Caroline Nérot

1. Invertébrés benthiques et biomarqueurs, témoins du fonctionnement trophique des écosystèmes côtiers Caroline Nérot Encadrée par Yves-Marie Paulet, Anne Lorrain, Jacques Grall et Hervé Le Bris

2. Ecosystèmes côtiers ? littoral plateau continental 0 m 200 m talus plaine abyssale 4000 m

3. Ecosystèmes côtiers ? Connaissance des organismes côtiers et de leurs interactions poissons phytoplancton pelagos bivalves zooplancton benthos Modifié d’après support www.sciencelearn.co.nz

4. Ecosystèmes côtiers ? Disponibilité et variabilité spatiale des sources pour les consommateurs? poissons phytoplancton ? zooplancton ? ? bivalves ?

5. Ecosystèmes côtiers ? ~ 300 km  ? nombre d’études

6. Objectif de la thèse Etudier le fonctionnement trophique d’un écosystème côtier à large échelle spatiale Réseau trophique benthique : • origine de la matière organique incorporée • emprise spatiale de l’influence des apports continentaux  Focus sur les bivalves, consommateurs primaires

7. Bivalves benthiques : intégrateurs filtration mobilité • filtreurs • mobilité réduite • Aire de répartition  dimension spatiale Intégrateurs des sources présentes

8. Marqueurs trophiques • Identifier sources dans tissus des bivalves Isotopes stables Carbone d13C et Azote d15N Acides gras Constituants des lipides Bivalve Glande digestive Muscle Nourriture Phytoplancton Bactéries Débris terrestres…

9. Acide gras Acide gras Acide gras Marqueurs trophiques • Identifier sources dans tissus des bivalves Acides gras Bivalve Glande digestive Muscle Nourriture Phytoplancton Bactéries Débris terrestres…

10. Marqueurs trophiques • Temps d’intégration des sources Isotopes stables Acides gras Glande digestive : heures – jours Muscles : mois - saisons Glande digestive : heures – jours Muscles : Peu d’AG des sources

11. Site d’étude et stratégie d’échantillonnage • Fonctionnement trophique de l’écosystème côtier Transect Nord Rade de Brest 10 missions : 3 à 10 jours 2008 2009 2010 Prélèvements : - bivalves : drague + chalut à panneaux - eau : Niskin surface + fond - sédiment : benne + carottier apports fluviaux activités anthropiques ouverture à l’océan Transect Sud Loire et Vilaine

12. Bivalves benthiques utilisés Coquille Saint-Jacques Pecten maximus Pétoncle blanc Aequipecten opercularis Amande de mer Glycymeris glycymeris Bucarde lisse Laevicardium crassum Praire du large Venus casina

13. Questions • Identification des sources trophiques par le d13C ? • Impact des apports continentaux à l’échelle du plateau ? • Influence du métabolisme des bivalves ?

14. Praire Coquille St-Jacques Amande Pétoncle blanc Identification des sources trophiques par le d13C ? Rade de Brest Mer d’Iroise Large

15. C. St-Jacques Pétoncle blanc Praire Amande Identification des sources trophiques par le d13C ? • Résultats Rade Mer d’Iroise Large MOP eaufond Quelle source en milieu côtier est responsable des d13Cbivalves élevés ?

16. Identification des sources trophiques par le d13C ? • d13Cbivalve élevé = consommation microphytobenthos d13C Phytoplancton -16 ‰ MPB MPB -20 ‰ Phytoplancton d13C Grall et al. 2006 Le d13C indique-t-il la consommation de microphytobenthos ?

17. 30 m Pétoncle blanc C. St-Jacques Praire Amande Longphuirt et al. 2007 Bretagne-environnement.org Identification des sources trophiques par le d13C ? • Consommation de MPB ? Rade d13Cbivalves élevés mais pas cohérents avec accès MPB

18. Identification des sources trophiques par le d13C ? • Profil AG : glandes digestives des Coquilles Saint-Jacques Profil AG diatomées benthiques (Kharlamenko 2008) Rade Large AG dominants = marqueurs de diatomées mais pas de spécification benthique / pélagique

19. C. St-Jacques Pétoncle blanc Praire Amande Identification des sources trophiques par le d13C ? • Gradient profondeur = disparition du MPB Rade Mer d’Iroise -16 ‰ d13Cbivalve -20 ‰ MPB Phytoplancton Evolution des d13Cbivalves ≠ consommation de MPB en rade

20. Front d’Ouessant C. St-Jacques Pétoncle blanc Praire Amande 30 m Bretagne-environnement.org Identification des sources trophiques par le d13C ? • Quelle source est responsable des d13Cbivalves élevés ? Rade Mer d’Iroise Large

21. Kristian Peters Identification des sources trophiques par le d13C ? • Présence d’autres sources au d13C élevé • Front d’Ouessant Laminaria digitata Ulva sp. Schaal et al. 2009 Hill et al. 2009 Bretagne-environnement.org Débris macroalgues = vaste gamme de d13C élevées  source potentielle

22. chem.leeds.ac.uk Identification des sources trophiques par le d13C ? • Résumé Position substrat • d13C élevé ne trace pas uniquement le microphytobenthos • Autres sources doivent être prises en compte en milieu côtier Diminution pour 2 sps / 4

23. Questions • Identification des sources trophiques par le d13C ? • Impact des apports continentaux à l’échelle du plateau ? • Influence du métabolisme des bivalves ?

24. Costanzo et al. 2001 macroalgues Matière organique particulaire Evans et al. 2006 Impact des apports continentaux • Pourquoi ? • d15N = traceur signal continental •  même signal dans bivalves ? Quelle échelle spatiale?

25. Impact des apports continentaux • Comment ? Moyennes Flux azote 35 055 t.an-1 130 000 t.an-1 2004, DIREN Bretagne + Guillaud et al. 2008 Comparaison des d15Nbivalve en profondeur et entre les deux transects Transect sud : Valeurs plus fortes? Emprise plus lointaine?

26. Impact des apports continentaux • Résultats • d15N : transect Sud C.St-Jacques Amande Pétoncle blanc • d15N bivalves = dilution du signal continental ? Bucarde

27. Impact des apports continentaux • Résultats • d15N : comparaison transects 35 055 t.an-1 130 000 t.an-1 d15Nbivalves indépendant des apports fluviaux

28. C.St-Jacques C.St-Jacques Amande Amande Pétoncle blanc Pétoncle blanc Impact des apports continentaux • Différences entre les espèces • Ordre des espèces indépendant des apports fluviaux

29. Impact des apports continentaux • Pas d’impact des apports continentaux sur d15Nbivalves ? • Dilution de l’azote provenant de la Loire - Previmer Influence Loire en surface = emprise sur le plateau Influence Loire au fond = emprise très côtière

30. Impact des apports continentaux • Impact des apports continentaux sur d15Nbivalves ? Apports nutriments Phytoplancton côtier Phytoplancton marin X Influence limitée à la proximité des estuaires Différence apports continentaux = échelle plus fine

31. Questions • Identification des sources trophiques par le d13C ? • Impact des apports continentaux à l’échelle du plateau ? • Influence du métabolisme des bivalves ?

32. Influence du métabolisme des bivalves ? • Que montre le d15N ? - Source particulière ? - Intégration du signal trophique ? d15N Bivalves MOPfond ? Sources

33. Influence du métabolisme des bivalves ? • Source particulière ? • d13Cbivalves  MOPfond d13Cprofond ≈ consommation de MOP ≈ phytoplancton marin …

34. Influence du métabolisme des bivalves ? • Source particulière ? • Acides gras Coquille Saint-Jacques Rade Large ± 60 % AG … consommation de phytoplancton marin confirmée par AG

35. Influence du métabolisme des bivalves ? • Que montre le d15N ? X - Source particulière ? - Intégration du signal trophique ? d15N Bivalves MOPfond ? Sources

36. AG majoritaires = polyinsaturés Influence du métabolisme des bivalves ? • Hypothèse : Métabolisme différent • AG muscles Profils d’AGmuscle en ACP

37. Influence du métabolisme des bivalves ? • AG Polyinsaturés = signal physiologique (Cossins et Lee 1985. Bell et al. 1986 ) diversité + quantité X périodicité ↓ Conditions optimales périodicité ↓ Conditions extrêmes pression température lumière sources MO Réponse des coquilles profondes aux conditions environnementales

38. Influence du métabolisme des bivalves ? • Quel impact sur incorporation de la nourriture? Temps d’intégration différents Glande digestive : heures – jours Muscles : mois - saisons Coquilles profondes : intégration directe de la nourriture dans le muscle d15N influencé par l’état physiologique de l’individu !

39. Conclusions

40. Conclusions • Bilan des questions abordées Sources phytoplanctoniques Métabolisme lié aux conditions environnementales Influence sur l’assimilation de la matière organique Influence des fleuves limitée sur bivalves côtiers d13Cbivalves ≠ signal MPB Contribution potentielle des macroalgues

41. Conclusions • Fonctionnement trophique des écosystèmes côtiers : Bilan issu de la thèse

42. Conclusions • Invertébrés benthiques et marqueurs trophiques Muscles : Isotopes stables + influence du métabolisme sur fractionnement Muscles : Isotopes stables Fractionnement spécifique Valeurs des sources Glandes digestives : Acides gras / Isotopes stables Variabilité temporelle Valeurs / composition des sources Muscles : Acides gras Peu d’information trophique État physiologique de l’organisme Couplage des marqueurs et des tissus nécessaire et pertinent Influence physiologie  Limite spatiale à l’utilisation de ces outils

43. Perspectives

44. Perspectives • Ecologie des bivalves • Différences de d13C et d15N entre les espèces Position substrat + Tri particules + Fractionnement spécifique Déterminer le fractionnement isotopique • pour chaque espèce • en fonction de la bathymétrie

45. chem.leeds.ac.uk Perspectives • Ecologie des bivalves • Consommation de débris de macroalgues • Processus d’assimilation • Influence des macroalgues en dehors des champs ? sur l’écosystème Mer d’Iroise ?

46. ? Bibliographie : Ø Perspectives • Physiologie des bivalves • Effets de la profondeur AG muscles / IS muscles • Effets de la pression ? AG et IS : Marqueurs trophiques  marqueurs physiologiques Plasticité des bivalves dans leur aire de répartition

47. Perspectives • Fonctionnement trophique des écosystèmes côtiers • Comparaison de systèmes  Schéma global • Approche visuelle • Niveaux trophiques supérieurs • Matière organique : Disponibilité, Qualité  trappes

48. Merci à Yves-Marie • Jacques • Anne•Hervé•Tarik•Doudou K•Nico•Jean-Marie•Martine•Gene•Manon•Stan •Louis•Fred•Laurent C•Hélène•Anne D•Raoul•Alain•Equipages du Côtes de la Manche et du Gwenn Drez• Violette•Nono•Céline•Jo•Carlito•Yann•Flo•Mélou•Fanny•Marie•Rihanna•Oliv•Nath•Jonah•DoudouMatth•Emi•et tous les autres ...

50. Stratégie d’échantillonnage 10 missions : 3 à 10 jours J F M A M J Jt A S O N D 1 2 3 1 2 3 2 1 Prélèvements : bivalves : drague + chalut à panneaux eau : Niskin surface + fond sédiment : benne Van Veen + carottier