J E S S I C A E. C A R I L L I , RICHARD D . NORRIS, BRYAN BLACK, SHEILA M.WALSH and

1. Les données centennales des taux de croissance du corail indiquent que le stress local réduit la tolérance thermique du corail J E S S I C A E. C A R I L L I , RICHARD D . NORRIS, BRYAN BLACK, SHEILA M.WALSH and MELANIE MCF I E L D COUTURIER Matthieu, LUCHAIRE Marion, MATHIEU Laura, BEM 227, Master 1 Biologie Ecologie Marine, Année 2010-2011

2. I. Introduction II. Matériels et méthodes III. Résultats IV. Discussion V. Conclusion • Les récifs coralliens sont de plus en plus menacés par les impacts humains : • ↗ macro-algues (agriculture) • ↘ herbivorie (surpêche) • ↗ sédimentation + dégâts directs (tourisme + surpêche) • Corrélé avec ↗ maladies et blanchiments des coraux et ↘ du recouvrement. • Coraux très sensibles au stress thermique Protéine de choc thermique HSP (Torrents Cabestany, 2003). Blanchiment = dépérissement des coraux suite à l’expulsion des zooxanthelles symbiotiques. Zooxanthelle : ‛algue’ unicellulaire dinoflagellé fournissant oxygène et nutrient à son hôte en échange d’un abris exposé à la lumière symbiose mutualiste permettant de palier à la pauvreté du milieu. Figure 1 : Corail Montastraeafaveolatablanchit Figure 2 : Zooxanthelles au microscope

3. I. Introduction II. Matériels et méthodes III. Résultats IV. Discussion V. Conclusion Le squelette des coraux scléractiniares enregistre les rythmes de croissance. Stries de croissance annuelles Objectif de l’étude : • Montrer que les phénomènes historiques de blanchiment des coraux du récif Méso-américain (1998) peuvent être uniquement expliqués par la combinaison de récents impacts humains /stress thermique/ irradiance solaire. • Hypothèse : Les impacts humains diminueraient la tolérance au stress thermique, et lors de stress thermique il y a perte du symbionte  blanchiment. Figure 3 : Stries de croissance aux rayons X

4. I. Introduction II. Matériels et méthodes III. Résultats IV. Discussion V. Conclusion Belize Site d’étude : Récif Méso-américain sur 4 zones : -Turneffe Atoll -Sapodilla Cayes -Utila -Cayos Cuchinos Espèce étudiée : Montastraeafaveolata(Scléractiniaire) Espèce constructrice dominante du récif Espèce hermaphrodite Honduras Figure 4 : localisation des sites d’études Tableau 1 : Classification de Montastraeafaveolata Figure 5 : Montastraeafaveolata

5. I. Introduction II. Matériels et méthodes III. Résultats IV. Discussion V. Conclusion Méthode de prélèvement: • Prélèvement de 92 carottes de corail (M.faveolata), collectées entre 2,5 et 13 m • de profondeur. • Carottage vertical axe de croissance maximal • Après perforation : mise en place de systèmes • empêchant l’installation d’organismes dans le corail et favorisant sa repousse. Traitement des carottes: • Prélèvement de coupes de 0,86 cm d’épaisseur au milieu de chaque carotte • Passage aux rayons-X (Siemens Polyfos 50) à l’UCSD • Elimination de l’effet talon par irradiation de barre d’aluminium Figure 6 : Corail aux rayons X Figure 7 : Prélèvement des échantillons de coraux

6. I. Introduction II. Matériels et méthodes III. Résultats IV. Discussion V. Conclusion • Cross-dating: méthode de recoupement entre les échantillons pour faire correspondre une date à chaque stries de croissance. • COFECHA : • outil statistique permettant de valider la méthode du cross-dating. • permet de mesurer l’inter-corrélation entre les séries de mesures (extension, calcification, densité). • DHM(DegreeHeatingMonth) : indice de stress thermique. DHM=somme annuelle des différences entre la température de surface du mois et la moyenne mensuelle( Raynolds, 2002). Figure 8 : Méthode du Cross-dating • GLM (Modèle linéaire généralisé): • Permet d’étudier la liaison entre une variable dépendante Y (taux d’extension du corail) et un ensemble de variables explicatives X ( DHM, population du Honduras). • Y= β ₀ + β ₁ x X ₁ + β₂ x X ₂ + …… βᵢ x Xᵢ

7. I. Introduction II. Matériels et méthodes III. Résultats IV. Discussion V. Conclusion Radiographies aux rayons X des squelettes de coraux : Corail « résistant» Fort taux d’extension Faible taux d’extension 1998 1998 1998 Bande de stress Cas intermédiaire Mortalité partielle

8. I. Introduction II. Matériels et méthodes III. Résultats IV. Discussion V. Conclusion Tableau 2 : Coraux témoins du stress de l’année 1998 Tableau 3 : Inter-corrélations des séries et sensibilité du taux d’extension (Cofecha)

9. I. Introduction II. Matériels et méthodes III. Résultats IV. Discussion V. Conclusion Tableau 4 : Estimations des tendances de croissance sur la période de 1955 à 1995.(Résultats du modèle linéaire généralisé : ANOVA). Tableau 5 : Différents indicateurs des stress locaux

10. I. Introduction II. Matériels et méthodes III. Résultats IV. Discussion V. Conclusion Evénement de 1998 Figure 9 : Taux de croissance mesuré dans les différents sites étudiés

11. I. Introduction II. Matériels et méthodes III. Résultats IV. Discussion V. Conclusion 1998 Figure 10 : Variations du taux de croissance des coraux sur les différents sites

12. I. Introduction II. Matériels et méthodes III. Résultats IV. Discussion V. Conclusion Figure 11 : Taux de croissance des coraux en fonction du stress thermique • Modèle choisi pour l’analyse du taux d’extension:

13. I. Introduction II. Matériels et méthodes III. Résultats IV. Discussion V. Conclusion 1995 : 1er événement de blanchiment sur le récif Méso-américain. 1998 : ensemble d’événements de blanchiment sévères sur la totalité des récifs du monde. Pourtant, irradiance solaire et DHM non exceptionnels en 1998 par rapport au milieu du siècle. Figure 12 : Stress thermique dans la région du récif Méso-américain. ↗ population du Honduras (6 millions) ↗ Stress anthropique local ↘ seuil de tolérance du corail ↗DIN  ↗Croissance des Zooxanthelles  Déstabilisation de la symbiose avec les coraux (Wooldridge, 2009) Figure 13 : Démographie du Honduras

14. I. Introduction II. Matériels et méthodes III. Résultats IV. Discussion V. Conclusion Températures élevées Radiations solaires fortes Pas de stress anthropique Stress anthropique Petits évènements de blanchiment Diminution des réserves énergétiques Augmentation du seuil de tolérance Grands évènements de blanchiment Acclimatation Mort

15. I. Introduction II. Matériels et méthodes III. Résultats IV. Discussion V. Conclusion Objectif de l’étude : -Montrer que les phénomènes historiques de blanchiment des coraux du récifs Méso-américain, peuvent être uniquement expliqués par la combinaison de récents impacts humains /stress thermique/ irradiance solaire. Hypothèse vérifiée : stress locaux ↘ seuil de tolérance thermique Etudes complémentaires nécessaires pour identifier la contributions de chacun des stress sur le seuil de tolérance thermique du corail. Mise en place de stratégies locales de gestions visant à réduire les stress locaux : • réserves marines • gestion des rejets des eaux • réimplantations de mangroves Gestion indispensable au vue des prévisions sur le réchauffement climatique planétaire!

16. Remarques • Pas de réponse à la question sur la quantité de stress supportable avant un blanchiment (étude qualitative, non quantitative). • Ouragan Mitch + phénomène ENSO en 1998 : non cités en conclusion (Mumby, 1999 ; Sheng, 2007) • Apport d’eau douce (phénomènes ENSO)  Diminution de salinité  ↘seuil de tolérance thermique (Kerswell & al, 2003) • Temps d’exposition au stress thermique non précisé (Wooldridge & al, 2009) Figure 14 : Phénomène ENSO

17. Références • Bessat F, (2000). Mémoire des coraux à la recherche des secrets du climat, Publication de la Sorbonne: 253 pages. • Carilli J, Norris R.D. , Black B.,Walsh S.M, Field M.Mc (2009) Local Stressors Reduce Coral Resilience to Bleaching. Plos One 4 (7):e6324 • Carilli J, Norris R.D. , Black B.,Walsh S.M, Field M.Mc, (2010) Century-scale records of coral growth rates indicate that local stressors reduce coral thermal tolerance threshold. Global Change Biology 16(4): 1247–1257 • Clement T., Gabrie C., Mercier JR., You H., (2010), Aires marines protégées capitalisation des expériencescofinancées par le FFEM, 3ème partie • Coles S.L., Jokiel P.L, (1978), Synergistic Effects of temperature, Salinity and Light on the hermatypic Coral Montiporaverrucosa, Marine Biology 49, 187-195 • DeSalvo, M.K., C.R. Voolstra, S. Sunagawa, J.A. Schwarz, J.H. Stillman, M.A. Coffroth, A.M. Szmant, M. Medina (2008). Differential gene expression during thermal stress and bleaching in the Caribbean coral Montastraeafaveolata. Mol Ecol 17 (17): 3952-3971. • Kerswell A.P , Jones R.J (2003), Effects of hypo-osmosis on the coral Stylophorapistillata, nature and cause of “low-slinity bleaching”. Marine Ecologie Progress Series, Vol. 253 : 145-154 • Mumby J.P, (1999), Bleaching and hurricanes disturbances to population of coral recruits in Belize. Vol 190 26-35 • Rayner N.A, Parker D.E, Horton E.B, Folland, C.K, Alexander L.V, Rowell D.P, (2003), Global analyses of sea surface temperature, sea ice, and night marine air temperature since the late nineteenth century, Journal of géophysical research, Vol. 108, NO. D14, 4407 • Sheng, J., L. Wang, S. Andréfouët, C. Hu, B. G. Hatcher, F. E. Muller-Karger, B. Kjerfve, W. D. Heyman, and B. Yang (2007), Upper ocean response of the Mesoamerican Barrier Reef System to Hurricane Mitch and coastal freshwater inputs: A study using Sea-viewing Wide Field-of-view Sensor (SeaWiFS) ocean color data and a nested-grid ocean circulation model,J. Geophys. Res., 112, C07016, doi:10.1029/2006JC003900. • Torrents Cabestany O. ,(2003), Biologie des populations du corail rouge (Coralliumrubrum) de Méditerranée. Rapport sur les travaux scientifiques du parc marin de la côte Bleue, Vol 3 28-35 • Voituriezet B.,Jacques G.(1999), El nino. Realité et fiction, Unesco, 116 pages • Wooldridge S.A. ,(2009), Water quality and coral bleaching thresholds: Formalising the linkage for the inshore reefs of the Great Barrier Reef, Australia. Marine Pollution Bulletin 58 : 745-751 Photos : • http://coralpedia.bio.warwick.ac.uk/en/corals/montastraea_faveolata.html • http://www.google.fr/imgres?imgurl=https://www.marum.de/Binarie • http://www.google.fr/imgres?imgurl=http://www.unepwcmc.org/GIS • http://www.reefnews.eu/?p=2467 • http://www.futura-sciences.com/fr/doc/t/zoologie-1/d/coraux-recifs-coralliens-et-climats-du-passe_707/c3/221/p2/ • http://www.ncdc.noaa.gov/paleo/coral/greatbarrier.html • http://perspective.usherbrooke.ca/bilan/servlet/BMTendanceStatPays?langue=fr&codePays=HND&codeTheme=1&codeStat=SP.POP.TOTL • http://www.okvoyage.com/polynesie-francaise/tahiti/100-photo-tahiti/recif-corail-poisson.html • http://www.unep-wcmc.org/GIS/coraldis/cd/white_plague.htm • http://www.larousse.fr/encyclopedie/media/El_Ni%C3%B1o_-_observ%C3%A9_par_le_satellite_Topex_Poseidon/11000702

18. Merci de votre attention