e. as a diversity or food web
indicator. Optimal threshold values balance low fluctuations due to recruitment variability and sampling
errors with sensitivity to pressures. The OSPAR EcoQO is based on the North Sea IBTS data and
defines the size threshold of 40 cm. Up- and downscaling is simplified when the same size threshold is
used throughout regions.
4. Baseline and Reference level
The baseline has been defined in some areas (e.g. North Sea, Celtic Sea).The baseline should reflect
historical conditions where overall exploitation was considered to be sustainable. A reference level of
0.3 has been specified for the LFI for the North Sea IBTS surveys, and this has been adopted as the
OSPAR EcoQO for the North Sea fish community. A reference level has been proposed for the West
Coast Ground Fish Survey (WCGFS), which is for 0.4 of the fish community by weight to be larger
than 50cm (Shepherd et al. 2011), however the WCGFS was discontinued in 2004.
5. Setting of GES boundaries / targets
The targets have been defined in some areas (e.g. North Sea). For each region the proportion (by
weight) of fish greater than a specific size caught during routine demersal fish surveys (e.g. the ICES
International Bottom Trawl Survey) should reach or exceed the reference level.
6. Spatial scope
This indicator should be applied at the sub regional level or at the survey level. Appropriate
aggregation methods across surveys within subregions still need to be developed
110
7. Monitoring requirements
Data for this metric come from scientific fisheries surveys which ideally sample the entire fish
community. Current implementations, however, focus on demersal habitats. The metric requires that
surveys are conducted at regular intervals (e.g. annually) in the same area with a standard gear.
Sufficiency of available sample sizes can be judged using re-sampling techniques (Shephard et al.
2012).
Currently, the most important data source for the LFI is fisheries groundfish surveys which are
conducted as part of the ICES and IGFS international bottom trawl survey programme in the North
Sea, the Celtic Seas, Bay of Biscay and Iberia (see figure 1).
8. Reporting
The LFI is part of the indicators that member states have to collect for the data collection framework.
The raw data from the IBTS surveys are uploaded into the ICES DATRAS data base and can be used
for indicator calculation. Several ICES working groups and STECF have evaluated this indicator based
on contributions from member states, but there is currently no formal reporting structure where every
member states supplies the results of this indictor on a regular basis. There is potential for developing
a more formal reporting structure through ICES or the regional databases which will form part of the
new Data Collection framework (ref).
9. Resources needed
The resources needed for this indicator are estimated to be high, but costs primarily met under the
national programmes and the Data collection framework. Current monitoring requirements are covered
under the DCF and a gap analysis would be necessary to identify any subregions or ecosystems that
are not adequately covered. Reporting, data analysis and development as well as assessment could
be carried out within the ICES framework under WGBIODIV, WGECO or regional ecosystem
assessment working groups. It is assumed that management measures would relate to fisheries and
come under the CFP.
10. Further work
The trans-regional applicability of the LFI still needs to be demonstrated. Whereas the LFI has been
validated in the North Sea, adaptation and interpretation of the metric for other region, e.g. the
southern part of the Bay of Biscay, has so far remained inconclusive. Calculations of the LFI in other
parts of European waters, e.g. Northern part of Bay of Biscay, West Scotland and the Baltic, are
currently being carried out by the European Scientific Technical and Economic Committee for
Fisheries (STECF). Development of the indicator is also ongoing within ICES working groups
(WGECO).
As currently defined, the LFI acts as an indicator of the “health” of the demersal fish community in
response to variation in fishing pressure and might therefore exclude important parts of the marine
food web. To close this gap, the LFI needs further development, examination, and validation (see case
study; ICES, 2012; Rombouts et al., in press).
Further work will be needed in terms of:
a.
Species selection:
Careful consideration will need to be given on the selection of species to include in the
analysis. Selection criteria should include coverage by the surveys used and ecological
significance. For the purpose of characterizing food-web structure, inclusion of pelagic species
111
is desirable and inclusion of non-fish species, as conventionally done for the MTI, should be
considered.
b.
Metric development:
The metric of the indicator needs to be further refined and agreed among CPs who share
MSFD subregions. In order to ensure transparency and repeatability of the indicator, step by
step calculation methods (e.g. Fung et al. 2012) should be specified as ‘pseudo-code’ or flow
diagrams, including defined data clearing routines applied to central datasets (such as ICES’
DATRAS database), and a defined list of biological parameters used in the calculations (such
as a and b parameters).
c.
Target setting:
Targets to be established for each marine region relative to a region-specific reference period,
and dependent on the species included in the indicator calculation.
The indicator “Fish biomass of dietary groups” (4.7; ICES 2012) could provide complementary
information to the Large Fish Indicator on the composition of the fish community.
References
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Fig. 1) Distribution of the national groundfish surveys that are part of the ICES International
bottom trawl survey (from ICES IBTSWG 2012).
Case study FW-3 – Potential application
Intensive exploitation of the target species usually at the highest trophic level can result in significant
changes in the abundance and composition of the lower trophic levels, and thus the ecosystem as a
whole. Currently, the calculation of the LFI only includes a single component of the food web and it
does not take into account, for example, pelagic fish species which constitute a high proportion of the
diet of demersal piscivores. Therefore, additional information on trophic structure is needed to interpret
the LFI in a food web context. Information on the trophic structure of the fish community can be
obtained by assigning fish species within a food web to their respective feeding or trophic guilds and
monitor their relative changes in biomass.
Currently, a Trophic Guild Indicator is being developed (Paula Haynes, pers. comm.) and the
preliminary results were presented at the ICES WGECO 2012. Trophic guild time series were
calculated for three fisheries surveys operating in the MSFD ‘Celtic Seas’ sub region, in order to
describe changes in the broad trophic structure of the fish community as expressed in these survey
data. The surveys included the UK West Coast Ground Fish Survey, the Irish Groundfish Survey
(Celtic Sea), and the Irish Sea Survey.
A previous study on the Celtic Sea computed the Large Fish Indicator (LFI), which characterizes the
size composition of the fish community, and found an overall reduction in the proportion of large fish in
113
400000
Planktivore
Pelagic piscivore
350000
Demersal piscivore
0.500
Benthivore
-2
300000
Biomass Kg Km
0.600
LFI
0.400
250000
200000
0.300
150000
0.200
100000
0.100
50000
0
1986
1989
1992
1995
1998
2001
0.000
2004
Proportion (by weight) of fish >50cm in length
the area (Shephard et al., 2011). Interestingly, as demonstrated by the Trophic Guilds indicator used
here, the change in size structure was not reflected by a change in the trophic guild composition (Fig.
1). The biomass abundances of trophic guilds fluctuated without trends, as opposed the continuous
decline in the abundance of fish found using the LFI. Therefore, the Trophic Guilds Indicator is
providing complementary information to the LFI on the composition of the fish community. This
approach, accounting for ontogenetic changes which occur in the diet of fish when assigning them to
trophic guilds, does therefore allow for the identification of trends in the size composition of community
structure over time.
Year
Figure 1. Trends in abundance (Kg Km-2) of key functional groups of fish in the Celtic Sea fish
community (WCGFS data). The LFI time-series is taken from Shephard et al. (2011). From ICES,
2012.
Changes in average trophic level of marine predators (e.g. Marine Trophic Index)
1. Indicator
Name: Changes in average trophic level of marine predators (e.g. Marine Trophic Index)
Code: FW-4 (NA)
Proposed to BDC 2013 as: Core indicator
State of methodological development:
Development step
Defined
Indicator metrics
Yes
Ecosystem components attributed (species/habitat types)
Yes
Applicability to sub-regions
Yes
Assessment scales
Yes
114
Monitoring parameter
Yes
Monitoring frequency
Yes
2. Appropriateness of the indicator
Biodiversity component: Ecosystem
MSFD criterion: 4.3 Abundance/ distribution of key trophic groups and species
MSFD indicator: 4.3.1 Abundance trends of functionally important selected key trophic groups/species
Sensitivity
to
Relevance
specific
management
pressures
measures
to
Practicable
Applicable
Number
across region
reporting/using
of
CPs
Consensus
among CPs on
the indicator (n=9)
usefulness
as
part of a region
wide set (n=8)
High
High
High
High
8
8
In February 2004 the Marine Trophic Index (MTI) was adopted by the Conference of the Parties to the
Convention on Biological Diversity (CBD) as one of eight indicators to monitor achievement of a
significant reduction in the current rate of biodiversity loss by 2010. MTIs at different scales are
available from the Sea Around Us website, hosted by the Fisheries Centre of the University of British
Columbia (http://www.seaaroundus.org/). This indicator is highly developed and currently applied
globally across ecosystems (www.indiseas.org).
An important advantage of this indicator is that the proposed concept is transferable across OSPAR
regions. However, mean trophic levels of species will need to be estimated on a regional/sub-regional
scale. Also, this indicator is practicable since abundance data from existing scientific surveys can be
used. As such, the indicator is applicable in regions where comprehensive scientific surveys currently
exist, i.e North Sea, Celtic Sea and Bay of Biscay.
Fisheries have been demonstrated to have an especially marked impact on predators, whose
abundance can be severely depleted. The MTI was developed to assess the impacts of fishing on
food webs, it is thus specific (Pauly and Watson, 2005). However, in certain fish communities, the
mean trophic level has been found to be rather insensitive to fishing impacts (e.g. North Sea: Jennings
et al., 2002). Nevertheless, it is easy-to-estimate and has been widely applied as a „large-scale‟
indicator of the health of both fisheries and marine ecosystems, using the full range of ecosystem
trophic levels, and for areas of different spatial scales in both data-rich (e.g. , Canada, Iceland, NorthSea) and data-poor areas (p. ex. , Greece, Cuba, Portugal, India, Brazil, Uruguay) (Pauly et al. 1998,
Pauly and Watson 2005, Cury et al. 2005).
3. Parameter/metric
MTI is calculated using both estimates of species abundances, usually derived from scientific surveys,
and their mean trophic level. The trophic level (TL) expresses the position of an organism in a food
web, and is estimated using data from dietary analyses. Ideally mean trophic levels are estimated from
local gut contents and isotopes analyses. Otherwise, estimates from trophic models such as Ecopath
or estimates from online data portals, such as FishBase, can be used. Only predators whose TL is
higher than 3.25 are considered.
4. Baseline and Reference level
115
Baselines have been determined in some regions. The MTI has to be known from a past state of the
ecosystem assumed to be not impacted (or little impacted) by fishing at the ecosystem scale.
Alternatively, the pristine ecosystem state can be simulated and the MTI estimated, using trophic
models such as Ecopath with Ecosim (Christensen and Pauly 1992, Walter et al. 1997) or EcoTroph
(Gascuel 2005, Gascuel and Pauly 2005).
During a preliminary phase and in order to determine an appropriate reference, the ecosystem MTI,
estimated from surveys, should be compared to the MTI of landings, which can be biased by fishing
strategies (highlighting the “Fishing through the food-web” phenomena) but which can usually been
estimated over a much longer period of time, using the past catch statistics.
5. Setting of GES boundaries / targets
The target is an “acceptable” deviation from the baseline and should be determined for each
ecosystem individually. Alternatively, a low impacted system could be used as a reference and in that
case, the measured MTI should not statistically be different from the reference MTI.
6. Spatial scope
The MTI is applicable as an indicator of marine functional diversity at the regional or sub-regional
level, taking into account the exploitable fraction of the ecosystem (benthic and pelagic components).
7. Monitoring requirements
Estimates of mean trophic levels or MTI derived from catch statistics have been criticized due to
potential biases induced by changes occurring in the fishing strategies (Branch et al. 2010). Such
biases do not arise when scientific survey data is used.
Routine fishery-independent surveys can be used (p. ex. data collected from the shelf seas by
research vessels: Pinnegar et al., 2002), for different spatial and temporal scales, for example from
localised ecosystems such as enclosed bays, to larger areas such as the Large Marine Eco-systems
or wider oceanic areas, using annual or seasonal data (Rogers et al., 2010). However, the task of
assembling data sets spanning a range of trophic levels or groups of species would be a departure
from the current working practices of scientific assessments for most EU waters. The derivation of the
MTI will require the science community to take a wider view of data gathering and synthesis.
In order to establish trophic relationships more accurately so that trophic levels can be estimated, data
on species feeding habits is urgently needed. Currently, comprehensive datasets on the feeding
ecology of many of the key species in marine food webs are insufficient, and this is especially true for
species at lower trophic levels. The first requirement therefore is further extensive data collection to fill
these gaps in our knowledge of food web structure and connectivity (Carafa et al., 2007, Moloney et
al., 2010; Rossberg et al., 2011). Hence, we suggest that large-scale surveys should aim to collect
data for dietary analyses, such as isotopic, fatty acid, stomach content, contaminant analyses and
visual observations, more systematically.
8. Reporting
To be completed
9. Resources needed
To be completed
10. Further work
The estimation of MTI is based on a few assumptions and has drawbacks (Rogers et al., 2010). The
trophic level (TL) of fish can be variable in time and space so the use of a generic TL value might
116
affect the MTI value and the significance and sign of the trend. Before this indicator can be fully
operational throughout European Regional Seas, further work is necessary to agree on TL values of
fish species (such as those already provided by FishBase www.fishbase.org) and those for other
components (such as benthic invertebrates) which may also be available. Dietary analyses should be
carried out at a regional scale to further investigate the nature and spatial and temporal variability of
trophic relationships so that more accurate estimates of trophic levels can be obtained. Temporal
changes in trophic level of a species or group of species can indicate progressive changes in prey and
can be used to highlight adverse effects on food web status.
Further regionalisation of the indicator is needed and for this purpose, the use of case studies with
long-time series data across regions will help to identify a reference level and interpret potential
deviations.
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Change of plankton functional types (life form) index Ratio between: Gelatinous zooplankton &
Fish larvae, Copepods & Phytoplankton; Holoplankton & Meroplankton
Name: Microplankton Community Index (MCI)
Code: PH-1 / FW-5
Proposed to BDC 2013 as: Core indicator
State of methodological development:
Development step
Defined
Indicator metrics
Yes
Ecosystem
types)
components
attributed
(species/habitat
Pelagic habitats
Applicability to sub-regions
yes
Assessment scales
regional
Monitoring parameter
Plankton abundance or biomass (per taxa)
Monitoring frequency
Monthly
[Further review from other CPs desired]
2. Appropriateness of the indicator
Biodiversity component: Pelagic Habitats
MSFD criterion:
Distributional range (1.4.1)
Distributional pattern (1.4.2)
Condition of the typical species and communities (1.6.1)
Composition and relative proportions of ecosystem components (habitats and species (1.7.1)
Abundance trends of selected groups/species (4.3.1)
Multi-metric indexes assessing benthic community condition and functionality (6.2.2.
Also used to inform D2, D3, D5.
MSFD indicator: yes
Already developed but not operational yet. Will be fully operational for the UK in Sept 2014.
Sensitivity
to
Relevance
specific
management
pressures
measures
to
Practicable
Applicable
Number
across region
reporting/using the
of
CPs
Consensus
among CPs on
indicator (n=9)
usefulness
as
part of a region
wide set (n=8)
yes
yes
yes
yes
3. Parameter/metric
118
5
5
Indicators based on lifeforms can be used to assess community response to sewage pollution
(Charvet et al., 1998; Tett et al., 2008), anoxia (Rakocinski, 2012), fishing (Bremner et al., 2004) and
climate change (Beaugrand, 2005). Indicators based on zooplankton/phytoplankton ratios are being
used to assess environmentally driven changes in the food web, and the possible impact of
eutrophication (HELCOM, 2012). The underlying principle of the zooplankton/phytoplankton ratio is
that higher grazing efficiency implies fewer losses in the food web, less energy and nutrients passing
through the microbial loop, and, consequently, more energy transferred to the higher trophic levels
such as fish. An important advantage of these plankton indicators is that the proposed concepts are
relatively easy transferable to other European waters (Gowen et al. 2011; Rombouts et al., in press).
Ratios of plankton can provide information on ecosystem structure and flow. Combination of life form
pairs will depend on the habitat and the objective of the indicator, e.g. as a measure of GES for
pelagic habitats, food webs, seafloor integrity or eutrophication.
In practice, the use of functional groups is often favoured over indicator species since indices of
species abundance are frequently subject to large inter-annual variation, often due to natural physical
dynamics rather than anthropogenic stressors (de Jonge, 2007). Functional group abundance is often
less variable because variability in the abundances of the group’s constituent species averages out.
Moreover, indicators based on functional groups have been proved relevant for the description of the
communities structure and biodiversity and more operational than taxonomic-based indicators
(intercomparibility) (Estrada et al. 2004; Gallego et al. 2012; Mouillot et al. 2006; Garmendia et al.
2012).
Life-form pairs can provide an indication of changes in: the transfer of energy from primary to
secondary producers (changes in phytoplankton and zooplankton); the pathway of energy flow and top
predators (changes in gelatinous zooplankton and fish larvae); benthic/ pelagic coupling (changes in
holoplankton (fully planktonic) and meroplankton (only part of the lifecycle is planktonic, the remainder
is benthic) (Table. 1; see Gowen et al. 2011). Data on pairs will be expressed in abundance or
biomass, whichever is most relevant to the group in question and available from monitoring
programmes.
Pairs chosen will depend on the habitat types, so regional adaptation will be needed. As the
knowledge base increases, new pairs can be developed as indicators for other pressures than
currently measured. See Gowen et al (2011) and Tett et al (2008) for further technical information on
the method.
Table 1: Proposed plankton lifeform pairs.
Descriptor
Lifeform pair 1
Lifeform pair 2
D1:
Biodiversity
Diatoms
Reasoning:
Shift in algal community composition
towards less trophically useful groups
Shift
in
size
of
secondary
producers/primary grazers could have food
web impacts
Energy transfer from
primary
producers to less trophically useful
secondary producers
Pressure(s):
Nutrient run off (point or non-point),
hydrological change (from dredging,
aggregate extraction, trawling, river
damming), aquaculture, warm water
outflows
Fishing
Nutrients, fishing
D1.7:
Biodiversity
Ecosystem
Structure
All lifeform pair combinations
Dinoflagellates
Large copepods
119
Lifeform pair 3
Small copepods
Copepod
grazers
Non-copepod
grazers
Changes in these important aspects of the plankton community provide a comprehensive overview of the
planktonic
component of pelagic ecosystem structure and function.
Reasoning:
Pressure(s):
Trawling, aquaculture, oil spills, river damming, aggregate extraction, mining, wind farms, warm water outflows from nuclear
plants, dredging, fishing, industrial spills, contaminant resuspension from sea bed disturbance, agriculture, urban waste
water, point source pollution, atmospheric deposition
D4: Foodwebs
Gelatinous
zooplankton
Reasoning:
Energy flow pathway to top predators
Energy transfer from primary to secondary
producers
Benthic-pelagic coupling
Pressure(s):
Fishing
Fishing
Fishing (including pressure on
benthos from trawling), nutrients
D5:
Eutrophicat
ion
Diatoms
users)
Ciliates
Psuedonitzschia spp.
Reasoning:
Shift in algal community composition
towards less trophically useful and
potentially harmful groups
Fish larvae
(Si
Dinoflagellates
(non-Si users)
Pressure(s):
D6:
Sea
floor
integrity
Nutrients
Reasoning:
Benthic-pelagic coupling
Pressure(s):
Fishing (including pressure on benthos
from trawling), nutrients
Holoplankton
Copepods
Phytoplankton
Microflagellates
Holoplankton
Meroplankton
Potentially toxin
producing
dinoflagellates
Shift in algal community towards
dinoflagellate HABs
Nutrients
Nutrients
Meroplankton
4. Baseline and Reference level
Currently not all member states have defined a baseline approach so this is still under discussion.
The UK approach is “Baseline set in the past (but not as a reference pristine condition, just as a
starting point for change)” and UK targets will be evaluated as “change away from the baseline”. This
is one approach which can be considered at the regional level. This choice was made because data
may not always exist in all regions, time-series length may vary, and the first available data may be
from a time period which is not necessarily in Good Environmental Status. In accordance with our
target (Section 5, below) the absence of a significant trend in an indicator or lack of a significant
correlation between the indicator trend and the trend in a human pressure will be used as evidence
that the target for Good Environmental Status (for that criterion and the plankton community as a
whole) has been met. However, this presupposes that the starting point of the time-series represented
baseline (or reference) conditions and hence Good Environmental Status. This may not be the case.
Where data exist, it will be necessary to use this to determine the current status of the plankton at
those locations but 2 – 3 years of data will have to be collected from new monitoring sites to
characterise the status of the plankton. If, however, existing data sets can be used to characterise
Good Environmental Status for plankton communities (using ecological theory, modelling, the absence
of obvious human pressure and expert opinion), it may be possible to use such data as baseline
conditions for new monitoring sites and existing sites at which the status of the plankton does not meet
GES.
120
5. Setting of GES boundaries / targets
The only Member State with a proposed target is the UK. The UK target is: “Plankton community not
significantly influenced by anthropogenic drivers.”. This target allows unmanageable climate change
but triggers management action if linked to an anthropogenic pressure and could be used with all
datasets across all Member States.
6. Spatial scope
This indicator is important at the regional level. It will be assessed at the habitat level. The UK and
France both divided their habitats into regions based on ecohydrodynamics but different models were
used so these would need to be harmonized. The UK has defined 4 habitat types while France has 10
for the English Channel and North Sea and Bay of Biscay (Gailhard-Rocher et al. 2012). Sampling
depth required will vary between monitoring programmes and is also dependent on habitat
7. Monitoring requirements
Frequency
of
data
collection*
Monitoring method
Who is responsible for
monitoring?
Freq of indicator update
and assessment
Minimal amt of monitoring
locations
Coastal
Bi-weekly
Shelf
Monthly
Offshore
Monthly
In situ
Member state
In situ
Member state
In situ
Member state
Annual update
Annual update
Annual update
Depends on amt of Depends on amt of Depends on amt of
habitats. The CPR habitats. The CPR is habitats. The CPR is a
is a European a European scale European scale plankton
scale
plankton plankton monitoring monitoring programme.
monitoring
programme.
programme.
*A complementary need exists for both long-term time-series as well as high frequency monitoring,
particularly in habitats considerably influenced by anthropogenic pressures.
8. Reporting
This indicator should be updated annually, based on monthly or bi-weekly monitoring. Reporting is per
Member State.
9. Resources needed
Varies between Member States. It’s cheaper to go with what we already have than to get all Member
States using the same methodology. The closest we are to all Member States using a
comparable monitoring methodology is the Continuous Plankton Recorder survey, which
monitors at the European scale, including offshore areas.
10. Further work
i.
ii.
iii.
iv.
New pairs can be developed as indicators for other pressures, habitats and pelagic
compartment (bacteria, virus), as the knowledge base increases.
Baseline and reference states (not as a pristine conditions, but as a starting point for
change) need to be developed at the regional scale but this is dependent on length of
time-series.
Taxonomic resolution should be intercompared and intercalibrated.
Ideally to truly asses this indicator at the regional scale, it would have to be monitored and
assessed using the same methodology throughout the region. However, until funding is
available for this, the indicator can still inform an assessment of Good Environmental
Status for regions with adequate data collection.
121
v.
Some groups are undersampled with lots of data missing: microphyto, pico, nano and
bacteria and micro zooplankton including ciliates.
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Biomass, species composition and spatial distribution of zooplankton
1. Indicator
Name: Biomass, species composition and spatial distribution of zooplankton
Code: FW-6 (NA)
Proposed to BDC 2013 as: Candidate indicator
State of methodological development:
Development step
Defined
Indicator metrics
Yes
Ecosystem components attributed (species/habitat types)
Yes
Applicability to sub-regions
No
Assessment scales
No
Monitoring parameter
Yes
Monitoring frequency
No
2. Appropriateness of the indicator
Biodiversity component: Plankton
MSFD criterion: 4.3 Abundance/ distribution of key trophic groups and species
MSFD indicator: 4.3.1 Abundance trends of functionally important selected key trophic groups/species
Sensitivity
to
Relevance
specific
management
pressures
measures
to
Practicable
Applicable
Number
of
CPs
Consensus among
across region
reporting/using the
CPs on usefulness
indicator (n=9)
as part of a region
wide set (n=8)
Unknown
Medium
High
High
6
6
This indicator is partly implemented by HELCOM but will need further testing and development; the
indicator is thus currently not operational.
Zooplankton constitutes an important link between primary producers and higher trophic levels in the
food web where they play an important role in the energy transfer. In many coastal systems, such as
in the Bay of Biscay, for example, phytoplankton and zooplankton are responsible for strong bottomup processes that control the structure and dynamics of upper trophic levels (Lassalle et al. 2011).
Long-term changes in the biomass, species composition and size structure of zooplankton
communities can be used to indicate environmentally driven changes in the pelagic system
(Beaugrand et al. 2005, Beaugrand et al. 2010), and the possible impact of anthropogenic pressures
123
such as nutrient enrichment and oil spills (HELCOM 2012). The zooplankton indicator is not very
specific since it can respond to multiple pressures, however, zooplankton groups have fast turnover
rates and therefore respond rapidly to changes in the environment and anthropogenic pressures.
An important advantage of plankton indicators is that the proposed concepts are relatively easy
transferable across European waters. The indicator is straightforward to measure.
3. Parameter/metric
Biomass (expressed as µg C/m2, for example) is calculated using abundance of zooplankton and their
individual weight or mean length. If length measurements are to be used, a species and/or size
specific conversion factor will need to be applied.
Zooplankton community structure can be defined in terms of its species composition (diversity index)
or in terms of its size structure (size spectra).
4. Baseline and Reference level
The baseline has not been determined yet. The baseline can be defined using historical data but
this may not reflect GES. The reference period will probably have to be adjusted depending on the
length of the time series in the specific area.
5. Setting of GES boundaries / targets
The targets have not been determined yet. This indicator will need a trend based target, i.e. the
zooplankton community structure and biomass is not significantly influenced by anthropogenic drivers.
6. Spatial scope
The scale of assessment has not been defined yet. This indicator will probably be assessed at the
regional level/pelagic habitat level.
7. Monitoring requirements
Preferably, the frequency of sampling should be monthly or preferable bi-weekly during the productive
season. The indicator should be updated and assessed annually or every other year. Minimal amount
of monitoring locations will be dependent on amount of habitats.
To obtain comparable results across the OSPAR region, a standard protocol for sampling and analysis
should be agreed. In the HELCOM area, for example, a vertical haul of 90 µm WP2-net is being used
to sample mainly macro-zooplankton (HELCOM 2012). Platforms of opportunity (e.g. ferries and
merchant ships) can provide a cost-effective means to collect large spatial oceanographic data by onboard observers or by carrying scientific instruments (Evans and Hammond, 2004; Kiszka et al. 2007).
For example, the European FerryBox Network incorporates 11 research institutes from eight countries
and deploys automated sensors for measuring biological, chemical, and physical variables, which are
attached to commercial ferries. Other projects include the Continuous Plankton Recorder (CPR)
survey, the largest plankton monitoring programme in the world. The plankton sampling instrument is
towed from merchant ships on their normal sailings and has monitored the presence or abundance of
more than 400 plankton species on a monthly basis over the North Atlantic since 1946. Semiquantitative data from towed sampling devices such as the Continuous Plankton Recorder may
complement but not replace the quantitative data from vertical tows.
The analysis of species composition, abundance and size of individual organisms are usually
performed using microscopy but automated imaging techniques and/or molecular methods may
complement microscopy in the future. Image analysis can also be used to analyse zooplankton that
has been sampled using traditional methods, e.g. by nets, pumps or water bottles. ZOOSCAN, for
124
example, is an automatic image technique for zooplankton identification and enumeration (Gorsky et
al. 2010). However, the speed of analysis is comprised by the accuracy of identification and therefore,
human visual recognition will still be needed to identify organisms at the species level. One of the
advantages of this type of data analysis, however, is that a homogenous and secure digital
zooplankton image data bank can be established and can be used for comparison of images across
systems world-wide.
In order to advance the development of food web indicators, there is a general need to coordinate
data collection across trophic levels over a large spatial and temporal extent. In terms of zooplankton,
microzooplankton and gelatinous zooplankton are generally undersampled groups across the OSPAR
region and adapted protocols will need to be established to adequately sample these groups (p. ex.
the use of a 690-700 µm Regent-net to sample gelatinous zooplankton; Priscilla Licandro, pers.
comm.).
8. Reporting
If the target is not met, management actions should be taken. Agreements should be made between
states on how to report the results to facilitate comparisons between monitoring programs.
9. Resources needed
The indicator has to be further assessed and calibrated between Member States in order to
standardize data sets.
10. Further work
This indicator is at the developmental stage and still needs to be tested and adapted by Member
States. Before this indicator can be adopted, further research will be necessary to understand the
responses of zooplankton to changes in water quality (HELCOM 2012) and the effects of these
responses on higher trophic levels.
Baseline and reference values will need to be developed depending on the length of the time series
and sampling frequency/method.
Enumeration procedures and weight estimate procedures should be calibrated between Member
States to ensure comparable data between habitats/regions.
References
Beaugrand, G. 2005. Monitoring pelagic ecosystems using plankton indicators, ICES Journal of
Marine Science, 62: 333-338.
Beaugrand, G., Edwards, M., Legendre, L. 2010. Marine biodiversity, ecosystem functioning and
carbon cycles. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 107, 10120-10124.
Evans, P.G. and Hammond, P.S. 2004. Monitoring cetaceans in European waters. Mammal Review,
34: 131–156.
Gorsky, G., Ohman, M.D., Picheral, M., et al. 2010. Digital zooplankton image analysis using the
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Kiszka, J., Macleod, K., Van Canneyt, O., Walker, D. and Ridoux, V. 2007. Distribution, encounter
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HELCOM, 2012. Development of the HELCOM core-set indicators Part B. GES 8/2012/7b, Brussels.
125
Fish biomass and abundance of dietary functional groups
1. Indicator
Name: Fish biomass and abundance of dietary functional groups
Code: FW-7 (NA)
Proposed to BDC 2013 as: Candidate indicator
State of methodological development:
Development step
Defined
Indicator metrics
Yes
Ecosystem components attributed (species/habitat types)
Partially
Applicability to sub-regions
No
Assessment scales
No
Monitoring parameter
Yes
Monitoring frequency
No
2. Appropriateness of the indicator
Biodiversity component: Fish
MSFD criterion: 4.3 Abundance/ distribution of key trophic groups and species
MSFD indicator: 4.3.1 Abundance trends of functionally important selected key trophic groups/species
Sensitivity
to
Relevance
to
Practicable
Applicable
Number
of
CPs
Consensus
among
specific
management
across
reporting/using the
CPs on usefulness
pressures
measures
region
indicator (n=9)
as part of a region
wide set (n=8)
Medium
Medium
High
High
7
7
The concept is currently under development (ICES 2012) but is not operational yet.
Contrasting other indicators for food web ecological status, this indicator relates to absolute
biomasses. Marine food web couple fish community production and biomass to primary production
(Chassot et al., 2007; Moreau and De Silva, 1991; Thurow, 1997; Ware and Thomson, 2005). By
monitoring both the biomass of fish and primary production (or proxies thereof), an imbalance in this
coupling can be detected. Fish community biomass has been shown to recover from overexploitation
on a decadal timescale (McClanahan 2007). Differentiation between trophic/functional groups in fish
biomass time series is recommended because (i) survey catchability differs by functional group and
corrections for this are difficult (ii) changes in system-level trophic efficiency can so be distinguished
from changes in the dominant trophic pathways, among others. Traditionally, the coupling between
primary production and fish is investigated in terms of long-term total yield as a measure of fish
production. However, in situations where management measures can lead to changes in exploitation
rates, total fish biomass becomes the more informative metric. The metric is easily understood and
communicated.
126
3. Parameter/metric
Fish abundance and biomass are expected to decrease in exploited populations (Beverton and Holt,
1957), and this applies to target and non-target species that are taken as by-catch and are exposed to
similar impacts. Some non-target species can increase in abundance because of lower predation by
depleted target predator species (Rochet and Trenkel, 2003). The biomass of fish can be calculated
from abundance data using existing scientific survey data. Fish species will need to be assigned to
feeding groups or trophic guilds, based on information from dietary analyses.
4. Baseline and Reference level
A baseline level has not been determined yet. Several studies have shown a strong coupling between
fish biomass or production and primary production or nutrient concentration (Chassot et al., 2007;
Moreau and De Silva, 1991; Thurow, 1997; Ware and Thomson, 2005). These studies allow definition
of baseline and reference levels for the indicator in relation to corresponding data for primary
production. Where reference levels are not known due to the absence of appropriate time series, trend
targets can be set. The trend in population abundance/ biomass should alter in a predictable specified
direction towards community recovery.
5. Setting of GES boundaries / targets
Targets have not been determined yet. Eutrophication of marine ecosystems goes along with
enhanced fish biomass and production, but also with adverse disturbances of marine communities
(Thurow, 1997). Target setting therefore requires addressing two questions: (a) A target for the fish
biomass relative to that supported by current primary production (baseline value target). (b) A target
for primary production. Because the latter involves trade-offs in societal goals, target setting on
scientific grounds might be difficult.
6. Spatial scope
The scale of assessment has not been determined yet. This indicator will likely be applied at the subregional level or at the survey level. Appropriate aggregation methods across surveys within
subregions still need to be developed.
7. Monitoring requirements
Data for this metric can be used from scientific fisheries surveys, such as the national groundfish
surveys that are part of the ICES International bottom trawl survey. [PELAGIC MONITORING? DO
SIMILAR PROGRAMMES EXIST??] The metric requires that surveys are conducted at regular
intervals (e.g. annually) in the same area with a standard gear. Sufficiency of available sample sizes
can be judged using re-sampling techniques (Shephard et al. 2012).
Similar data will also be needed for indicator FC-1 “Population abundance/ biomass of a suite of
selected species”.
8. Reporting
The raw sampling data for demersal fish from the IBTS surveys are uploaded into the ICES DATRAS
data base and can be used for indicator calculation. Abundance and biomass indicators of selected
commercial species are also housed in the DATRAS data base. There are several ICES survey
working groups which are used for the reporting and publishing of other species abundance indicators
such as WGNAPES and WGMEGS. Most of the species which are reported on are commercial
species. There is potential for developing more reporting of non-commercial species through ICES
working groups such as WGBIODIV.
127
9. Resources needed
The costs for this indicator are estimated to be high, but are primarily met under existing national
programmes and the data collection framework. Current monitoring requirements are covered under
the DCF and a gap analysis would be necessary to identify any selected species or ecosystems that
are not covered. Reporting, data analysis and development as well as assessment could be carried
out within the ICES framework. It is assumed that management measures would relate to fisheries
and come under the CFP.
10. Further work
The indicator is currently available as a prototype only (ICES 2012). Questions that need to be
addressed are, among others, how to incorporate the coupling to nutrient status and/or primary
production operationally, how good indicator reproducibility based on current survey data is, and what
levels of nutrient load and fish productivity/biomass are desirable.
In any case, this indicator could provide complementary information to the Large Fish Indicator on the
composition of the fish community.
References
Chassot, E., Mélin, F., Le Pape, O., Gascuel, D. (2007). Bottom-up control regulates fisheries
production at the scale of eco-regions in European seas. Marine Ecology Progress Series, 343(7), 4555.
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Changes in average faunal biomass per trophic level (Biomass Trophic Spectrum)
1. Indicator
Name: Changes in average faunal biomass per trophic level (Biomass Trophic Spectrum)
Code: FW-8 (NA)
Proposed to BDC 2013 as: Candidate indicator
State of methodological development:
128
Development step
Defined
Indicator metrics
Yes
Ecosystem components attributed (species/habitat types)
Partially
Applicability to sub-regions
Yes
Assessment scales
Yes
Monitoring parameter
Yes
Monitoring frequency
Yes
2. Appropriateness of the indicator
Biodiversity component: Ecosystem
MSFD criterion: 4.3 Abundance/ distribution of key trophic groups and species
MSFD indicator: 4.3.1 Abundance trends of functionally important selected key trophic groups/species
Sensitivity
to
Relevance
specific
management
pressures
measures
to
Practicable
Applicable
Number
of
CPs
Consensus
among
across region
reporting/using
CPs on usefulness
the indicator (n=9)
as part of a region
wide set (n=8)
Medium
Medium
Medium
High
5
5
Whereas the currently proposed indicator 4.3.1. is suggested to relate to a single group/species,
biomass could be considered over several trophic levels simultaneously. The BTS is an example of
such an ecosystem-based indicator that allows a more holistic view of the food web structure than
species/population indicators.
The BTS has already been used to assess trophic structure and functioning in relation to fishing
pressure (Gascuel et al. 2005, 2011) in various ecosystems within (e.g. Bay of Biscay) and outside
(e.g. Guinea and Mauritania) the OSPAR region. Therefore, this indicator can be considered as well
developed but not operational yet in a management context.
An important advantage of this indicator is that the proposed concept is transferable across OSPAR
regions, however, mean trophic levels of species will need to be estimated on a regional/sub-regional
scale. Also, this indicator is practicable since data on fish and invertebrates are collected
simultaneously on existing scientific surveys. As such, the indicator is applicable in regions where
such comprehensive scientific surveys currently exist, i.e North Sea, Celtic Sea and Bay of Biscay.
The BTS can be an appropriate indicator to monitor global changes in the food web, as well as
reductions in abundance of predators. Since the indicator has initially been developed to evaluate the
impacts of fishing pressure on food webs, it responds mainly to this pressure. However, other
pressures, such as pollution and climate change, can also affect biomass at various trophic levels and
thus this indicator may respond to multiple pressures. Further development will be needed to
understand the responsiveness of the indicator to pressures other than fishing.
Some studies analysed changes or differences between BTS in a statistical way. For instance,
bootstrap techniques have been use do demonstrate significant differences in BTS from protected and
129
non-protected areas (Gascuel et al. 2005) while GLM were used to identify changes over time in
Senegalese BTS (Laurans et al. 2004). Sensitivity analyses were also performed in case where BTS
were derived from ecosystem models (Gascuel et al. 2011, Gasche et al. 2012, Colleter et. al. 2012).
3. Parameter/metric
Using survey data or model outputs, abundances per species or group (usually expressed in
tons/km2) are distributed on a range of trophic levels around the mean trophic level of the species or
group, and according to the variability between individuals. The trophic level (TL) expresses the
position of an organism in a food web, and is estimated using diet data. Mean TLs can be derived
either (and preferably) from local gut contents and isotopes analyses, or from trophic models such as
Ecopath, or by using estimates from online data portals, such as FishBase. BTS are usually built using
an empirical smooth function distributing each population or group across TLs according to a
lognormal distribution whose standard error increases with TLs. The BTS is the sum of the
distributions for all species or groups.
4. Baseline and Reference level
If a past state of the ecosystem can be independently considered as representative of GES, its BTS
can obviously be considered as the reference level. Otherwise, an ecosystem model has to be built
and can be used to simulate pristine state which can be considered as the reference state.
During a preliminary phase and in order to determine an appropriate reference, BTS should be
compared to Catch trophic spectrum (CTS), which can usually been estimated over a long period of
time, using past catch statistics.
5. Setting of GES boundaries / targets
The current BTS should not be statistically different from the reference BTS. Setting the target still
requires further development. It could be based on the following: a minimal acceptable level of the
ratio BTScurrent/BTSreference for all trophic levels (between 2 and 5 or 6); a maximum acceptable
change in the BTS slope; a minimum value for the trophic level of first fishery-induced decrease.
6. Spatial scope
BTS is applicable at the level of region or sub-region, taking into account all marine animals
simultaneously (mammals, finfish, invertebrates, etc.). BTS can for instance be estimated for the large
European ecosystems defined as reference for the implementation of the Ecosystem Approach to
Fisheries Management (EAFM), by the European Scientific Technical and Economic Committee for
Fisheries (STECF). BTS can also be estimated either for demersal or pelagic organisms only.
7. Monitoring requirements
In order to establish trophic relationships more accurately so that trophic levels can be estimated, data
on species feeding habits is urgently needed. Currently, comprehensive datasets on the feeding
ecology of many of the key species in marine food webs are insufficient, and this is especially true for
species at lower trophic levels. The first requirement therefore is further extensive data collection to fill
these gaps in our knowledge of food web structure and connectivity (Carafa et al. 2007, Moloney et al.
2010, Rossberg et al. 2011). Hence, we suggest that large-scale surveys should aim to collect data for
dietary analyses, such as isotopic, fatty acid, stomach content, contaminant analyses and visual
observations, more systematically.
The development of a monitoring strategy might be difficult since the indicator integrates many
components of the food web. Currently, biomass data to calculate the BTS have been derived from
abundances of all fish and benthic invertebrate species collected during existing scientific surveys, for
130
example, in the Bay of Biscay (EVHOE) and in the North Sea (IBTS). Other existing large-scale survey
data do exist in all European seas and could be used for this purpose.
BTS can also been derived from more complete ecosystem models (such as Ecopath or EcoTroph)
and then used to compare the current state of a given ecosystem to its simulated pristine state. Such
an approach has for instance been used in the Bay of Biscay to assess the fishing impact on the food
web and more particularly on top predators (Lassalle et al. 2012). It has also been applied to assess
the efficiency of Marine Protected Areas (Libraleto et al. 2010; Colleter et al. 2012; Vall et al. 2012).
8. Reporting
9. Resources needed
10. Further work
The calculation of the BTS, in the Bay of Biscay for example, is often limited by the data available in
the scientific survey. As a result, only a fraction of the food web is usually taken into account. To
further extend the indicator including other components of the food web, ecosystem models can be
used if in situ data cannot be collected.
To improve the indicator, dietary analyses should be carried out at a regional scale so that the nature
and spatial and temporal variability of trophic relationships can be investigated and more accurate
estimates of trophic levels can be obtained. Temporal changes in trophic level of a species or group of
species can indicate progressive changes in prey and can be used to highlight adverse effects on food
web status.
Currently, the BTS is being tested across several ecosystems in Europe so that the indicator can be
further developed and validated. For the evaluation of GES, in particular, further work will be needed
in terms of target setting. Also, since changes in biomass can be caused by several direct and indirect
pressures, the influences of these pressures on the BTS should be further investigated.
References
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Ecological Network Analysis indicator (e.g. flow diversity)
1. Indicator
Name: Ecological Network Analysis indicator (e.g. trophic efficiency, flow diversity)
Code: FW-9 (NA)
Proposed to BDC 2013 as: Candidate indicator
State of methodological development:
Development step
Defined
Indicator metrics
Partially
Ecosystem components attributed (species/habitat types)
No
Applicability to sub-regions
No
Assessment scales
Yes
Monitoring parameter
Partially
Monitoring frequency
No
2. Appropriateness of the indicator
Biodiversity component: Ecosystem
MSFD criterion: 4.3 Abundance/ distribution of key trophic groups and species
MSFD indicator: 4.3.1 Abundance trends of functionally important selected key trophic groups/species
Sensitivity
to
Relevance
specific
management
pressures
measures
to
Practicable
Applicable
Number
across region
reporting/using
of
CPs
Consensus among CPs
on usefulness as part
the indicator (n=9)
of a region wide set
(n=8)
132
Unknown
Unknown
Unknown
Unknown
3
3
This indicator is relevant under D4 but is not a Commission Decision indicator. However, additional
criteria that relate to the functioning and dynamics of food webs are needed to define GES, going a
step forward to what is currently described in the Commission Decision. Further development of
MSFD food web indicators should be directed towards more integrative and process-based indicators
(Rombouts et al. in press).
A high value of flow diversity reflects a diverse and relatively stable food web. An important advantage
of this indicator is that it can be used as a link between food web characteristics and habitat diversity.
A high degree of habitat diversity within a system increases the flow diversity of the food web. So the
indicator will be valuable to control and document habitat improvements such as for example
restoration measures of estuaries.
The sensitivity and accuracy depends on the monitoring data that are used to determine the indicator.
The indicator is not very simple to determine, but it is universal with respect of its spatial applicability
and species identity within the food web.
3. Parameter/metric
Flow diversity (Baird et al. 1998) determines diversity and evenness of flows between compartments
in a given food web and is derived from ecological network analysis. Flow diversity, defined as
Development Capacity/Total System Throughput, encompasses both the numbers of interactions and
the evenness of flows in the food web (Mann et al. 1989, Baird et al. 2004).The flow diversity index is
based on the network analysis of the particular food web and can be derived from the routine of this
modelling. It includes a measure of the real and potential system organisation and the energy flow
through the compartments of the web. Stability of food web increases (1) when top predators are
using multiple prey species and (2) when medium ranked trophic levels are used by multiple
predators. The normal flow diversity index should be determined to reflect especially those parts of the
food web, which connect the upper part of the food web.
The model will need information on the biomass of different trophic groups (e.g. production for
phytoplankton) and dietary data that can be obtained from, e.g. stable isotopes, stomach contents,
etc. Hence, the main disadvantage of this indicator is that it is data intensive; we need information on
the entire food web to get a measure of flow diversity. The necessary data to calculate this type of
measure is currently only available in few regions across OSPAR.
4. Baseline and Reference level
Baselines have not been defined yet. As a baseline reference, food webs should be selected
representing most of the habitats at the target region. These reference food webs should fulfil special
criteria such as a high degree of pristine conditions, low direct human influence and low degradation.
5. Setting of GES boundaries / targets
Targets for GES have not been defined yet. Theoretically, the target is that flow diversity of a system
should be as high as possible. If comparisons of temporal food web scenarios of the same area are
showing an increasing trend in flow diversity then the environmental conditions may improve and the
food web tends to be stabilized. So the target is directional or trend based. There is hardly a baseline
value possible to develop, however reference food webs could help in finding desirable conditions for
the particular food web. It is not defined yet from which point on a given food web becomes
destabilized and thus will be sensitive to perturbations. We can assume that if top predators are only
dependent on a single food source that this would be an alarming situation.
6. Spatial scope
133
The appropriate scale of assessment will need to be determined in relation to the habitat
type/ecosystem, however the indicator can applicable at all scales from regional to local.
7. Monitoring requirements
The indicator is integrative. Most existing monitoring data for a certain region can be used to construct
its food web. The food web should be characterized in terms of biomass of the particular
compartments and it is necessary to know the food spectra of the different species forming the food
web. The food web can be based on annual average data or can be also reflect different seasons. It
could be organised in a way that one person who is familiar with network analysis, is integrating the
existing monitoring data on the suitable food web compartments. Member states may have different
targets with respect to their monitoring activities so that due to existing gaps new monitoring data have
to be started. Monitoring locations should reflect the relevant types of habitats and climate regimes in
a certain region.
8. Reporting
One advantage of this indicator is that it links food web characteristics and species/habitat diversity.
Since most data will already be collected to calculate other diversity indicators, same data sources
could be used.
A high degree of habitat diversity within a system increases the flow diversity of the food web. So the
indicator will be valuable to control and document habitat improvements such as for example
restoration measures of estuaries.
9. Resources needed
The cost may be limited if the needed variables measured in the field are already collected for other
diversity indicators. For example, if biomass data are estimated for the dominant species for
Descriptor 1 and in primary production is estimated, then the only extra cost will be correspond to the
modelling and calculation. A specialist may then be able to build a pre-model taking 8 man-month for a
special site, but then the modification of the model for each new period would only take one manmonth.
10. Further work
For theoretical reasons, this index appears as a good candidate as an indicator describing the foodweb structure related to stability, but further developments are necessary to establish correlation of
this indicator with pressures and effects of management strategies. Such studies may be done i)
through large inter-site comparisons, with the objective of unravelling different natural and anthropic
constraints, or 2) by analysing data sets of food-web dynamics in a situation of changing pressures or
management strategies. Other indicators from Ecological Network Analysis may be developed in the
future. This is for example the case of the trophic efficiency, that is the mean ratio of production of one
trophic level to the production of the lower trophic level.
References
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