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Laboratoire d'Ecogéochimie des Environnements Benthiques
UMR 8222

Proposition de thèse au LECOB (rentrée 2017)

Le LECOB propose un sujet de thèse pour l'année 2017 financés par l'Ecole doctorale des Sciences de l'Environnement d'Ile de France N°129. Pour tout renseignement aller sur le site de l'ED 129 ou contacter l'un des directeurs de thèse.

Micro-climats dans les canopées de gorgones et coraux Méditerranéens : fluctuations environnementales et vulnérabilité aux perturbations climatiques.

Directrice de thèse : Nadine Le Bris                 nadine.le_bris @ obs-banyuls.fr    

Co-Directeur de thèse : Lorenzo Bramanti        lorenzo.bramanti @ obs-banyuls.fr

Document de présentation de la thèse proposée

 

Sujet proposé  :

Le changement global induit par l’accumulation de GES dans l’atmosphère affecte aujourd’hui tous les écosystèmes marins du littoral aux grandes profondeurs (Gattuso et al. 2015; Levin and Le Bris 2015). Certaines régions marines, telles que la Méditerranée, font déjà face à des perturbations importantes où se combinent le réchauffement, l’acidification et la desoxygénation des masses d’eaux.

Les espèces de gorgones et coraux qui forment des canopées sur les substrats rocheux en milieux littoral ou plus en profondeur sur les flancs des canyons et des monts sous-marins sont vulnérables à ces changements (Bramanti et al 2013, Santangelo et al. 2015). En structurant l’interface entre le substrat et la masse d’eau environnante, ces ingénieurs forment des habitats pour de nombreuses espèces et jouent un rôle majeur dans les échanges d’énergie et de carbone (Cerrano et al, 2010; Van Oevellen et al. 2009). La sensibilité de ces biocénoses et de leurs fonctions écologiques aux effets cumulés du changement climatique reste cependant mal connue.

Répondre à cette question nécessite de mieux comprendre la variabilité des facteurs de stress physico-chimiques qui s’exercent in situ sur ces espèces au sein de ces canopées. Ces habitats sont caractérisés par des contraintes hydrodynamiques et une activité biologique intense qui modulent les fluctuations environnementales et se superposent aux tendances à long-terme. L’établissement d’un ‘micro-climat physico-chimique’ aux sein de leurs assemblages tamponnant les fluctuations de pH et d’oxygène à défaut de pouvoir atténuer les augmentations de température fait des gorgones et coraux des acteurs importants de résilience et/ou de vulnérabilité aux perturbations climatiques, notamment aux évènements extrêmes (température, pH et oxygène notamment).

Cette thèse a pour objectif de décrire les processus qui régulent les conditions microclimatiques (T, pH, O2) au sein de canopées de gorgones littorales et de coraux profonds en contexte Méditerranéen. L’étude s’appuie sur la caractérisation in situ  de la variabilité des paramètres abiotiques qui reste à décrire sur un large spectre de fréquence qui déterminent les seuils de vulnérabilité et/ou de résilience des espèces (Gunderson 2016).

Les questions auxquelles cette thèse cherchera à répondre sont : 1) y a t’il une influence du type, de la taille et de l’état physiologique des canopées sur la variabilité temporelle des facteurs abiotiques, 2) l’activité biologique et les transformation de la manière organique au sein de la canopée influent-ils sur cette variabilité, 3) dans quelles conditions la canopée peut-elle conduire à l’amplification ou à l’atténuation de perturbations, notamment lors d’évènements extrêmes en oxygène et pH, ou température.

 Les espèces communes au large de Banyuls en Méditerranée occidentale, comme les gorgones Paramuricea clavata qui forment des canopées de près d’1 m ou Eunicella singularis dont la taille peut atteindre 20 cm sont des cibles privilégiées pour cette étude. L’étude s’inscrira d’une part, dans le projet de recherche développé au LECOB par L. Bramanti (CR1 CNRS, LECOB) sur les relations structure-fonctions des communautés associée à ces espèces de substrat rocheux en milieu littoral, d’autre part dans le programme d’étude à long terme d’un écosystème de canyon sous-marin abritant des coraux profonds Lophelia pertusa et Madrepora occulta, coordonné par N. Le Bris (PR UPMC, LECOB)

L’approche expérimentale s’appuie sur des travaux en plongée pour les gorgones littorales et sur des campagnes ROV sur le canyon Lacaze-Duthiers pour les coraux profonds. Des mini-stations d’observation autonomes seront déployés pour des mesures au sein des canopées, équipée de capteurs électrochimiques et optiques miniaturisés disponibles au LECOB (Nedoncelle et al. 2015, Le Bris et al. 2012). Ces capteurs déployés sur des durées de quelques jours (haute fréquence) à plusieurs mois (fluctuations saisonnières et évènements intermittents) permettront d’enregistrer les variations de la concentration en oxygène et du pH à différent microhabitat au sein des canopées et d’analyser l’influence de ces fluctuations sur les espèces présentes. Parallèlement des échantillonnages d’eau et des mesures ponctuelles à différents niveau des assemblages seront réalisées périodiquement pour d’établir les relations entre la structure spatiale de la canopée et les fonctions biogéochimiques qu’elle supporte, notamment la consommation ou la production d’oxygène, la diminution locale de pCO2/TCO2 ainsi que d’autres paramètres liés à la dégradation de la matière organique (ammonium, composition de la matière organique particulaire). 

Ce travail de thèse bénéficiera au sein du LECOB d’un environnement multidisciplinaire favorisant les échanges entre disciplines (écologie fonctionnelle, biogéochimie, physique et physico-chimie de l’environnement). En plus des expertises complémentaires des deux encadrants, le projet bénéficiera de compétences en hydrodynamique/écoulement des fluides disponibles in interne( CR1 CNRS K. Guizien).

Cette thèse s’inscrira dans un contexte de collaboration national et international autour des thématiques de résilience au changement climatique de ces habitat sensibles et des fonctions qu’ils assurent (maintien de la biodiversité, transfert et stockage du carbone en particulier).

 

Références

⁃   Bramanti L., Movilla J., Guron M., Calvo E., Gori A., Dominguez-Carriò C., Martinez-Quintana A., Pelejero C., Lopez-Sanz A., Ziveri P., Rossi S. Detrimental effects of ocean acidification on the economically important Mediterranean red coral (Corallium rubrum). Global Change Biology. 19:1897–1908.

⁃   Bramanti L., Magagnini G., De Maio L., Santangelo G. Recruitment, early survival and growth of the Mediterranean red coral Corallium rubrum (L 1758), a 4-year study. Journal of Experimental Marine Biology and Ecology 314: 69-78.

⁃   Cupido R., Cocito S., Manno V., Ferrando S., Peirano A., Iannelli M., Bramanti L., Santangelo G. Sexual structure of a highly reproductive, recovering gorgonian population: quantifying reproductive output. Mar Ecol Prog Ser. 469: 25-36.

⁃   Gazeau F, Alliouane S, Bock C, Bramanti L, López Correa M, Gentile M, Hirse T, Pörtner HO, Ziveri P. Impact of ocean acidification and warming on the Mediterranean mussel (Mytilus galloprovincialis). Frontiers in Marine Science [doi: 10.3389/fmars.2014.00062]

⁃   Gunderson A. R., Armstrong E. J.,  Stillman J. H.  2016 Multiple Stressors in a Changing World: The Need for an Improved Perspective on Physiological Responses to the Dynamic Marine Environment. Annu. Rev. Mar. Sci. 2016. 8:357–78

⁃   C. Cerrano R. Danovaro  C. Gambi A. Pusceddu A. Riva  S. Schiaparelli 2010. Gold coral (Savalia savaglia) and gorgonian forests enhance benthic biodiversity and ecosystem functioning in the mesophotic zone. Biodivers Conserv 19:153–167 [DOI 10.1007/s10531-009-9712-5

⁃   Le Bris N., L. Contreira-Pereira, M. Yücel (2012). Advances in marine benthic ecology using in situ chemical sensors studies (2012). In Sensors for Ecology, Towards integrated knowledge of ecosystems. J.-F. Le Galliard, J.-M. Guarini, F. Gaill Eds., CNRS Editions. PP209-225.

⁃   Levin L. A.  and N. Le Bris. The deep ocean under climate change. Science 350, 766 (2015). DOI: 10.1126/science.aad0126

⁃   Nedoncelle K., Lartaud F., Contreira-Pereira L., Yücel M., Thurnherr A.M., Mullineaux L., Le Bris N.. Bathymodiolus growth dynamics in relation to environmental fluctuations in vent habitats. Deep-Sea Research Part I 106, 183-193.

⁃   Santangelo G, Cupido R, Cocito S,Bramanti L,Priori C, Erra F, Iannelli M. 2015. Effects of increased mortality on gorgonian corals (Cnidaria, Octocorallia): different demographic features may lead affected populations to unexpected recovery and new equilibrium points. Hydrobiologia. [DOI: 10.1007/s10750-015-2241-1]

⁃van Oevelen, D., Duinevel G., Lavaleye, M.,  Mienis F., Soetaert K. and Heip CH (2009). The cold-water coral community as a hot spot for carbon cycling on continental margins: A food-web analysis from Rockall Bank (northeast Atlantic). Limnol. Oceanogr., 54(6), 2009, 1829–1844.

22/03/17

Traductions :

    Contact

    Direction : Nadine Le Bris

    Tél : 04-30-19-24-14

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    Secrétariat : Nathalie Guillory

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