La mer, milieu de vie Eléments d’écologie marine et littorale 1 2 Quelques données physiques ● Un biotope : conditions physico-chimiques d'un lieu qui détermineront la présence des espèces qui peuvent y être adaptées. – L'étendue – La profondeur – La luminosité – La température – La pression Une étendue ● ● ● L'océan couvre environ 70,8% de la surface du globe En valeur absolue : 361millions km2 ( france : environ 550 000 km2) Plutôt que des océans, un océan, car l'eau circule Un seul océan ● Proportion de l'océan sur terre ● La circulation de l'eau fait des océans un océan Un espace « insondable » ● ● ● Une profondeur moyenne de 3780m La moitié à plus de 3000m La fosse des Mariannes : 11 020m L'albaron, 3637m Topographie des océans Un monde obscur, aux couleurs différentes ● ● ● ● Au mieux, au delà de 200 m, plus assez de lumière pour la photosynthèse. Seul des instruments sophistiqués peuvent, à l'occasion, détecter de la lumière à plus de 1000m. Les rayons lumineux sont un peu réfléchis, réfractés et absorbés, diffusés... Les poissons sont-ils encore rouges? Absorption des rayons solaires en fonction de la profondeur Des écarts modérés de température ● ● ● ● Une température moyenne en surface de 17,5°C De 28°C sous l'équateur à -2°C sous les hautes latitudes Distribution dûe en grande partie à la latitude, mais les courants et la profondeur, entre autres, jouent également un rôle. Des variations saisonnières au maximum de 15°c près des côtes Températures moyennes annuelles de la surface et variations annuelles des températures mensuelles (°C). L'océan est froid ● ● ● ● ● Seuls les premiers 50 m à 200 m ont une température proche de la surface Entre 200 et 1000 m la température décroît rapidement, c'est la thermocline En dessous, la température est froide et homogène La plus grande partie de l'océan se situe sous cette thermocline; Pour 75% du volume des océans 0°c<t<6°c Attention, la thermocline peut-être périodique ou absente de certaines zones Distribution verticale de la température à l'ouest de l'atlantique L'océan, le monde du silence? ● Le son, tout comme la lumière, est une onde mais – La lumière, onde electromagnétique se propage mieux dans le vide et en général moins bien quand la densité du milieu traversé s'accroît – Le son est une énergie acoustique due aux vibrations du milieu parcouru – Le son se propage mieux dans les liquides et solides que dans les gaz – Vitesse moyenne dans l'eau : 1500m/s contre 320m/s dans l'air Composition de l'eau de mer ● ● ● 35g de substance solide dissous dans un litre d'eau Mais cela n'est pas que du sel de cuisine! Des gaz y sont également dissous...et d'autres éléments encore Des variations dans cette composition ● ● ● Aux alentours des côtes, apport d'eau douce par les rivières, les fleuves....donc influence des climats. Concrétement, sur nos plages, variation de la salinité dans les bâches selon les précipitations et l'ensoleillement. Donc variation selon le lieux et le moment. Des différences à l'échelle globale et locale Salinité en surface Une bâche Température, salinité et densité ● ● ● ● ● Plus l'eau de mer est froide, plus elle tend à être dense Plus l'eau de mer est salée, plus elle tend à être dense Deux masses d'eau de densité très différente tendront à ne pas se mélanger Les mouvements de l'une par rapport à l'autre généreront des courants. Ces différences de densité peuvent générer la circulation thermohaline. La circulation thermohaline Un univers en mouvement ● Des mouvements horizontaux et verticaux – Les ondes de marées, d'origine astronomique mais dont l'ampleur est également conditionnée par la configuration des côtes – Des courants générés par les vents – La circulation thermohaline – Des remontées d'eau de fond au niveau des upwellings qui percent un monde largement stratifié selon la profondeur, avec la thermocline comme barrière Le upwelling,remontée d'eau froide du fond Les zones d'upwellings dans le monde Quelques caractéristiques physiques de la mer du nord Une petite étendue peu profonde ● ● ● ● Moins de 5 centièmes de la surface totale de la planète Une mer peu profonde, en moyenne 92 mètres, avec de nombreux bancs de sable Un fond essentiellement composé de dépots de graviers et de sables, des zones rocheuses face au nord de la france Une circulation de l'eau relativement complexe Comparaison de la profondeur moyenne de la mer du nord et de l'océan Le cpie, à 92 mètres d'altitude Le cpie, à 3600 m d'altitude Sediments graveleux dans le sud de la mer du Nord Température et brassage des eaux ● ● ● ● ● Des températures variant en surface de 18°C en été à 3°C l'hiver Des zones différentes selon la stratification thermiques des eaux La partie sud de la mer du nord est homogène du point de vue de la température et de la salinité La stratification a une influence négative sur la productivité Cette stratification est rompue en automne et en hiver Et les êtres vivants dans tout cela? ● Quelles sont les besoins de ces êtres vivants Besoin fondamental des être vivants : l'énergie ● ● ● ● Les êtres vivants, pour se construire, se mouvoir.... ont besoin d'énergie Cette énergie peut se transformer, être convertie.....par les être vivants entre autres. La source « primaire » d'énergie sur notre planète : l'énergie solaire Mais les fonds océaniques offrent par endroit l'exemple de sources d'énergie autres que le soleil au niveau de sources hydrothermales Source hydrothermale Le point d'entrée de l'énergie dans l'écosystème océanique ● ● ● ● Si le soleil fournit l'énergie, alors la vie commencera dans les couches supérieures de l'océan Seuls les organismes autotrophes (plantes, végétaux) savent directement utiliser cette énergie. Les hétérotrophes (animaux) devront passer directement ou indirectement par les autotrophes Autrement dit, tous les animaux dépendent des plantes, même lorsqu'ils sont carnivores... Les autotrophes, algues ou phytoplancton. ● ● ● ● Les algues ne participent que relativement peu à la productivité primaire nette Très peu sur nos côtes où elles ne peuvent pas s'attacher (absence de rochers) Plancton : êtres vivants qui errent, portés par les courants, capables néanmoins de mouvements verticaux. C'est le plancton végétal ou phytoplancton qui, proche de la surface, captera l'énergie solaire et la mettra sous forme chimique assimilable par le zooplancton ou plancton animal Le phytoplancton ne vit pas que de lumière et d'eau fraiche! ● ● ● ● ● Il lui faut également des sels minéraux, issus de la décomposition des organismes vivants Par gravité, cette nourriture coule dans les espaces obscures La vie se concentrera donc dans les mers peu profondes, ou au niveau des zones d'upwellings Bien souvent, l'océan est un désert bleu La mer du Nord, plutôt verdâtre, est colorée par le phytoplancton Zones de forte productivité primaire de l'océan Plus on tend vers le rouge, plus le phytoplancton est présent Chaîne alimentaire Lumière solaire Homme Phytoplancton Gros poisson Zooplancton herbivore Petit poisson Zooplancton carnivore Le phytoplancton à l'origine du réseau trophique La nourriture ne suffit pas ● ● ● Des paramètres comme le bruit, la nature du substrat du fond de la mer....jouent également un rôle Pour que les algues puissent s'ancrer, nécessité d'un substrat dur Pour que le Hareng puissent frayer, il faut des fonds graveleux. Ecosystem « services » of gravels: fish spawning • Down’ Down’s Herring, Clupea harengus spawns on gravels of the southern bight • Map by Postuma, Postuma, 1977: Importance de l'habitat ● ● Le lanice se trouvera là où des débris coquilliers sont présents Le vers arénicole dans des sables plus fins. La mer, une source de richesses sous pression Draguage Energie Pêche Port de plaisance Et bien d'autres usages Activitées humaines sur la partie Belge de la mer du nord • Navigation • Dragage, enfouissement de matériaux de dragage • Epaves • Extraction de sable • Installations éoliennes • Cables, pipelines • Zones militaires • Zones protégées • Activités basées à terre • Pêcheries Navigation et dragage • La mer du nord est fortement naviguée : >50 000 mouvement de navires par an ( seulement les navires >80m) • Dragages continues : pratiquement pas de vie benthique dans cette partie de la route maritime • Plusieur effects non directement liés aux ressources vivantes marines ( par exemple les émissions de CO2) • Risque élevé d'accidents et de pollution par le pétrole • Détritus de bateau • Introduction d'espèces non locales Pollution par le pétrole et les huiles • Cette pollution peut être accidentelle (rejet, collision) ou chronique (déballastage) • Mortalité principalement plus élevée chez les oiseaux marins nageurs • Effets également sur les espèces mobiles, et bien sûr sur la faune et la flore des plages • Diminution des Guillemots morts échoués, principalement en raison de la moindre pollution par le pétrole ces dernières décennies mais également faible nombre à cause de la surpêche des anguilles de sable durant les dernières années Détritus de navire • Détritus : 20 000 tonnes rejetés dans la mer du nord chaque année(70% coule, 15% flotte, 15% échoue sur le littoral) • Peuvent être avalés par les poissons, les oiseaux et les mammifères : en moyenne 74 morceaux de plastique dans le ventre de chaque oiseaux de mer • Peuvent entraîner des blessures graves (anneaux plastiques d'emballage, verre, filets) et la mort par étouffement Introduction d'espèces non locales • Introduites par le biais de l'eau de ballast, attachées aux navires, sur les débris plastiques • Plus de 150 espèces furent introduite dans la mer du Nord au cours du dernier siècle (principalement par le transport par bateaux et l'aquaculture) • La Pétricole d'Amérique et la Crépidule qui furent introduites d'Amérique du nord en transitant par la Grande-Bretagne à la fin du 19ème siècle • Le Couteau Américain, introduit en 1979 de la Baie Allemande (aujourd'hui commerciallement pêché aux Pays-Bas) Introduction d'espèces non locales • De nombreux crustacés (crabes, cirripèdes) • Espèces opportunistes : peuvent remplacer des espèces locales et des populations • Huitres Japonaises posant des problèmes dans les parcs à Huitres aux Pays-Bas • Biodiversité en déclin en raison du « flattening » et de l'uniformisation • Introduction de maladies endémiques (risque l'aquaculture) non pour Renplacement des sédiments • Enfouissement de matériaux de dragage • Extraction de sable et de gravier • pipelines / cables • Eoliennes / Brise-lames / Jetée • Effets sur les organismes vivants marins? Epibenthos dans les zones de dépôts des “produits” de dragage • Surveillance continuelle : • Quelques espèces opportunistes ont montré une plus forte densité dans ces zones au printemps 2005 (profitant de l'abondance plus importante des proies, liée à une quantité plus important de boue) • Dans d'autres cas, une densité plus faible et une richesse spécifique moindre pour l'épibenthos dans ces zones en comparaison des zones proches • Effets sur les resources vivantes marines au travers du réseau trophique Recolonisation du macrobenthos dans les zones d'extraction de sable • Depression centrale sur Kwintebank : cessation l'extraction de sable le de • 6 points suivis entre mars 2003 et septembre 2005 Average density / m² 1200 mrt/03 1000 jun/03 800 • Accroissement rapide de la densité moyenne de macrobenthos : recolonisation mais pas de rétablissement fonctionnel sep/03 mrt/04 600 sep/04 400 mrt/05 sep/05 200 0 ZG05 ZG06 ZG07 ZG08 ZG09 ZG10 • Impact sur le niveau inférieur du réseau trophique peut être neutralisé si on donne le temps au système • Quel est le point critique de non retour dans l'extration de sable, point auquel la structure des habitats et la composition de la faune changera de manière irréversible? Exploitation de l'énergie • Pipelines, vagues cables, énergie des • Energie du vent : les éoliennes pourraient avoir un effet sur différents groupes d'organismes • Faune des fonds meubles remplacée par celle des fonds durs (par exemple les moules) qui consommeront plus de production primaire, en laissant moins à la faune des fonds meubles • D'autre espèces de poisson semipélagiques pourraient remplacer les espèces typiques des fonds meubles comme les poissons plats et les morues • Les éoliennes pourraitent constituer un refuge (pas de pêche autorisée) • Autres usages bénéfiques: ferme aquacole ouverte, par exemple culture de langoustes Activités humaines basées à terre-Eutrophisation - Utilisation excessive de fertilisants, eaux usées non traitées, ect... - concentrations en nutriment accrues - Bloom annuel des phaeocystis - Mousse mortelle échouée sur la plage - Changement dans la composition du phytoplancton, impact sur la production primaire, impact sur les ressources marines - La mousse peut obstruer les branchies des moules dans les parcs Activités basées à terre - pollution Blue mussel breakwaters Introduction de métaux lourds et de composés organiques ( PCB, OCP, PAH) De nombreux autres (par exemple : TBT, isolant thermique « bromated », solvant) et nouveaux composés dont on ne sait rien entrent dans l'écosystème marin Ex: Metaux lourds chez les moules de brise-lames : pas de problème avec le mercure; arsenic et cuivre en accroissement; en 2005, limite pour le Cadmium et le plomb quasiment atteinte. Effets : toxiques, quasiment pas biodégradables, accumulés dans la graisse et au travers de la chaîne alimentaire. On recommande de ne pas consommer les intestins, le foie..des poissons démersaux Impact sur le système immunitaire, la fertilité, le système endocrinien des organismes à tout les niveaux de la chaîne alimentaire Pêcheries L'industrie de la pêche a causé une crise plus grande que la pollution en seulement une génération en raison de la surpêche. Le chalutage (chalut à perche, « chalut à crevette », « drague à pétoncle ») sont encore les techniques plus importantes utilisées en mer du Nord Efficace mais pas sélectif Les effets les plus importants sur la vie benthique: fond marin raboté ( high trawl path) et mortalité des prises accessoires Effet sur les poissons commerciaux : rejet des petits et au dessus des quotas de pêche. Taux de survie bas complexité des habitats réduits A comparer avec un filet fictif dans la savane Africaine Pêcheries La gestion des stocks de poissons a échouée 19ème-20ème siècle : la mer illimitée Effort de pêche : les données CPUE (dans la zone ICES) basés sur les débarquements pas très fiables. Des informations plus détaillées (par les données VMS (vessel monitoring system) et des données de prises correctes) dans de nombreux cas « protégés » et non disponibles à des fins scientifiques. Depuis décennies les politiciens et les pêcheurs ne prennent pas en compte le conseil des scientifiques Moins de 15% du stock de poissons commerciaux en mer du nord est pêché Pêcherie Impact des autres techniques de pêche : prise accessoire de cétacée dans les trémails ( filets à trois rangs de mailles), ghostfishing ( filets perdus emprisonnant des animaux), pêche à la ligne Adaptation des chaluts à perche, comme les « panneaux de sortie benthique »( benthos escape panel), des impulsions électriques peuvent aider Le problème principal : fishing down the web ( descendre le long de la chaîne alimentaire pour pêcher) Les espèces en haut du réseau trophique sont « exterminées » (fished away?), mais celles de niveau inférieur sont également surexploitées; les prédateurs plus petits doivent se nourrir d'espèces pélagiques plus petites Probablement jusqu'à ce que nous ne pêcherons même plus de crabes et de crevettes Pêcheries Aujourd'hui, la productivité totale en mer du Nord est de 1/5 en comparaison de ce qu'elle était il y a 50 ans Seules solutions : Longue période sans pêche Gestion mieux intégrée au travers d'une approche écosystémique Développement d'une vision à long terme Faire connaître des techniques moins dommageables Mariculture ou polyculture, mais problèmes de besoins élevés en nourriture provenant une fois de plus de la mer, maladies, monocultures, décroissance de la diversité génétique.... Le changement climatique ● ● ● ● Les organismes marins y sont également sensibles Modification de la température, pour des organismes plutôt sténothermes (non habitués à de grands écarts de température) Acidification par absorption du CO2 d'origine anthropique; effet probable : diminution de la croissance des organismes à squelette calcaire. Northward northern limit of somedes subExtensionshift versoflethe Nord de la distribution tropical espèces species -tropicales Upper continental slope de poissons Quéro et al. (1998)