La mer, milieu de vie - CPIE Flandre Maritime

La mer, milieu de vie
Eléments d’écologie
marine et littorale 1
2
Quelques données physiques
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Un biotope : conditions physico-chimiques d'un
lieu qui détermineront la présence des espèces
qui peuvent y être adaptées.
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L'étendue
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La profondeur
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La luminosité
–
La température
–
La pression
Une étendue
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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
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Proportion de l'océan
sur terre
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La circulation de l'eau
fait des océans un
océan
Un espace « insondable »
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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
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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
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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
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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
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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
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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
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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
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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
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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
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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
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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.
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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!
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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
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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
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●
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)