Proposition de stage de master 2 Cartographie quantitative des nourriceries côtières et estuariennes de sole dans le golfe de Gascogne : identification des habitats essentiels, estimation d’abondance et analyse des fluctuations du recrutement Le Pape O.1, Brind’Amour A.2, Rivot É.1, Baulier L.13, Huret M. 3, Archambault B. 1. Laboratoire d’écologie halieutique, UMR 985 Agrocampus Ouest, Inra Ecologie & Santé des Ecosystèmes, Agrocampus Ouest, 65 rue de St Brieuc, CS 84215,35042 Rennes, France 2. IFREMER, Département Ecologie et modèles pour l’Halieutique, BP21105, 44311 Nantes, France 3. IFREMER, Département Dynamique de l'Environnement Côtier. BP70 29280 Plouzané, France Des habitats côtiers et estuariens essentiels mais menacés Les écosystèmes côtiers et estuariens sont extrêmement riches d’un point de vue biologique et jouent un rôle essentiel de part leurs fonctions naturelles. De nombreuses espèces de poissons et d’invertébrés passent notamment au cours de leur cycle biologique (période juvénile) par des habitats restreints et instables que sont les nourriceries situées dans ces secteurs. Ces écosystèmes sont essentiels pour la croissance des jeunes poissons qui y restent concentrés durant leurs premières années de vie. Par conséquent, le renouvellement de ces ressources marines est conditionné par l’importance de la biomasse féconde du stock et la survie des stades précoces (œufs et larves pélagiques) mais aussi par la contribution des nourriceries où se développent les juvéniles. Cas d’étude Le projet proposé porte sur la population de sole commune Solea solea du Golfe de Gascogne, population présentant un intérêt particulier comme modèle d’étude du fait de sa dépendance à des nourriceries côtières et estuariennes durant les premières années de vie. De plus, des travaux antérieurs conséquents permettent de disposer d’un corpus de connaissance solide sur le cycle de vie de cette espèce, notamment au cours des jeunes stades (Dorel et al., 1991 ; Le Pape et al., 2003ab ; Le Pape et al., 2007 ; Nicolas et al., 2007 ; Kostecki et al., 2010 ; Kopp et al., sub) et de séries historiques de données de campagnes en mer et d’évaluation des stocks. Il s’agit par ailleurs d’une espèce d’importance économique majeure pour les pêcheries du Golfe de Gascogne. Une approche préalable a permis de réaliser une première évaluation quantitative des habitats de nourricerie à l’échelle de la population de sole par couplage entre des modèles statistiques basés sur les descripteurs physiques de l’environnement et un système d’information géographique. Cette approche a permis d’estimer l’importance respective des différents types d’habitats, et notamment de souligner le caractère déterminant des vasières peu profondes et des secteurs estuariens (Le Pape et al., 2003a). Toutefois ce travail basé sur des descripteurs de bathymétrie, de structure sédimentaire et d’influence estuarienne peu détaillés avait deux lacunes majeures. D’une part, la variabilité résiduelle de ces modèles était considérable et seule une part limitée de la répartition spatiale des juvéniles était expliquée. D’autre part, cette approche n’a pas été utilisée pour générer des indices d’abondance des juvéniles de sole, analyser le lien avec les autres stades du cycle de vie et comprendre les fluctuations du recrutement, en lien avec les variations des paramètres environnementaux. En conséquence, ce projet aura deux objectifs principaux : - L’étude de la répartition spatiale des juvéniles de sole au sein de leurs nourriceries et la caractérisation de leurs habitats préférentiels. De nouveaux modèles seront développés afin de décrire quantitativement les habitats de juvéniles de sole à partir de données de campagnes côtières et de descripteurs du milieu. Les connaissances acquises récemment sur la fonctionnalité de nourricerie de ces milieux, en lien avec leur dynamique trophique (Nicolas et al., 2007 ; Kostecki et al., 2010 ; Kopp et al., sup) contribueront à choisir les descripteurs les plus pertinents pour développer ces modèles. L’utilisation de séries temporelles plus longues, de données bathymétriques et sédimentaires plus fines et d’informations additionnelles sur les caractéristiques hydrodynamiques des côtes du golfe de Gascogne, issues de modèles hydrodynamiques (panaches estuariens, exposition à la houle) devrait permettre d’augmenter significativement le pouvoir explicatif et la fiabilité de ces modèles d’habitats. Il s’agira par ailleurs de choisir une méthode statistique robuste permettant d’associer à un peuplement donné, un niveau de valeur de l’habitat en tant que nourricerie. Pour ce faire, les méthodes de statistiques bayésiennes (Rivot et al., 2004) seront utilisées afin de standardiser l’allocation, c’est à dire d’attribuer à un habitat donné, un niveau de capacité reflétant sa fonctionnalité de nourricerie. Par couplage entre ces modèles statistiques et un système d’information géographique qui intègre la surface respective des différents habitats, cette approche permettra d’évaluer l’importance des différents types d’habitats pour le renouvellement de la population et d’estimer, pour les deux premières cohortes (individus nés dans l’année ou juvéniles de l’année antérieure), des indices d’abondance annuels des juvéniles de sole. - Sur la base de ces indices d’abondance, il sera possible, dans une seconde phase, d’analyser les facteurs environnementaux susceptibles d’affecter la dynamique du recrutement et les fluctuations interannuelles d’abondance de cette population. Des travaux menés dans le cadre d’un programme plus large seront utilisées à cette fin. D’une part, une approche en cours par couplage entre un modèle hydrodynamique et un modèle individu centré de dérive larvaire permettra de disposer de données sur les apports larvaires et leurs fluctuations interannuelles. Par ailleurs, les données des groupes d’évaluation permettent de disposer chaque année d’estimation de la structure de la population pour les cohortes plus âgées ainsi que de la biomasse féconde à l’échelle de la population (ICES, 2010). Suivre le devenir des cohortes depuis la ponte, en lien avec la biomasse féconde, la dérive larvaire, les jeunes stades sur les nourriceries jusqu’aux cohortes plus agées, en lien avec les conséquences des paramètres environnementaux sur le recrutement (température ; Hermant et al., 2010 & débit des fleuves ; Le Pape et al., 2003b ; Kostecki et al., 2010) devrait permettre d’avancer sur la compréhension de la dynamique de la population et l’importance de la vie juvénile en milieu côtier sur son renouvellement. Références bibliographiques Dorel, D., Koutsikopoulos, C., Desaunay, Y. and Marchand, J. (1991) Seasonal distribution of young sole (Solea solea (L.)) in the nursery ground of the Bay of Vilaine (Northern Bay of Biscay). Netherlands Journal of Sea Research 27, 297-306. Hermant M., Lobry J., Poulard, J.C., Désaunay Y., Bonhommeau S., Le pape O. (2010). Impact of warming on abundance and occurrence of flatfish populations in the Bay of Biscay (France). Journal of Sea Research 64 : 45-53 ICES 2010. Report of the Working Group on the Assessment of Southern Shelf Demersal Stocks. Copenhagen. Kopp, D., H. Le Bris, L. Grimaud, C. Nerot, and A. Brind'Amour. Submitted. Spatial analysis of the trophic interactions between bentho-demersal fish species and their potential preys along a coastalestuarine gradient using stable isotopes and gut contents. Estuarine and Coastal Shelf Science. Kostecki C., Le Loc’h F., Roussel J.M., Desroy N., Huteau D., Le Bris H., Le Pape O. (2010). Dynamics of an estuarine nursery ground: the spatio-temporal relationship between the river flow and the food web of the juvenile common sole (Solea solea, L.) as revealed by stable isotopes analysis. Journal of Sea Research 64 : 54-60. Le Pape O., Baulier L., Cloarec A., Martin J., Le LoCH F., Désaunay Y. (2007,2). Habitat suitability for the juvenile common sole (Solea solea, L.) in the Bay of Biscay (France) : a quantitative description using indicators based on benthic fauna. Journal of Sea Research 57 : 126-136. Le Pape O., Chauvet F., Mahévas S., Lazure L., Guérault G., Désaunay Y. (2003a). Quantitative description of habitat suitability for the juvenile common sole (Solea solea, L.) and contribution of different habitats to the adult population in the Bay of Biscay (France). Journal of Sea Research, 50(23) : 139-149. Le Pape O., Chauvet F., Desaunay Y., Guerault G. (2003b) Relationship between interannual variations of the river plume and the extent of nursery grounds for the common sole (Solea solea, L.) in Vilaine Bay. Effects on recruitment variability. Journal of Sea Research, 50 (2/3) : 177-185. Nicolas D., Le Loc’h F., Désaunay Y., Blanchet A., Hamon D., Le Pape O. (2007). Relationships between benthic macrofauna and habitat suitability for juvenile common sole (Solea solea, L.) in the Vilaine estuary (Bay of Biscay, France) nursery ground. Estuarine, coastal and shelf science. 73(3/4) : 639-650. Rivot E., Prévost E., Parent E., BaglinièreE J.-L., 2004. A Bayesian state-space modelling framework for fitting a salmon stage-structured population dynamic model to multiple time series of field data. Ecological Modelling, 179: 463-485 Logistique Contact Pr Olivier Le Pape, tel : 02 23 48 55 31, email : [email protected] Encadrement Stage de master 2 recherche, qui se déroulera en temps partagé entre Agrocampus Ouest (Rennes) et IFREMER (Nantes) Cadre de l’étude Projet européen Vectors (http://www.marine-vectors.eu/). Rémunération 1/3 du SMIC