importance relative des facteurs hydrodynamiques et...
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Importance relative des facteurs hydrodynamiques et des traits d'histoire de vie
sur la dispersion larvaire et la connectivité à différentes échelles spatiales(Manche, Golfe de Gascogne)
SakinaDorothée Ayata
Directeurs de thèse : Éric Thiébaut, Dominique Davoult
Laboratoire :UMR 7144UPMCCNRS
Station Biologique de Roscoff
Soutenance de thèse de doctoratRoscoff, 8 janvier 2010
Université Pierre & Marie Curie – Paris 6École doctorale Sciences de l'environnement l'Île de France
Introduction
● Dispersion larvaire● Connectivité en milieu marin● Conséquences écologiques● Méthodes d'études● Problématique de la thèse et plan de la présentation
Introduction 1 : Observation 2 : Modèle régional 3 : Modèle local Conclusions
Dispersion larvaire
Introduction 1 : Observation 2 : Modèle régional 3 : Modèle local Conclusions
Habitats favorablesHabitat défavorable
Population distante
Nouvelle population
Population parentale
COLONISATION ou FONDATION
Ponte
Larves pélagiques(méroplancton)
Adultes et juvéniles benthiques
Sédentarisation
MIGRATION
PERTE(mortalité)
RÉTENTION
Le cycle de vie benthopélagique
⇒ modèle : invertébrés à cycle de vie benthopélagique d'habitat fragmenté
Dispersion larvaire
Introduction 1 : Observation 2 : Modèle régional 3 : Modèle local Conclusions
Le cycle de vie benthopélagique
Définitions du transport et de la dispersion
Un problème biophysiqueD'après Pineda et al (2007)
Connectivité en milieu marin
Introduction 1 : Observation 2 : Modèle régional 3 : Modèle local Conclusions
Définition de la connectivité Échanges entre populations locales au sein d'un habitat fragmenté
Le concept de métapopulation Définition de la métapopulation marine (Kritzer & Sale, 2003)
D'après Kritzer & Sale (2003)
Population fragmentée
Métapopulation
Réseau depopulations fermées
Connectivité en milieu marin
Introduction 1 : Observation 2 : Modèle régional 3 : Modèle local Conclusions
Définition de la connectivité Échanges entre populations locales au sein d'un habitat fragmenté
Le concept de métapopulation Définition de la métapopulation marine (Kritzer & Sale, 2003)
Définition proposée par Levins (1969)
Exemples de métapopulations (Harisson, 1991)
Populations fermées
Population fragmentée
Modèle de Levins Modèle sourcespuitsModèle intermédiaire Modèle îlescontinent
Dia à supprimer ?
Exemples de métapopulations (Harisson, 1991)
Conséquences écologiquesde la dispersion et de la connectivité en milieu marin
Introduction 1 : Observation 2 : Modèle régional 3 : Modèle local Conclusions
Persistance des populations locales et dynamiques des métapopulations
Limites d'aire de distribution des espèces et distribution de la biodiversité
Conséquences du changement climatique
Conservation et gestion de la biodiversité
Distance Distance
FAIBLE DISPERSION FORTE DISPERSION
Réserve R1
Réserve R2
Réserve R1
Réserve R2
HABITAT FRAGMENTÉ
Taille et localisation optimales des réserves marines dans un habitat fragmenté en fonction de la dispersion. D'après Jones et al 2007.
Frontières biogéographiques et principaux courants le long des côtes américaines. D'après Gaylord & Gaines (2000)
Frontière biogéographiqueCourants
Méthodes d'étudesde la dispersion et de la connectivité en milieu marin
Introduction 1 : Observation 2 : Modèle régional 3 : Modèle local Conclusions
Mesures directes Méthodes d'observation in situ
Mesures indirectes Méthodes biogéochimiques
Méthodes génétiques
Méthodes numériques par modélisation : couplage biophysique
Approche LagrangienneTrajectoires de chaque particules
Champ de courantU Approche Eulérienne
Concentration larvaire
Modèle hydrodynamiqueÉquations de la dynamique des fluides
Problématique de la thèse
Introduction 1 : Observation 2 : Modèle régional 3 : Modèle local Conclusions
Zone d'étude en Atlantique NordEst : Manche et Golfe de Gascogne Limites d'aire de distribution faunistique : zone de transition biogéographique
Hydrodynamisme côtier complexe
VILAINE
LOIRE
GIRONDE
ADOUR
Circulation côtière en Manche et dans le Golfe de Gascogne.D'après Salomon & Breton (1993) et Koutsikopoulos & Le Cann (1996).
Provinces biogéographiques en Atlantique NE.D'après Dinter (2001).
Province Boréale (climat tempéré froid)BoréaleBoréaloLusitanienne
Province Lusitanienne (climat tempéré chaud)LusitanoBoréaleLusitanienne
ProvinceBoréale
Province Lusitanienne
Circulation océanique générale
Courant de talus
Circulation résiduelle
Courants de marée
Courants de densité
Fronts
Courants induits par le vent
Upwellings
Structures tourbillonnaires
Europe
Atlantique NordEst
MANCHE
GOLFE DE GASCOGNE
MER D'IROISE
Zone d'étude en Atlantique NordEst : Manche et Golfe de Gascogne Limites d'aire de distribution faunistique : zone de transition biogéographique
Hydrodynamisme côtier complexe
Plusieurs échelles spatiales Échelle régionale : Manche occidentale & Golfe de Gascogne
Échelle locale : Golfe NormandBreton
Plusieurs méthodes d'étude Observation in situ
Modélisation couplée biophysique
Introduction 1 : Observation 2 : Modèle régional 3 : Modèle local Conclusions
Problématique de la thèse
Échelle régionale
Échelle locale
Modélisation biophysique
Observation in situ
Échelles spatiales et méthodes d''études.
Modélisation biophysique
Plan de la présentation
Introduction 1 : Observation 2 : Modèle régional 3 : Modèle local Conclusions
Introduction
Partie 1 : Observation in situ de la distribution du méroplancton Lien entre distribution et structures hydrologiques côtières
Partie 2 : Modélisation de la dispersion et de la connectivité à
l'échelle régionale (Manche occidentale, Golfe de Gascogne)
Facteurs biophysiques influençant la dispersion
Connectivité le long d'une zone de transition biogéographique
Conséquences du changement climatique
Partie 3 : Modélisation de la dispersion et de la connectivité à
l'échelle locale (Golfe NormandBreton)
Rétention larvaire chez une espèce récifale
Connectivité entre récifs et conservation de la biodiversité
Conclusion
Introduction 1 : Observation 2 : Modèle régional 3 : Modèle local Conclusions
Ayata SD, Stolba R, Comtet T, Thiébaut E (en préparation pour Journal of Plankton Research) Meroplankton distribution in relation with coastal mesoscale hydrodynamic structures in the northern Bay of Biscay: the role of frontal structures and river plumes in the distribution of coastal invertebrate larvae.
Partie 1
Observation in situde la distribution du méroplancton
en lien avec les structures hydrologiquesdu nord du Golfe de Gascogne
Introduction
Introduction 1 : Observation 2 : Modèle régional 3 : Modèle local Conclusions
Espèces cibles : Pectinaria koreni, Owenia fusiformis, Sabellaria alveolata Larves morphologiquement identifiables
Habitat côtier fragmenté (sables fins envasés subtidaux, récifs intertidaux)
Traits d'histoire de vie contrastés (durée de vie larvaire, comportement)
Questions :
1) Quelles sont les structures hydrologiques présentes ?
2) Comment se distribuent les larves des espèces cibles ?
3) Existeil un lien entre les structures hydrologiques et la distribution larvaire ?
Pectinaria Owenia Sabellaria
Larves des trois espèces cibles
Méthodes
Introduction 1 : Observation 2 : Modèle régional 3 : Modèle local Conclusions
Échantillonnage in situ au printemps 2008 Stratégie : 7 transects de 8 stations orientés côtelarge
Mesures hydrologiques (sonde CTD)
Température, salinité > densité, stratification
Prélèvement de zooplancton (maille 80µm)
Filet triple WP2 : Concentration larvaire intégrée sur la verticale
Prélèvement discret à la pompe
DOUARNENEZ
AUDIERNE
CONCARNEAU
POULDULORIENTETEL
VILAINELOIRE
D1
A1C1
P1
E1
V1
L1P8
E8
V8
L8
D8
A8
C8
BRETAGNE
Stratégie d'échantillonnage
Sonde CTD Filet triple WP2 Système de pompage
Méthodes
Introduction 1 : Observation 2 : Modèle régional 3 : Modèle local Conclusions
Échantillonnage in situ au printemps 2008 Stratégie : 7 transects de 8 stations orientés côtelarge
Mesures hydrologiques (sonde CTD)
Température, salinité > densité, stratification
Prélèvement de zooplancton (maille 80µm)
Filet triple WP2 : Concentration larvaire intégrée sur la verticale
Prélèvement discret à la pompe
Analyses statistiques Typologie des masses d'eau
Classification, analyses en composantes principales (ACP)
Distribution larvaire
Régressions multiples et partition de variance
DOUARNENEZ
AUDIERNE
CONCARNEAU
POULDULORIENTETEL
VILAINELOIRE
D1
A1C1
P1
E1
V1
L1P8
E8
V8
L8
D8
A8
C8
BRETAGNE
Variabilité totale
Environnement hydrologique Organisation spatiale
Environnement hydrologique ou organisation spatiale
a b c
d
Stratégie d'échantillonnage
Principe de la partition de la variance
1 : Observation
Résultats (1/3)Structures hydrologiques printanières
Introduction 2 : Modèle régional 3 : Modèle local Conclusions
Variabilité spatiale Présence d'une plume dessalée côtière
Mai : plume d'eau dessalée plaquée contre la côte
Juin : Dilution et extension de la plume d'eau dessalée et nouvelle plume
Caractéristiques hydrologiques (ACP)
Salinité et densité de surface, stratification, profondeur des couches de
mélange
Variabilité temporelle Extension vers le nord et vers le large
Vents d'ouest et de nordouest
Nouvel apport en eau douce
Crue de la Loire début juin
Salinité de surface en Mai 2008
Salinité de surface en Juin 2008
Classification des stations en Mai
Classification des stations en Juin
Résultats (2/3)Distribution du méroplancton
Introduction 1 : Observation 2 : Modèle régional 3 : Modèle local Conclusions
Distribution homogène entre les trois espèces cibles Gradient côtélarge des distributions
Pectinaria et Owenia : stations côtières de toute la zone d'étude
Sabellaria : stations côtières les plus au sud
Variabilité des distributions larvaires (Partition de la variance)
Prépondérance de la structuration spatiale de l'environnement
Importance de l'espace seul
Rôle négligeable de l'environnement hydrologique seul
Abondances larvaires en Mai 2008
Pectinaria koreni
Owenia fusiformis
Sabellaria alveolata
Espace géographique seul
Partition de la variance en Mai 2008chez Owenia fusiformis
Facteurs non déterminés
Environnement hydrologique seul
Structuration spatiale de l'environnement
Proportion de variance expliquée par : Abondances :44% 28%
1%
27%
Résultats (3/3)Variabilité spatiotemporelle des distributions
Introduction 1 : Observation 2 : Modèle régional 3 : Modèle local Conclusions
Comparaison des distributions larvaires en mai et en juin Exemple des larves d'Owenia fusiformis
Variabilité temporelle spatiotemporelle : abondances larvaires, partition de la variance, et proportion des différentes stades larvaires en Mai et en Juin chez Owenia fusiformis,
Juin 2008Mai 2008
Mai0%
25%
50%
75%
100%
Juin0%
25%
50%
75%
100%
Stade 3
Stade 1
Stade 2
Stage 4
Stades larvaires :
Agés
Jeunes
Conclusions
Introduction 1 : Observation 2 : Modèle régional 3 : Modèle local Conclusions
1) Quelles sont les structures hydrologiques présentes au printemps 2008 ? Plume dessalé et fronts dont la variabilité spatiotemporelle dépend des apports en eau douce et du vent
2) Comment se distribuent les larves des espèces cibles au printemps 2008 ? Gradient côtelarge des distributions larvaires
3) Existeil un lien entre structures hydrologiques et distribution larvaire ? Importance de la structuration spatiale de l'environnement : variabilité des structures hydrologiques à mésoéchelles
Rôle de l'espace seul : évènements locaux de pontes
Limites de l'observation in situ Conséquences de la forte variabilité saisonnière de l'hydrologie sur le transport et la dispersion ?
Problème de la séparation des populations d'émission
> Nécessité de l'utilisation d'un modèle numérique pour simuler la dispersion
Introduction 1 : Observation 2 : Modèle régional 3 : Modèle local Conclusions
Ayata SD, Lazure P, Thiébaut E (soumis à Progress in Oceanography) How does the connectivity between populations mediate range limits of marine invertebrates? A case study in the NE Atlantic.
Lett C, Ayata SD, Huret M, Irisson JO (soumis à Progress in Oceanography) Biophysical modelling to investigate the effects of climate change on marine populations dispersal and connectivity.
Partie 2
Modélisation à l'échelle régionale de la dispersion et de la connectivité en Manche occidentale et dans le Golfe de Gascogne
Changer le nombre de puce pour cette partie !
Introduction
Introduction 1 : Observation 2 : Modèle régional 3 : Modèle local Conclusions
Dispersion et connectivité à l'échelle régionale Hydrodynamisme complexe et très variables
Zone de transition biogéographique (Mer d'Iroise)
2) Connectivité au niveau d'une zone de transition biogéographique ?
3) Conséquences potentielles du changement climatique sur la connectivité ?
Hydrodynamisme et transition biogéographique
Province Boréale
Province Lusitanienne
Zone de transition
Questions :1) Importance relative des facteurs biophysiques sur la dispersion et la connectivité à l'échelle du Golfe de Gascogne et de la Manche occidentale ?
Méthodes (1/2)
Introduction 1 : Observation 2 : Modèle régional 3 : Modèle local Conclusions
Modèle hydrodynamique
Modèle de dispersion
Modélisation couplée biophysique (MARS3D)
Modèle hydrodynamique Forçage réalistes : topographie, marées, conditions aux limites, conditions
météorologiques (Arpège), apports d'eau douce
Sorties : élévation de la surface libre, courants 3D, concentration en 'traceurs'
(salinité et température)
Maillage horizontal de 4km x 4km ; vertical : 30 couches (30x148x213 mailles)
Modèle de dispersion lagrangienne (trajectoires individuelles)Larves d'invertébré côtiers d'habitat fragmenté
16 populations (sables fins envasés)
1000 particules émises par population
35 dates de ponte: de Février à Août (7 mois), et de 2001 à 2005 (5 ans)
2 durées de vie larvaire : 2 et 4 semaines
3 distributions verticales (comportement natatoire)
Méthodes (2/2)
Introduction 1 : Observation 2 : Modèle régional 3 : Modèle local Conclusions
ddlat
dlon
Carte et indices de dispersion
C
B
A
D
Séd
enta
risat
ion
CBA
Matrice de connectivité
D
Émission
Échanges
dDirection
A
B
C
D
Nord
Sud
Analyse des simulations Indices des noyaux de dispersion (Edwards et al., 2007)
Position moyenne (centre de gravité) > Trajectoire moyenne Distances orthodromiques de dispersion d, d
lon, d
lat
Direction de dispersion moyenne Ellipse de dispersion (variances)
Analyse canonique de redondances Matrices de connectivité
Échanges entre populations
Ellipse de variance
Résultats (1/4)Schémas généraux de dispersion
Introduction 1 : Observation 2 : Modèle régional 3 : Modèle local Conclusions
Analyse canonique de redondance
Mois
Population
Durée
Population d'émissionMois de ponte
Durée de vie larvaireMois de ponte
Pas d'effet année !
Importance de : La population d'émission Le mois d'émission La durée de vie larvaire
Analyse de 1120 noyaux de dispersion : 5 années d'émission, 7 mois d'émission, 2 durées de vie larvaire, 16 populations
⇒ Quels facteurs influencent la dispersion passive ?
AnnéeMoisPopulationDuréede vie
Année
L M D A C P L E B V C B S P A O0
20
40
60
80
100
Résultats (2/4)Localisation de la population d'émission
Introduction 1 : Observation 2 : Modèle régional 3 : Modèle local Conclusions
Distance moyenne de dispersion (km)
Trajectoires moyennes après 4 semaines de dispersion
Juin 2003
Manche
Iroise
Golfe de Gascogne
Manche Golfe de Gascogne
Variabilité de la dispersion en fonction de la population
Nord < Populations d'émission > Sud
Distance moyenne de dispersion par populationaprès 4 semaines de dispersion (5 ans, 7 mois)
Février Mars Avril Mai Juin Juillet Aout-90
0
90
180
Résultats (3/4)Mois d'émission et variabilité saisonnière
Introduction 1 : Observation 2 : Modèle régional 3 : Modèle local Conclusions
Direction de la dispersion moyenne depuis l'Est (°)
Été : SudEst Est
Nord
Ouest
Sud
Variabilité de la dispersion en fonction du mois d'émission
Juin 2003
Manche
Iroise
Golfe de Gascogne
Avril 2003
Manche
Iroise
Golfe de Gascogne
Trajectoires moyennes après 4 semaines de dispersion Direction de la dispersion moyenne par mois d'émissionaprès 4 semaines (16 populations, 5 ans)
Printemps : NordOuest
Printemps < Mois d'émission > Été
Résultats (4/4)Connectivité et durée de vie larvaire
Introduction 1 : Observation 2 : Modèle régional 3 : Modèle local Conclusions
Connectivité Forte rétention locale, échanges entre les populations du Golfe de Gascogne
Variabilité de la connectivité en fonction de la durée de vie larvaire Pour une durée de vie plus longue : Moins de rétention locale, échanges avec des populations plus éloignées
Matrices de connectivité moyennes (5 ans, 7 mois)
4 semaines
Nord <Populations d'émission > Sud Nord <Populations d'émission > Sud
Pop
ulat
ions
d'a
rriv
ée
Nord
Sud
Pop
ulat
ions
d'a
rriv
ée
Nord
Sud
2 semaines Manche
Iroise
Bretagne Sud
Centre Gascogne
Golfe de Gascogne
Connectivité et transitions biogéographiques
Introduction 1 : Observation 2 : Modèle régional 3 : Modèle local Conclusions
Matrices de connectivité en Avril 2002 après 4 semaines
Matrices de connectivité moyenne (5 ans, 7 mois) après 4 semaines
Connectivité à travers une zone de transition biogéographique Rareté de ces échanges (5/35) : Mars 2003, Mars 2004, Avril 2002, Avril 2003, Mai 2001
Échanges larvaires unidirectionnels depuis de Golfe de Gascogne vers la Manche (durée de vie de 4 semaines)
Faibles taux d'échange : de 1 à 7 particules sur 1000
Nord <Populations d'émission > Sud Nord <Populations d'émission > Sud
Pop
ulat
ions
d'a
rriv
ée
Nord
Sud
Pop
ulat
ions
d'a
rriv
ée
Nord
Sud
Manche
Golfe de Gascogne
?
?
Avril 2002 Moyenne
4 semaines
Manche
Golfe de Gascogne
Manche
Iroise
Bretagne Sud
Centre Gascogne
Golfe de Gascogne
J F M A M J J A S O N D0
50
100
150Phénologie avancée
O'Connor et al (2007)
Température (T, °C)
Dur
ée d
e vi
e la
rvai
re (P
LD, j
)
Impacts potentiels changement climatique
Introduction 1 : Observation 2 : Modèle régional 3 : Modèle local Conclusions
Mois d'échantillonnage
Abondances des larves
d'échinodermes en Atlantique
NordEst
19701987
19882005
Augmentation globale des températures (Jusqu'à 5,3°C en Europe (Christensen et al, 2007))
Durée de vie larvaireLien entre température de durée de vie larvaire
⇒ Diminution de la durée de vie larvaire
⇒ Diminution de la distance de dispersion moyenne
⇒ Augmentation de la connectivité locale
⇒ Diminution de la connectivité régionale
Mois de ponteObservation de pontes précoces
⇒ Phénologie avancée
⇒ Inversion de la direction de la dispersion
⇒ Favorise des échanges larvaires vers le Nord
Relation entre durée de vie larvaire et température
Occurrence précoce des larves d'échinodermes depuis la fin des années 1980 (Données CPR)
Choisir un seul exemple entre durée de vie raccourcie et phénologie avancée ?
1) Importance relative des facteurs biophysiques ? Pas d'effet interannuel
Importance de : la population, le mois de ponte, la durée de vie larvaire, le comportement natatoire
⇒ Lien avec la variabilité saisonnière et spatiale des structures hydrologiques à mésoéchelles
2) Connectivité au niveau d'une zone de transition biogéographique ? Connectivité au sein des principales régions hydrodynamiques (forte rétention)
Échanges possible du Golfe de Gascogne vers la Manche, mais rares et unidirectionnels
3) Conséquences potentielles du changement climatique ? Pontes précoces : inversion du sens de la dispersion (favorise le transport vers le Nord)
Diminution de la PLD : distance de dispersion , connectivité locale , connectivité régionale ↘ ↗ ↘
Manche
Iroise
Bretagne Sud
Centre Gascogne
Golfe de Gascogne
Conclusions
Introduction 1 : Observation 2 : Modèle régional 3 : Modèle local Conclusions
Remarque : Nombre de diapo par partie à vérifier et modifier nombre de puces en conséquence
Introduction 1 : Observation 2 : Modèle régional 3 : Modèle local Conclusions
Ayata SD, Ellien C, Dumas F, Dubois S, Thiébaut E (2009) Modelling larval dispersal and settlement of the reefbuilding polychaete Sabellaria alveolata: role of hydroclimatic processes on the sustainability of biogenic reefs. Continental Shelf Research 29, 16051623.
Partie 3
Modélisation à l'échelle locale de la dispersion et de la connectivité dans le
Golfe NormandBreton
Pour la conservation des récifs de Sabellaria alveolata en Baie du MontSaintMichel
Sabellaria alveolata, une espèce 'ingénieur' Récifs biogéniques intertidaux, îlots de biodiversité
Patrimoine naturel menacé (perturbations anthropiques croissantes)
Longue durée de vie larvaire et sédentarisation grégaire
La baie du MontSaintMichel Les plus vastes récifs d'Europe séparés par 15 km
Un hydrodynamisme particulier : tourbillons côtiers
Questions :
1) La rétention larvaire à l'échelle de la baie assuretelle la pérennité des récifs ?
2) Existeil des échanges larvaires entre récifs (hypothèse de métapopulation) ?
Introduction
Introduction 1 : Observation 2 : Modèle régional 3 : Modèle local Conclusions
5 km
Petit récif de Champeaux 1 km de long Surface de 0,29 km²
Mont SaintMichel
Barrière hydrodynamique ?
Grand récif de SainteAnne 3,5 km de long Surface de 2,23 km²
Modélisation couplée biophysique (MARS3D)
Modèle hydrodynamique du Golfe NormandBreton Forçages réalistes: bathymétrie, marées, météorologie (Arpège) Sorties: élévation de la surface libre, courants 3D Maillage horizontal: 800 m x 800 m; maillage vertical: 10 couches
Modèle de dispersion eulérienne (concentration larvaire)Paramètres estimés in situ
Période de ponte de Mars à Ocotbre Fécondité : 0.48 1014 larves à SainteAnne, 2.52 1014 larves à Champeaux Taux de mortalité : 0.009 j1
Durée de vie larvaire : de 6 à 10 semaines (délai à la métamorphose) Sédentarisation grégaire des larves compétentes
Ponte simulée de Mars à Octobre, de 2000 à 2004
Estimation de la connectivité Autorecrutement : taux de rétention
Échanges entre récifs : taux de colonisation
Introduction 1 : Observation 2 : Modèle régional 3 : Modèle local Conclusions
10
50
40
30
20
10
0
60
70
2,5°O 2°O 1,5°O
48,5°N
49°N
SainteAnne
Champeaux
Chausey
Les Minquiers
Jersey
Cancale
SaintMalo
Bretagne
Normandie
Granville
Emprise du modèle 3D du Golfe NormandBreton
Hypothèses de connectivité entre les deux récifs
5 kmSainteAnne
Champeaux
Méthodes
Résultats (1/3)Rétention larvaire à l'échelle de la baie
Introduction 1 : Observation 2 : Modèle régional 3 : Modèle local Conclusions
Dispersions différentes entre récifs Larves émises à SainteAnne : Piégeage par la structure tourbillonnaire au large de Cancale
Larves émises à Champeaux : Rétention en fond de baie et piégeage par une structure tourbillonnaire au large de Cancale
Dispersion larvaire sans vent suite à une ponte en conditions de marée moyenne(concentrations larvaires en ind/m3)
j+3 j+21 j+42
Larves émises à SainteAnne
j+3 j+21
Larves émises à Champeaux
j+42
Mar 12
Mar 26
Apr 10
Apr 24
May 10
May 23
Jun 09
Jun 22
Jul 10
Jul 23
Aug 07
Aug 21
Sep 05
Sep 20
Oct 04
Oct 19
0E+0
1E3
2E3
3E3
Mar 12
Mar 26
Apr 10
Apr 24
May 10
May 23
Jun 09
Jun 22
Jul 10
Jul 23
Aug 07
Aug 21
Sep 05
Sep 20
Oct 04
Oct 19
0E+0
1E3
2E3
3E3
Résultats (2/3)Variabilité de la rétention larvaire
Introduction 1 : Observation 2 : Modèle régional 3 : Modèle local Conclusions
Variabilité de la rétention en fonction des conditions hydroclimatiques Larves émises à SainteAnne : Dispersion sensible aux conditions de vents ⇒ rétention favorisée par des vents de SudOuest
Larves émises à Champeaux : Dispersion sensible aux conditions de marée ⇒ rétention favorisée pour une ponte en morte eau
Taux de rétention et conditions de vents pendant la dispersion
Date de ponte
Taux (%)
sans ventavec vent
Taux de rétention à SainteAnne
j+3 j+21 j+42
SainteAnneSans vent
j+3 j+21SainteAnneAvec vent
(23 mai 2002)
j+42
Films SainteAnne avec vent ?
Vent de SO
Vents de SudOuest
Introduction 1 : Observation 2 : Modèle régional 3 : Modèle local Conclusions
Échanges larvaires et variabilité Échanges bidirectionnels entre les récifs : fonctionnement de métapopulation
Importance du récifs de SainteAnne dans la dynamique de la métapopulation
Connectivité entre les deux récifs
5 kmSainteAnne
Champeaux
Résultats (3/3)Connectivité entre les deux récifs de la baie
Présenter d'abord les taux de colonisation
Puis un graphique sur l'origine des recrus à l'échelle de la baie
Conclusions
Introduction 1 : Observation 2 : Modèle régional 3 : Modèle local Conclusions
1) Rétention larvaire à l'échelle de la baie assurant la pérennité des récifs ? Structure tourbillonnaire côtière : validée par des données in situ de distribution larvaire
Dispersion très variable selon le récif d'émission et selon les conditions hydroclimatiques (marée, vent)
Survie de la population s'il existe un nombre suffisant de recrus à l'échelle de la durée de vie de l'organisme (Byers & Pringle, 2006)
2) Échanges larvaires entre récifs et connectivité au sein d'une métapopulation ? Existence d'échanges bidirectionnels entre les deux récifs : confirmation de données génétiques
Mais : recrus principalement issues du récif de SainteAnne
=> Survie des récifs si le récif de SainteAnne continue à se dégrader ?
Système hydro : variabilité surtout imputable à la marée, mais variabilité induite par le vent est propice à la rétention
5 kmSainteAnne
Champeaux
Dégradation du récif de SainteAnneBilan : rétention larvaire et connectivité des récifs
Conclusions
Introduction 1 : Observation 2 : Modèle régional 3 : Modèle local Conclusions
● Rappel des principaux résultats● Importance relative des facteurs biophysiques● Perspectives
Rappel des principaux résultats
Introduction 1 : Observation 2 : Modèle régional 3 : Modèle local Conclusions
Partie 1 : Observation de la distribution in situ du méroplancton dans le
Nord du Golfe de Gascogne Larves présentes dans les plumes d'eau dessalées côtières
Importance de la structuration spatiale de l'environnement hydrologique
Partie 2 : Modélisation de la dispersion et de la connectivité à l'échelle
régionale du Golfe de Gascogne et de la Manche Importance de la ponte (localisation, date) en lien avec la variabilité spatiotemporelle des
conditions hydrodynamiques, de la durée de vie larvaire et du comportement natatoire
Échanges larvaires possibles à travers la mer d'Iroise, mais rares et unidirectionnels
Conséquences du changement climatique sur la connectivité (durée de vie, ponte précoce)
Partie 3 : Modélisation de la dispersion et de la connectivité à l'échelle
locale du Golfe NormandBreton Rétention larvaire à l'échelle de la baie, mais variabilité entre les récifs (marée, vent)
Échanges bidirectionnels, mais importance quantitative du plus grand des récifs
Importance relative des facteurs biophysiques
Introduction 1 : Observation 2 : Modèle régional 3 : Modèle local Conclusions
GOLFE DE GASCOGNE
MER D'IROISE
Plumes dessalées et circulation thermohaline associées à des fronts halins
Facteurs hydrodynamiques influençant la dispersion :
Fronts thermique et/ou halin
Signal de marée
Sources de variabilité :
Tourbillons
MANCHE OCCIDENTALE
Barrières à la dispersion
Conditions saisonnières de débit
Conditions transitoires de vent
Débits des principaux fleuves
Interaction entre facteurs biophysiques :Interaction des traits d'histoire de vie (date de ponte, lieu de ponte, durée de vie larvaire, comportement natatoire) avec les facteurs
hydroclimatique en lien avec la variabilité spatiotemporelle des structures hydrodynamiques à mésoéchelle
Principaux facteurs hydroclimatiques influençant la dispersion et la connectivité en Manche occidentale et dans le Golfe de Gascogne
Perspectives
Introduction 1 : Observation 2 : Modèle régional 3 : Modèle local ConclusionsIntroduction 1 : Observation 2 : Modèle régional 3 : Modèle local Conclusions
Aire de distribution de l'espèce
Surface devenue non favorable
Surface devenue favorable
Surface où l'espère est absente
Aire de distribution initiale de l'espèce
Habitat nouvellement favorable
Habitait nouvelle favorable et colonisable
Représentation schématique de la distribution d'une espèce en réponse au changement climatique. D'après Engler & Guisan (2009).
Approfondir nos connaissances de la connectivité contemporaine Emprise spatiale des modèles biophysiques
Application spécifique des modèles de dispersion > problème de la connaissance de la biologie larvaire
Prédire les évolutions futures de la connectivité et leurs conséquences sur
la distribution de la biodiversité En fonction :
des changements de la circulation (encore difficile à l'heure actuelle)
de l'évolution de la phénologie de la reproduction (études expérimentales)
de la variations de la durée de vie larvaire (fonction des températures rencontrées) (études expérimentales)
de la distribution des habitats favorables (sédiments, tolérance thermique) (modélisation distribution d'habitat)
⇒ Capacités dispersives des espèces ⇒ Distribution des habitats favorables
Merci de votre attention.
Je tiens par ailleurs à remercier tous ceux qui ont participer de prêt ou de loin à ce travail de thèse :
Encadrants, équipes, collaborateurs, personnel de la Station Biologique, mais aussi mes amis et ma famille.
Université Pierre & Marie Curie – Paris 6École doctorale Sciences de l'environnement l'Île de France
Soutenance de thèse de doctorat de Sakina AyataRoscoff, 8 janvier 2010