Ecosystemes MPO 3 Posidonia cours 2010 web

Master d’Océanographie
UE 104 ‘Structure et fonctionnement des écosystèmes
benthiques marins’
Structure et fonctionnement des
écosystèmes benthiques marins.
L’Ecosystème à
Posidonia oceanica
3
Charles F. Boudouresque
Centre d'Océanologie de Marseille
1
Charles F. Boudouresque
www.com.univ-mrs.fr/~boudouresque
Email : [email protected]
Citation :
Boudouresque C.F., 2010. Structure et fonctionnement des
écosystèmes benthiques marins. 3. L’écosystème à
Posidonia oceanica. www.com.univ-mrs.fr/~boudouresque
1. Introduction
2. Un écosystème continental : la forêt
caducifoliée européenne
3. Les écosystèmes à magnoliophytes
marines
3.1. Origine des Magnoliophytes marines
3.2. Les Magnoliophytes marines dans le
monde actuel
3.3. Adaptations au milieu marin
3.4. Notion de ramet et de genet
3.5. Fonctionnement des écosystèmes
3.6. L'écosystème à Posidonia oceanica
3.6.1. Répartition géographique
3
Pour tout savoir sur
Posidonia oceanica
Boudouresque
et al., 2006
En accès libre sur
www.com.univmrs.fr/~boudouresque
Aller à ’6. Documents
biologie de la
conservation’
4
Posidonia oceanica :
endémique de
Méditerranée
5
Répartition de Posidonia oceanica
35 000 km² d’herbiers (?)
30% des fonds entre 0 et -50 m
Diapositive :
Gérard Pergent
La superficie des herbiers e Posidonia
en France
Provence et
Côte d’Azur :
255 km²
Languedoc et
Catalogne :
< 15 km²
Corse :
624 km²
Tous ces herbiers pourraient
entrer dans un carré de moins
de 30 km de côté !
7
35 000 km² = un carré de 190 km de coté (Pasqualini, 2005)
Surface des herbiers à Posidonia oceanica dans quelques
régions de Méditerranée :
Provence-Côte d'Azur
255 km²
Corse
624 km²
Ligurie
48 km²
Toscane
360 km²
Latium
146 km²
Sicile
750 km²
Catalogne
Ensemble de l'Espagne
40 km²
2 800 km²
35 000 km² ? Sans doute moins
8
1. Introduction
2. Un écosystème continental : la forêt
caducifoliée européenne
3. Les écosystèmes à magnoliophytes marines
3.1. Origine des Magnoliophytes marines
3.2. Les Magnoliophytes marines dans le
monde actuel
3.3. Adaptations au milieu marin
3.4. Notion de ramet et de genet
3.5. Fonctionnement des écosystèmes
3.6. L'écosystème à Posidonia oceanica
3.6.1. Répartition géographique
3.6.2. Traits d'histoire de vie
9
des fleurs
Comme ses ancêtres terrestres, la
posidonie
Posidonia oceanica
possède :
des fruits
des racines
10
Posidonia oceanica
Inflorescence et
jeunes fruits
Port-Cros
10 m de profondeur
Novembre 2009
Photo Sandrine Ruitton
Floraison en automne, pas tous les ans, rare en
Méditerranée nord-occidentale
Les fruits (olives de mer) arrivent à maturité vers le
mois de Mai
Reproduction asexuée principalement par
boutures, éventuellement par pseudo-viviparité
Faible diversité génétique due à :
- Autofécondation (fleurs hermaphrodites)
- Bottleneck lors des crises messiniennes ?
12
Rhizomes et faisceaux plagiotropes et orthotropes
Rhizomes
orthotropes
Faisceau
orthotrope
Faisceaux
plagiotropes
Rhizome
plagiotrope
Racines
13
La lépidochronologie : cycles d’épaisseur des écailles (= bases des
anciennes feuilles) le long des rhizomes
Première feuille vivante
Les cycles sont annuels
D’après Pergent et al.,
1985. Ann. Inst. océanogr.,
61 (2) : 97-114.
14
La lépidochronologie :
mesure de l’allongement
annuel des rhizomes et du
nombre de feuilles/an
D’après Calmet et al., 1988.
Aquatic Botany, 30 : 279-294.
15
Retombées de Césium
137 à New York (Bq/m²)
Césium 137/kg
cendres (Bq)
Rhizomes
Ecailles
Lépidochronologie :
mémorisation des tests
nucléaires des années 1960s
D’après Calmet et al., 1988.
Aquatic Botany, 30 : 279-294.
16
L'herbier de posidonie : l'étage infralittoral
Posidonies
Entre le voisinage du niveau moyen de la
mer (0-5 m) et 20-40 (45) m de profondeur
(selon la transparence de l'eau)
D’après Paillard et al., 1993.
Ifremer et GIS Posidonie
publ., Fr. : 1-36 + 3 cartes h.t.
17
Limite supérieure
Photo Frédéric Bassemayousse in
Harmelin et Bassemayousse (2008)
Limite inférieure, 35 m (Menorca) :
transition avec le coralligène
Photo E. Ballesteros in
Ballesteros et al. (2005)
19
Limite inférieure de Posidonia oceanica avec le DC (Détritique côtier).
D’après Descamp et al. (2009)
L'irradiance de compensation (PAR : radiation
photosynthétiquement active) a été estimée à 1016% de l'irradiance incidente et à 4.5% de
l'irradiance de sub-surface (Dalla Via et al., 1998 ;
Ruiz et Romero, 2001 ; Romero, 2004)
Posidonia oceanica craint la dessalure : les herbiers
s'interrompent au voisinage des embouchures de
fleuves et au niveau des résurgences de nappes
phréatiques
La température optimale pour la photosynthèse
serait de 20-24°C
Les températures létales sont 9-10°C et 29-30°C
21
Le déficit en CO2, lié à un pH élevé absence de
Posidonia oceanica dans les lagunes et lagons en
arrière des récifs-barrière (Romero, 2004)
L'azote et le phosphore ne constituent pas des
facteurs limitants (Romero, 2004) ; pourquoi ?
Approvisionnement par les racines
Recyclage : 40% provenant des feuilles
sénescentes
Bactéries (incl. Cyanobactéries) fixatrices de N2
Luxury consumption (= luxury uptake)
22
1. Introduction
2. Un écosystème continental : la forêt
caducifoliée européenne
3. Les écosystèmes à magnoliophytes marines
3.1. Origine des Magnoliophytes marines
3.2. Les Magnoliophytes marines dans le
monde actuel
3.3. Adaptations au milieu marin
3.4. Notion de ramet et de genet
3.5. Fonctionnement des écosystèmes
3.6. L'écosystème à Posidonia oceanica
3.6.1. Répartition géographique
3.6.2. Traits d'histoire de vie
3.6.3. L'édification de la matte
23
Les rhizomes
réagissent à
l'ensevelissement par une
croissance
verticale
Les feuilles de posidonies
piègent les sédiments
La "matte" peut
s'élever de
quelques
centimètres à 1
m par siècle
24
Bare sandy
sediment
Reduction of current
velocity and
sediment
resuspension by a
high density Zostera
noltii seagrass bed
Baltic Sea
rpm = flume speed
Dense
seagrass bed
From Widdow et al., 2008.
Mar. Ecol. Progr. Ser., 358 :
125-136.
La matte
Photo 26
Tolli
La croissance en hauteur de la matte
Un tombant de matte à
Port-Cros (Provence)
D’après Boudouresque et Jeudy
de Grissac, 1983. J. Rech.
océanogr., 8 (2-3) : 99-122.
27
Niveau de la mer
Matte
Pénéplaine
de matte
morte
La montée de la
matte en mode
battu
La montée de la matte s'arrête à quelques
mètres de la surface :
en effet, elle est alors
démantelée par l'hydrodynamisme. Une
pénéplaine de matte
morte sépare la côte
de l'herbier vivant
D'après Boudouresque
et al. (2006)
28
La montée de la
matte au fond
d'une baie en
mode calme
Récif-frangeant
Lagon Récif-barrière
Dans un premier temps, les posido-nies
émergent à la côte, constituant un réciffrangeant
Quand le plan d'émersion s'élargit, l'eau
piégée par les feuilles circule mal. Les
écarts de température et de salinité
deviennent trop importants, et la
posidonie meurt.
Un lagon se met en place, entre le
rivage et le front d'émersion, qui
devient un récif-barrière
29
Avec le temps, le
récif-barrière se
déplace lentement
vers le large et le
lagon s'élargit
Vitesse : quelques
mètres par siècle
D'après Boudouresque et al.
(2006)
30
1. Introduction
2. Un écosystème continental : la forêt
caducifoliée européenne
3. Les écosystèmes à magnoliophytes marines
3.1. Origine des Magnoliophytes marines
3.2. Les Magnoliophytes marines dans le
monde actuel
3.3. Adaptations au milieu marin
3.4. Notion de ramet et de genet
3.5. Fonctionnement des écosystèmes
3.6. L'écosystème à Posidonia oceanica
3.6.1. Répartition géographique
3.6.2. Traits d'histoire de vie
3.6.3. L'édification de la matte
3.6.4. Les types d'herbier
31
L'herbier de plaine : le plus commun en Méditerranée
nordIntermatte déferlante
Intermatte
occidentale
Intermatte
érosive
structurelle
Vu en
coupe
D'après
Boudouresque
et al. (2006)
Vu de
dessus
32
Herbier de plaine.
Vers Almería
(Andalucía). Photo
Moreno
33
Intermatte
sableu se
Intermatte déferlante 34
Plain type meadow:
The formation of a an autogenic intermatte
From Boudouresque et
al., 2009. Botanica
marina, 52 : 395-418
a
b
c
35
Small-scale distribution of benthic habitat types in the northwestern sector of St Thomas Bay, Malta
Posidonia
oceanica
beds:
2-4 m:
patches
5-13 m:
reticulate
11-25 m:
continuous
> 21-25 m:
reticulate
or patchy
From Borg et al., 2009. Medit.
Mar. Sci., 10 (2) : 45-61.
L'herbier de colline : moyenne
profondeur, hydrodynamisme fort
D'après
Boudouresque
et al. (2006)
Vu en
coupe
Colline jeune
Colline âgée
Colline très jeune
Vu de
dessus
Colline en fin de démantèlement
37
D'après
Boudouresque
et al. (2006)
De sa naissance à sa mort :
histoire d'une colline
(environ 100 ans ?)
38
Posidonia oceanica : herbier de collines
D’après Descamp et al., 2009
L'herbier tigré : à faible profondeur, dans les secteurs les
plus chauds de la Méditerranée
Vu de
dessus
Vu en coupe
Déplacement d'une
bande
Les bandes se déplacent, parallèlement à ellesmêmes, contre le
courant dominant
(environ 10 cm/an)
40
L'herbier tigré : à faible profondeur, dans les secteurs les
plus chauds de la Méditerranée
Vu de
dessus
Vu en coupe
Déplacement d'une
bande
Les bandes se déplacent, parallèlement à ellesmêmes, contre le
courant dominant
(environ 10 cm/an)
41
Herbier tigré. Iles
Kerkennah, Tunisie
42
L'herbier en escalier
Détail
d'une
marche
Une marche :
1-3 m de large,
quelques
dizaines de
mètres de
longueur
D'après
Boudouresque
et al. (2006)
43
Courant
dominant
Les marches
remontent la
pente, à la
vitesse moyenne de 10 cm/a,
contre un courant de décharge dominant
En aval, les
marches sont
érodées. Seule
subsiste la
state de rhizomes plagiotropes, et la
base des
rhizomes
orthotropes
44
1. Introduction
2. Un écosystème continental : la forêt caducifoliée
européenne
3. Les écosystèmes à magnoliophytes marines
3.1. Origine des Magnoliophytes marines
3.2. Les Magnoliophytes marines dans le monde
actuel
3.3. Adaptations au milieu marin
3.4. Notion de ramet et de genet
3.5. Fonctionnement des écosystèmes
3.6. L'écosystème à Posidonia oceanica
3.6.1. Répartition géographique
3.6.2. Traits d'histoire de vie
3.6.3. L'édification de la matte
3.6.4. Les types d'herbier
3.6.5. Organismes participants et succession
45
Une diversité spécifique alpha très élevée : 20-25%
des espèces de Méditerranée vivent, ou peuvent
vivre, dans l'herbier à Posidonia oceanica
Un pôle de biodiversité
De nombreuses espèces caractéristiques (= qui ne
vivent que dans l'écosystème, ou principalement
dans l'écosystème, à Posidonia oceanica)
Plus de 50 espèces
caractéristiques
Electra posidoniae (Bryozoaires,
Métazoaires, Opisthochontes)
46
Quelques espèces caractéristiques
Téléostéens :
Hippocampus guttulatus (aussi dans herbiers autres Magnoliophytes)
H. ramulosus (aussi dans herbiers autres Magnoliophytes)
Nerophis maculatus
Nerophis ophidion
Opeatogenys gracilis
Mollusques :
Lima inflata
Polychètes :
Pontogenia chrysocoma
Lumbriconereis paradoxa
Protocapitella simplex
Bryozoaires :
Electra posidoniae
Fenestrulina johannae
Collarina balzaci
Hippocampus ramulosus
47
Des feuilles de Posidonia oceanica
couvertes d'épibiontes ?
48
Syngnathus tiphle (Photo J. Templado)
49
Opeatogenys gracilis sur feuilles
de Posidonia oceanica
Noter le
mimétisme
Photos Angel M. Fitor
50
Quelques espèces caractéristiques
Hydraires :
Sertularia perpusilla
Monotheca posidoniae
Campanularia asymetrica
Echinodermes :
Asterina panceri
Cnidaires :
Parastephanauge paxi
Rhodobiontes :
Chondria mairei
Pneophyllum lejolisii
Chromobiontes :
Myrionema orbiculare
Giraudya sphacelarioides
Myriactula gracilis
Castagnea mediterranea
Castagnea irregularis
Asterina panceri (photo Bedini)
51
Succession (= série évolutive)
La succession qui conduit à l'herbier à Posidonia oceanica sur
substrat dur
Quelques heures : film bactérien
Quelques jours à quelques semaines :
gazon d'Ectocarpacées (Chromobiontes)
Cystoseira (Chromobiontes)
Padina pavonica
(Chromobiontes)
Halopteris
Jania rubens
scoparia
(Chromo- (Rhodobiontes)
biontes)
Quelques mois à quelques années
Lithophyllum
(Rhodobiontes)
Quelques années à dizaines d'années
52
Bouture de
Posidonia
oceanica
Matte : lacis de rhizomes et
sédiment qui colmate les
interstices
Quelque dizaines d'années
Un siècle environ
53
1. Introduction
2. Un écosystème continental : la forêt caducifoliée
européenne
3. Les écosystèmes à magnoliophytes marines
3.1. Origine des Magnoliophytes marines
3.2. Les Magnoliophytes marines dans le monde
actuel
3.3. Adaptations au milieu marin
3.4. Notion de ramet et de genet
3.5. Fonctionnement des écosystèmes
3.6. L'écosystème à Posidonia oceanica
3.6.1. Répartition géographique
3.6.2. Traits d'histoire de vie
3.6.3. L'édification de la matte
3.6.4. Les types d'herbier
3.6.5. Organismes participants et succession
3.6.6. Fonctionnement de l'écosystème
54
Ne pas oublier tout ce qui est commun aux écosystèmes à
Magnoliophytes marines. Par exemple la machinerie des nutrients
Zzzzzz
Zzzzzz
Zzzzzz
Pas assez
de lumière !
Il fait trop
froid !
Zzzzzz
Par exemple
l’uptake de luxe
Le plancton en hiver
Les nutrients
Dormez bien,
les petits
A votre réveil, au
printemps, vous trouverez
ce que je vous ai laissé
La biomasse des producteurs
primaires
La biomasse des P1 atteint
une valeur record pour un
écosystème marin
Les épibiontes des feuilles : jusqu'à
500 gMS/m²
Les feuilles : jusqu'à 1 600 gMS/m²
Les épibiontes des rhizomes ?
La matte. Rhizomes et racines vivants : jusqu'à
5 500 gMS/m²
La matte. Les rhizomes et racines morts, riches
en acides phénoliques, sont très peu putrescibles
et peuvent se conserver pendant des millénaires
56
Les MPOs épibiontes des feuilles, en
Sardaigne (photo E. Emery)
57
La sous-strate sciaphile :
Mesophyllum et Peyssonnelia sur les
rhizomes (photo S. Ruitton)
58
Epibiontes : 100200 gMS/m²
Téléostéens :
2-6 gMS/m²
La biomasse
des producteurs
Marthasterias (étoile de
mer) : 0.2 gMS/m²
secondaires
Mollusques et
crustacés vagiles : 36 gMS/m²
Oursins (Paracentrotus, Psammechinus) : 233 gMS/m²
Holothuries :
6-9 gMS/m²
Endofaune (polychètes, nématodes, crustacés, mollusques) : 51
gMS/m²
Au total : au
moins 150300 gMS/m²
La biomasse des P2
est donc très faible
par rapport à celle
des P1 (mais très
élevée par rapport
aux écosystèmes
59
contientaux)
La production primaire nette
Elle regroupe la Production primaire nette de :
- Posidonia oceanica
- Les épibiontes des feuilles
- Les épibiontes des rhizomes
En fait, la production primaire nette de P.
oceanica va se trouver :
- Dans les feuilles
- Exportée dans les rhizomes
- Exportée dans les racines
60
La production primaire nette de Posidonia oceanica sous forme de
feuilles (limbes)
Très variable à une profondeur
donnée : densité des faisceaux,
transparence de l'eau
gMS/m²/a
1 500
Diminue avec la profondeur
150 à 1750 gMS/m²/a
1 000
500
1
5
10
15
20 m
Profondeur
61
La production primaire nette de Posidonia oceanica
- Sous forme de feuilles (pétioles)
40-400 gMS/m²/a
- Exportée vers les rhizomes
16-170 gMS/m²/a
- Exportée vers les racines
10-130 gMS/m²/a
Total Posidonia : 220-2 450 gMS/m²/a
(2 000-3 000 g/MS/m²/a ; Romero 2004)
gMS/m²/a
1 000
La production primaire des épibiontes des
feuilles : 15-900 gMS/m²/a
Epibiontes des rhizomes ?
500
1
5
10
15
20 m
Profondeur
62
Au total, l'écosystème à Posidonia oceanica (tout au
moins les herbiers superficiels) est l'un des
écosystèmes les plus productifs de la planète
Pour comparaison, forêt à Quercus ilex (chêne vert) en Sicile : 775
gMS/m²/a (Leonardi et al., 1992)
63
Un exemple de destin de la production
primaire de Posidonia oceanica. On part de
100 g de MS
Herbivores
5-10%
55-60%
Limbes
75 g
90-95%
Pétioles
18 g
Rhizomes
et racines 7
g
40-45%
D'après Romero
(2004), modifié
Absorption
herbivores
1-2% (2 g)
Excrétion
Chute des
feuilles
20-80%
Exportation
20-60% (34 g)
20-30%
Dégradation
détritivores 2060% (34 g)
Incorporation
dans la matte
20-60% (30 g)
64
Méditerranée
occidentale
(profondeurs
intermédiaires)
Devenir de la production primaire
de Posidonia oceanica
%
50
45
Méditerranée
occidentale
(superficiel)
40
35
Tunisie
30
25
20
15
10
5
0
Herbivores
herbier
Détritivores
herbier
Exportation
D’après Pergent et al. (1994), Rico-Raimondino
(1995), Vela (2006), Djellouli (2007)
Pétioles
(matte)
Rhizomes
(matte)
65
The functioning of the
Posidonia oceanica
ecosystem
Filter and
suspension
-feeder leaf
epibiota
MPO leaf
epibiota
Posidonia
leaves
Roots and
rhizomes
Matte
The matte: a sink for carbon and nutrients
From Boudouresque et al, 2006. Biol.
mar. Medit., 13(4): 109-113, updated
The functioning of the
Posidonia oceanica
ecosystem
Pelagic microbial loop
Plancton
and POM
Filter and
suspension
-feeder leaf
epibiota
MPO leaf
epibiota
DOC
Posidonia
leaves
Roots and
rhizomes
Matte
The matte: a sink for carbon and nutrients
From Boudouresque et al, 2006. Biol.
mar. Medit., 13(4): 109-113, updated
Un filter-feeder : Pinna nobilis
aux illes Medes (pas de chalutage).
Plusieurs individus/m²
Photos Alex Lorente
Les détritivores
DOC
Détritivores 1°
niveau
(fragmentation,
carbone
organique
soluble)
Leaching
Attention ! Ceci est commun à tous
les écosystèmes benthiques marins
Détritivores 2°
niveau
(fragmentation,
licking)
Détritivores 3°
niveau
(fragmentation,
licking)
Gros
débris
Bactéries, Archées, Fungi, et Straménopiles
hétérotrophes (Oobiontes, Labyrinthulobiontes)
Composés
réfractaires
Les vrais détritivores : détritivores de 1°niveau
Les faux détritivores (en réalité fragmenteurs et consommateurs de Bactéries,
Archées, Fungi et Straménopiles hétérotrophes (Oobiontes, Labyrinthulobiontes)
Les décomposeurs : Bactéries, Archées, Fungi, Straménopiles
hétérotrophes (Oobiontes, Labyrinthulobiontes)
69
Pelagic microbial loop
The functioning of the Posidonia
oceanica ecosystem
Plancton
and POM
Filter and
suspension
-feeder leaf
epibiota
MPO leaf
epibiota
DOC
Posidonia
leaves
Litter detritus
(dead leaves)
Detritus feeders 1 (Amphipoda, Isopoda,
Psammechinus
Detritus feeders
2 and 3 (Amphipoda, Isopoda,
Holothuria
BAFSH loop ?
Bacteria, Fungi
Roots and
rhizomes
Matte
Matte endofauna :
polychaeta, mollusks
The matte: a sink for carbon and nutrients
From Boudouresque et al, 2006. Biol.
mar. Medit., 13(4): 109-113, updated
Holothuria tubulosa
Psammechinus
microtuberculatus
Feuille morte encore verte :
diatomées
D’après Lepoint et
al., 2006. Mar. 72
Biol.
Res., 2 : 355-365
Feuille morte dégradée : bactéries
filamenteuses et Fungi
D’après Lepoint et
al., 2006. Mar. 73
Biol.
Res., 2 : 355-365
Amphipodes détritivores
A partir des isotopes stables
Feuilles mortes
Posidonia
Gammarus aequicauda
Gammarella fucicola
MPOs
épibiontes ou
en épave
MPOs
sciaphiles des
rhizomes
> 50 %
> 44 %
5%
20 %
70 %
10 %
D’après Lepoint et
al., 2006. Mar. Biol.
Res., 2 : 355-365
74
Pelagic microbial loop
The functioning of the Posidonia
oceanica ecosystem
Plancton
and POM
Filter and
suspension
-feeder leaf
epibiota
MPO leaf
epibiota
DOC
Posidonia
leaves
Litter detritus
(dead leaves)
Detritus feeders 1 (Amphipoda, Isopoda,
Psammechinus
Detritus feeders
2 and 3 (Amphipoda, Isopoda,
Holothuria
BAFSH loop ?
Bacteria, Fungi
Roots and
rhizomes
Matte
Exported
detritus
(dead
leaves)
Matte endofauna :
polychaeta, mollusks
The matte: a sink for carbon and nutrients
From Boudouresque et al, 2006. Biol.
mar. Medit., 13(4): 109-113, updated
Banquette de
feuilles mortes de
Posidonia oceanica
Exportation (à partir des isotopes stables)
D’après Cardona et al., 2007. Mar.
Ecol. Progr. Ser., 335 : 123-131
Vers les fonds meubles
POM pélagique
MPOs substrats durs
Epibiontes
Posidonia
Feuilles
Posidonia
Mullus surmuletus
21
21
46
12
Trachinus draco
18
18
49
15
Xyrichthys novacula
14
14
48
25
Vers l’écosystème pélagique
D’après Cardona et al., 2007. Mar.
Ecol. Progr. Ser., 335 : 123-131
Non significatif aux Baléares (Thon, sardine,
Caretta, Stenella)
La principale source de DOC de l’écosystème
pélagique côtier et la base de la boucle
microbienne (Ischia, Italie)
D’après Velimirov, 1986. Mar.
Ecol. Progr. Ser., 28 : 21-41.
77
Pelagic microbial loop
The functioning of the Posidonia
oceanica ecosystem
Plancton
and POM
Filter and
suspension
-feeder leaf
epibiota
MPO leaf
epibiota
DOC
Herbivores 1 (Sarpa, Paracentrotus, Idotea, Pisa)
Posidonia
leaves
Litter detritus
(dead leaves)
Detritus feeders 1 (Amphipoda, Isopoda,
Psammechinus
Detritus feeders
2 and 3 (Amphipoda, Isopoda,
Holothuria
BAFSH loop ?
Bacteria, Fungi
Roots and
rhizomes
Matte
Exported
detritus
(dead
leaves)
Matte endofauna:
polychaeta, mollusks
The matte: a sink for carbon and nutrients
From Boudouresque et al, 2006. Biol.
mar. Medit., 13(4): 109-113, updated
Sarpa salpa
Paracentrotus lividus
Photo Frédéric
Bassemayousse in Harmelin
et Bassemayousse (2008)
Un banc de Sarpa salpa
dans l’herbier
Consommateurs des
feuilles de Posidonia
oceanica
Source de C, S et N chez Paracentrotus lividus
Feuilles Posidonia
Epibiontes des
feuilles
Paracentrotus
δ13C
δ34S
-12-14‰
-18-20‰
-15-16‰
16.5-17.5‰
18.0-20.0‰
18.0‰
δ15N
3.5-4.0‰
6.0-6.5‰
9.0-10.0‰
Paracentrotus consomme 50-50 les
feuilles et les épibiontes. 50% de son C vient
des épibiontes
Accroissement par
échelon trophique
C : 0-1‰
N : 2-4‰
Assimile mieux l'azote des épibiontes
(90% de son N en vient) que des feuilles
D'après Tomas et al. (2006)
80
Pelagic microbial loop
The functioning of the Posidonia
oceanica ecosystem
Plancton
and POM
Filter and
suspension
-feeder leaf
epibiota
Herbivores 2 (Amphipoda, Jujubinus, Rissoa)
MPO leaf
epibiota
DOC
Herbivores 1 (Sarpa, Paracentrotus, Idotea, Pisa)
Posidonia
leaves
Litter detritus
(dead leaves)
Detritus feeders 1 (Amphipoda, Isopoda,
Psammechinus
Detritus feeders
2 and 3 (Amphipoda, Isopoda,
Holothuria
BAFSH loop ?
Bacteria, Fungi
Roots and
rhizomes
Matte
Exported
detritus
(dead
leaves)
Matte endofauna :
polychaeta, mollusks
The matte: a sink for carbon and nutrients
From Boudouresque et al, 2006. Biol.
mar. Medit., 13(4): 109-113, updated
Gastropodes brouteurs des épibiontes des feuilles de Posidonia oceanica
Gastropodes brouteurs
d’épibiontes sur une feuille de
Posidonia oceanica
Rissoa
variabilis
Bittium
reticulatum
Alvania
montagui
Photo Jean-Michel Mille
Rissoa
ventricosa
82
Pelagic microbial loop
The functioning of the Posidonia
oceanica ecosystem
Plancton
and POM
Filter and
suspension
-feeder leaf
epibiota
MPO leaf
epibiota
DOC
Teleosts
leaving
the
meadow
Herbivores 2 (Amphipoda, Jujubinus, Rissoa)
Herbivores 1 (Sarpa, Paracentrotus, Idotea, Pisa)
Posidonia
leaves
Litter detritus
(dead leaves)
Detritus feeders 1 (Amphipoda, Isopoda,
Psammechinus
Predatory teleosts (Diplodus,
Sparus, Labrus,
Symphodus)
Detritus feeders
2 and 3 (Amphipoda, Isopoda,
Holothuria
BAFSH loop ?
Bacteria, Fungi
Roots and
rhizomes
Matte
Exported
detritus
(dead
leaves)
Matte endofauna :
polychaeta, mollusks
The matte: a sink for carbon and nutrients
From Boudouresque et al, 2006. Biol.
mar. Medit., 13(4): 109-113, updated
Diplodus
sargus
Symphodus
ocellatus
Prédation de
Paracentrodus
par Marthasterias
glacialis
Pelagic microbial loop
The functioning of the Posidonia
oceanica ecosystem
Plancton
and POM
Filter and
suspension
-feeder leaf
epibiota
Herbivores 2 (Amphipoda, Jujubinus, Rissoa)
MPO leaf
epibiota
DOC
Top predators
(teleosts Conger,
Scorpaena)
Herbivores 1 (Sarpa, Paracentrotus, Idotea, Pisa)
Posidonia
leaves
Litter detritus
(dead leaves)
Detritus feeders 1 (Amphipoda, Isopoda,
Psammechinus
Predatory teleosts (Diplodus,
Sparus, Labrus,
Symphodus)
Detritus feeders
2 and 3 (Amphipoda, Isopoda,
Holothuria
Matte
Exported
detritus
(dead
leaves)
BAFSH loop ?
Bacteria, Fungi
Roots and
rhizomes
Teleosts
leaving
the
meadow
Matte endofauna :
polychaeta, mollusks
The matte: a sink for carbon and nutrients
From Boudouresque et al, 2006. Biol.
mar. Medit., 13(4): 109-113, updated
Scorpaena
porcus
(rascasse)
Conger conger
(congre)
Au total : source de carbone dans
l’écosystème Posidonie (%)
Basé sur les
isotopes stables
du carbone
POM
pélagique
MPOs substrats durs
Epibiontes
Posidonia
Feuilles
Posidonia
Coris julis
10
11
19
60
Dilodus annularis
10
9
33
48
Diplodus vulgaris
12
14
28
46
Sarpa salpa
12
12
30
47
Scorpaena porcus
9
9
30
52
Serranus scriba
10
10
25
56
Symphodus tinca
10
9
28
54
D’après Cardona et al., 2007. Mar.
Ecol. Progr. Ser., 335 : 123-131
87
Pelagic microbial loop
The functioning of the Posidonia
oceanica ecosystem
Plancton
and POM
Planktivorous teleosts
(Spicara, Chromis)
Filter and
suspension
-feeder leaf
epibiota
Herbivores 2 (Amphipoda, Jujubinus, Rissoa)
MPO leaf
epibiota
DOC
Top predators
(teleosts Conger,
Scorpaena)
Herbivores 1 (Sarpa, Paracentrotus, Idotea, Pisa)
Posidonia
leaves
Litter detritus
(dead leaves)
Detritus feeders 1 (Amphipoda, Isopoda,
Psammechinus
Predatory teleosts (Diplodus,
Sparus, Labrus,
Symphodus)
Detritus feeders
2 and 3 (Amphipoda, Isopoda,
Holothuria
Matte
Exported
detritus
(dead
leaves)
BAFSH loop ?
Bacteria, Fungi
Roots and
rhizomes
Teleosts
leaving
the
meadow
Matte endofauna :
polychaeta, mollusks
The matte: a sink for carbon and nutrients
From Boudouresque et al, 2006. Biol.
mar. Medit., 13(4): 109-113, updated
Le jour
Spicara smaris
Chromis chromis
Téléostéens
planctonophages
vivant dans la
colonne d'eau
Lithognathus mormyrus
Diplodus annularis
Coris julis
Symphodus ocellatus
Conger conger
D'après
Harmelin-Vivien
(1982). Redessiné
Scorpaena porcus
Les grands prédateurs
(congres et rascasses)
ne sont pas actifs le jour
89
Le soir : Chromis
chromis descend
vers le fond
90
Le jour
La nuit
D'après
Harmelin-Vivien
(1982). Redessiné
91
Pelagic microbial loop
The functioning of the Posidonia
oceanica ecosystem
Plancton
and POM
Planktivorous teleosts
(Spicara, Chromis)
Filter and
suspension
-feeder leaf
epibiota
Herbivores 2 (Amphipoda, Jujubinus, Rissoa)
MPO leaf
epibiota
DOC
Sea birds
(Phalacrocorax
aristotelis)
Top predators
(teleosts Conger,
Scorpaena)
Herbivores 1 (Sarpa, Paracentrotus, Idotea, Pisa)
Posidonia
leaves
Litter detritus
(dead leaves)
Detritus feeders 1 (Amphipoda, Isopoda,
Psammechinus
Predatory teleosts (Diplodus,
Sparus, Labrus,
Symphodus)
Detritus feeders
2 and 3 (Amphipoda, Isopoda,
Holothuria
Matte
Matte endofauna :
polychaeta, mollusks
The matte: a sink for carbon and nutrients
Exported
detritus
(dead
leaves)
BAFHS loop ?
Bacteria, Fungi
Roots and
rhizomes
Teleosts
leaving
the
meadow
Fragmentation
From Boudouresque et al, 2006. Biol.
mar. Medit., 13(4): 109-113, updated
Transfert vers le milieu continental : par exemple le cormoran
Phalacrocorax aristotelis
35% des proies benthiques : Diplodus, Scorpaena,
Coris, Lithognathus, Symphodus
Morat (2007)
93
The Posidonia oceanica seagrass meadow: a unique ecosystem ?
Features of the Posidonia ecosystem
Common in
marine
ecosystems ?
Common in
terrestrial
ecosystems ?
Huge primary producers (P1) biomass
No
Yes
High belowground P1 biomass
No
Yes
Yes/No
Yes/No
Juxtaposition of two sets of P1 (hard and easy to
degrade)
No
No
A Low Nutrient High Chlorophyll (LNHC) system
No
No
The recycling of the nutrients within the ecosystem
No
Yes
Presence of a litter of dead leaves
No
Yes
Prominent role of detritus based food webs
No
Yes
Outwelling of a large part of the primary production
Yes/No
No
A sink for carbon
Yes/No
No
Relatively low biomass of the secondary producers
(P2)
Yes/No
Yes
Low P2/P1 ratio
Yes/No
Yes
Relatively high primary production
From Boudouresque et al. (2006)
94