Comment la connaissance des interactions biotiques peut

Brest -18 janvier 2013
Thème III –
Gestion, usages, conservation
Sous thème : Biodiversité
Comment la gestion conservatoire peut- elle
permettre le maintien et la restauration de
la biodiversité en accompagnant les
changements d’usages pour un
développement durable ?
Photo Gladu
Comment la connaissance des interactions biotiques peutelle faciliter les actions de gestion/conservation en mer
d’Iroise ?
De l’étude des sous-systèmes d’interactions à la
modélisation du réseau trophique global de la zone
Iroise
Christian Hily,* Nolwenn Quillien *, Aline BlanchetAurigny **, Géraldine Lassalle***
*UMR 6539 LEMAR – IUEM - Univ. Bretagne Occidentale
** Ifremer Labo DYNECO – Ifremer, Brest
* UMR 7266 LIENSs Univ. La Rochelle
Problématique :
Constat : les travaux de recherche menés ces dernières
années en Mer d’Iroise se focalisent sur un (ou un petit
nombre de) compartiment(s) particulier(s) de
l’écosystème et les principales interactions avec les
compartiments trophiques les plus proches.
De même chaque action de gestion conservatoire mise en
œuvre par le Parc marin d’Iroise cible un compartiment
particulier et les actions directes anthropiques sur ce
compartiment (mono ou pluri spécifique et fonctionnel).
=
Focus sur des sous-systèmes d’éléments fortement
connectés faisant partie d’un vaste réseau complexe
d’interactions, structuré par ces sous-systèmes.
Présentation :
1 - Sur la base de quelques uns des travaux de recherche les plus
récents et en cours, illustrer quelques sous-systèmes d’interactions
avec lesquels des actions anthropiques sont plus ou moins fortement
connectées.
2 – Illustrer comment un modèle conceptuel d’écosystème permettrait
de positionner à la fois les sous-systèmes entre eux et vis-à-vis des
actions de changement d’usages stimulés par le PNMI et faciliter
l’identification des nœuds-clé du fonctionnement et des actions de
gestion. (premier ensemble d’activités dans ZABRI)
3 – Illustrer comment dans une seconde étape il serait possible de
développer une approche écosystémique pour évaluer les impacts
des activités humaines et des mesures conservatoires, par
modélisation du réseau trophique.
Première partie
Quelques travaux de recherche récents et en
cours en Zone Iroise impliquant l’étude des
interactions trophiques
Premier exemple :
Identification des sources alimentaires à la base de l’organisation
trophique de l’écosystème benthique :
question : quelle est l’origine de la matière organique consommée
par les animaux suspensivores (consommateurs primaires)?
Invertébrés benthiques et biomarqueurs : témoins du fonctionnement trophique de l'écosystème côtier
LEMAR - Thèse de Caroline Nérot - 2011
LEMAR
Quelle est l’origine des sources alimentaires des bivalves des fonds sédimentaires en
Iroise? Microphyto benthos, phytoplancton, MOP, autres…??
Débris de laminaires : valeurs élevées en δ13C : sources probables pour les bivalves
Sous système des champs de blocs intertidaux archipel de Molène
Rôle des échouages hivernaux de macroalgues
Modifié d’après Le Hir 2002
Milieu pélagique
Production de macroalgues
Nutriments
et MOP
Fragmentation
Prédateurs
Détritivores
Décomposition
Micro- et
méiofaune
Microbrouteurs
Débris d’algues
Biofilm
Microphytobenthos
Déposivores
Suspensivores
Echouages
intertidaux
Exemple 2 : Evolution des réseaux d’interactions : Les fluctuations des
populations d’ophiures (échinodermes) reflètent les évolutions à
moyen/long terme des sources de matière et d’énergie et des relations
prédateur-proies en mer d’Iroise
K Hiscock
Thèse de Aline Blanchet-Aurigny (Labo Dyneco Ifremer
Brest) décembre 2012 - collaboration Lemar (M. Guillou
Dir.) et PNMI
Les populations d’ophiures épigées Ophiothrix fragilis et
Ophiocomina nigra à la pointe de Bretagne: évolution et
écologie trophique
Sites Rade de Brest - Baie de Douarnenez – Baie des Blancs Sablons
Approche basées sur les comparaisons de situations espacées de 20
ans de différences de distribution spatiales des abondances et sur les
recherches très détaillées des sources de nourriture par les analyses
des isotopes stables de C et N et des acides gras.
Changements dans la structure du réseau
d’interactions : résultats + hypothèses à confirmer
En l’absence des prédateurs et compétiteurs, Ophiocomina nigra
(comportement trophique opportuniste : diatomées – débris de macroalgues –
méiofaune) est favorisée par les changements environnementaux (diversification
des sources et l’augmentation des flux) / Ophiotrix fragilis (suspensivore spectre
+ étroit : diatomées)
2008 - 2011
1982 - 1986 Luidia 2sp
A. rubens +
M. glacialis
Ophiotrix
fragilis
Ophiocomina
nigra
MOPM
Consommateurs
primaires
Sources
MOPS
MOPT
A. rubens +
M. glacialis
Compétiteurs
spatiaux et
prédateurs
Ophiotrix
fragilis
MOPM
Ophiocomina
nigra
MOPS
U
MOPT
Exemple 3 : quelles sont les modifications induites
dans la structure et le fonctionnement du soussystème (réseau trophique) soumis aux marées vertes
sur les plages de la mer d’Iroise?
Impacts des MARées Vertes sur le fonctionnement des Ecosystèmes Littoraux et en
particulier sur le rôle de zone de nourricerie des plages de sable fin en Bretagne
(Programme MARVERIK , J. Grall coord.)
Thèse en cours – Nolwenn Quillien
Collaborations : Observatoire marin de l’IUEM, LEMAR, PNMI, Ifremer, Åbo Akademi (Finlande),
Agrocampus Rennes.
Q1 : Effets sur les paramètres physicochimiques et influence de
l’hydrodynamisme ?
Q2 : Effets sur la biodiversité spécifique
et fonctionnelle ?
Q3 : Modification du réseau trophique
benthique ?
Q4 : Impacts sur la fonction de zone de
nurserie ?
Kervel
(Impacted beach)
Sous-système étudié:
Plages de sable fin en domaine intertidal
(illustration simplifiée)
Grands compartiments étudiés :
Méiofaune
Macrofaune
Prédateurs
?
Ichtyofaune
benthodémersale juvénile
?
?
?
Consommateurs
Macroalgues
?
?
?
Producteurs
Sources potentielles :
Phytoplancton
Macroalgues
Microphytobenthos
PLAGE de SABLE FIN
à Donax
Outils pour l’étude des réseaux
trophiques : isotopes stables (C,
N & S) et acides gras.
Premiers résultats :
• Eau de mer bien oxygénée en journée mais hypoxies enregistrées la nuit
• Structure des communautés benthiques nettement différente entre les plages
impactées et celle de la plage contrôle
• Diversité supérieure de la macrofaune sur la plage non impactée
• Biomasse des organismes appartenant à la méiofaune largement supérieure sur les
plages impactées comparée à celle de la plage contrôle
• Structure trophique de la communauté de nématodes différente entre les plages
impactées et la plage contrôle
• Sole (Pegusa lascaris) 5 fois plus abondante sur la plage contrôle.
Recrutement des juvéniles plus tardif sur les plages impactées
• Sources de nourriture différentes? Décalage dans la signature isotopique en δ13C : les
organismes vivant à Saint-Nic ont une signature plus enrichie en 13C que ceux
échantillonnés dans l’anse de Dinan
 À suivre : Etude de l’impact des mesures de gestion des marées vertes (comparaison T0
[plage impactée par les MV] et T1 [algues ramassées par des engins])
Partie II
Projet ZABRI Biodiversité pour 2013
Le projet ZABRI :
Proposer un modèle conceptuel du réseau d’interactions du réseau trophique
de la partie Iroise de la zone atelier, intégrant les activités humaines et les
actions conservatoires
« un » modèle = ensemble de modèles imbriqués (dimensions spatiale et
temporelle et différents niveaux d’intégration des compartiments fonctionnels)
la connectance : proportion de liens effectivement réalisés dans
le système, par rapport au nombre total de liens mathématiquement possibles
(GARDNER et ASHBY,1970).
C = connectance
C=
Varie entre 0 et 1 (aussi en %)
L
S (S - 1) / 2
S = nombre
d’espèces
L = nombre de liens
Nb : Notion quasiment impossible à connaître précisément dans un écosystème complexe mais son approche
permet de préciser la structure principale du réseau d’interactions
Implique la connaissance de la biodiversité fonctionnelle ( nb de compartiments et les principales
interactions entre ces compartiments)
Réseau trophique plateau
continental NE des USA
D’après Link, 2002. Mar. Ecol.
Progr. Ser., 230 : 1-9
1 562 liens
17
Modifié de Boudouresque, cours 2010
Homme
Orques, cachalots,
marsouins
Phoques
Oiseaux
Requins
Baleines
Loligo
Morue
Gastropodes
Hareng
Oursins
Cténophores
Holothuries
Calanus sp.
Autres copépodes
Tuniciers
Phytoplancton
Porifera
Gammaridés
Polychètes
18
Connectance et stabilité des systèmes
Les modèles mathématiques montrent que les communautés
les plus stables ont une complexité faible (peu d'espèces, ou
connectivité faible).
Mais un système complexe sera plus stable s’il est composé
par des sous-systèmes (éléments fortement connectés)
relativement indépendant (faiblement connectés) des autres
sous-systèmes. (Organisation hiérarchique)
En Iroise : identifier ces sous-systèmes et leur place dans
l’ensemble du réseau d’interactions et les conséquences
directes et indirectes des activités humaines (y compris les
actions de conservation)
- Faciliter la perception du fonctionnement ( et disfonctionnement), des
interactions qui expliquent au sein des compartiment s fonctionnels la
diversité spécifique – élaborations de scénarios
- Identifier les actions de recherche nécessaires pour comprendre ces
interactions
- Préparer l’étape suivante en accumulant les données quantitatives
(biomasses) sur l’écosystème de la zone Iroise
Partie 3 : Perspectives à plus long terme :
Modélisation du réseau trophique de la zone Iroise pour
l’évaluation des impacts des mesures de gestion conservatoire
sur les compartiments à enjeux majeurs
Principe : S’il est possible d’évaluer l’impact des pêcheries sur les maillons
de l’écosystème on peut de manière équivalente évaluer les impacts des
mesures de régulation ou d’évolution des pratiques d’exploitation ou des
effluents
Modèles de types Ecopath /Ecosim (EwE) et Eco Troph (ET)
Suite aux résultats du PNEC GDG et
thèse Le Loc’h 2004 (Lemar)…
Lassalle, Le Loc’h, Hily et al, 2011, Progress in Oceanography
Lower trophic levels and detrital biomass control the Bay of Biscay continental
shelf food web: implications for ecosystem management
Impact trophique (biomasse) des principaux compartiments de
l’écosystème
Mixed Trophic Impact (MTI routine, Ulanowicz and Puccia, 1990) In Lasalle et al 2011
Indique l’effet d’une petite augmentation de biomasse d’un groupe d’espèces (impactante) aura sur la biomasse d’un
autre groupe (impacté)
Développement de la démarche :
Problématique : Mammifères marins menacés par les interactions avec les
pêcheries dans le GDG
Méthodes : Modèle prenant en compte les débarquements , les rejets de pêche
et les captures accidentelles
Simulation (ET modèle) des effets de l’augmentation des efforts de pêches sur
les prises accidentelles des top predators (Mam. Marins en maj)
An ecosystem approach for the assessment of fisheries impacts on marine top
predators: the Bay of Biscay case study
Lassalle, Gascuel, Le Loc’h et al, 2012, ICES - J. of Marine Science
-Résultats :
-l’écosystème est à la limite du seuil de surexploitation globalisé
- que l’augmentation des efforts de pêche menacent les grands dauphins
par déplétion de leur ressources alimentaires
-- que l’augmentation des efforts de pêche menaces les dauphins
communs et les phoques par le biais des captures accidentelles
Pour l’Iroise une démarche méthodologique équivalente pourrait permettre
d’évaluer les impacts des mesures de gestion conservatoire sur les différents
compartiments à forts enjeux
Merci de votre attention