Réseau côtier français pour la surveillance des systèmes carbonatés : le jeu de données CocoriCO2

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Résumé
Depuis le début de la révolution industrielle, les concentrations de dioxyde de carbone (CO2) dans l’atmosphère n’ont cessé d’augmenter et ont entraîné une diminution du pH moyen des océans de surface de 0,1 unité, ce qui correspond à une augmentation de l’acidité des océans d’environ 30 %. Outre le réchauffement des océans, l’acidification des océans représente un défi considérable pour certains organismes marins, en particulier les calcificateurs. La nécessité d’effectuer des observations océaniques à long terme du pH et de la température est un élément clé pour évaluer la vulnérabilité des communautés et des écosystèmes marins à ces pressions. On sait que les environnements productifs proches des côtes, où se déroulent la plupart des activités de conchyliculture, présentent des niveaux de pH ainsi que des amplitudes de variations quotidiennes et saisonnières beaucoup plus importantes que celles observées en haute mer. Pourtant, à ce jour, il existe très peu de sites d’observation côtiers où ces paramètres sont mesurés simultanément et à haute fréquence.

Pour combler cette lacune, un réseau d’observation a été initié en 2021 dans le cadre du projet CocoriCO2. Six sites ont été sélectionnés le long des côtes françaises de l’Atlantique et de la Méditerranée en fonction de leur importance en termes de production de coquillages et de la présence d’activités de surveillance à haute et basse fréquence. Sur chaque site, des capteurs autonomes de pH ont été déployés, à l’intérieur et à l’extérieur des zones de production de coquillages, à côté de sondes CTD (conductivité-température-profondeur) à haute fréquence exploitées par deux réseaux de surveillance opérationnels. Les capteurs de pH ont été réglés sur un taux d’acquisition de 15 minutes et des échantillons discrets d’eau de mer ont été prélevés toutes les deux semaines afin de contrôler la qualité des données de pH (mesures spectrophotométriques en laboratoire) ainsi que de mesurer l’alcalinité totale et les concentrations de carbone inorganique dissous pour une caractérisation complète du système de carbonate. Alors que ce réseau fonctionne depuis plus de deux ans, les données acquises ont déjà révélé d’importantes différences en termes de variations de pH entre les sites surveillés, liées à l’influence de divers processus (apports d’eau douce, marées, température, processus biologiques). Les données sont disponibles sur https://doi.org/10.17882/96982 (Petton et al., 2023a).

 

Figure 1

Emplacement des sites de surveillance à haute fréquence (points bleus) du réseau CocoriCO2. Les points roses et verts indiquent les stations basse fréquence SOMLIT et REPHY, respectivement, à partir desquelles les données sur les nutriments ont été acquises.

 

Conclusion et état actuel du réseau

Le réseau initié en 2021 sur le littoral français a fourni des données essentielles pour l’évaluation de la dynamique de la chimie des carbonates à différentes échelles temporelles et dans des sites côtiers contrastés (sites conchylicoles proches du rivage vs. sites non conchylicoles plus soumis à des conditions océaniques). Le grand nombre de sites et la couverture géographique du réseau nous ont déjà permis d’évaluer l’influence de divers processus physiques, chimiques et biologiques (apports d’eau douce, marées, température, processus biologiques), que nous avons brièvement présentés dans le présent article. L’ensemble des données acquises sera sans aucun doute d’un grand intérêt pour le public et les communautés scientifiques à l’avenir, car notre choix de baser notre réseau sur des activités de surveillance existantes a non seulement permis de fournir des données fiables à un taux d’acquisition très élevé et à un coût financier moindre, mais il permet également de s’appuyer sur des ensembles de données à basse fréquence existants (chlorophylle, nutriments, concentrations de matière organique, etc. Cependant, l’acquisition autonome de séries temporelles à proximité de la conchyliculture pose un certain nombre de problèmes, principalement liés à l’intense pression exercée par le biofouling. Cela explique la plupart des données invalidées même en employant des protocoles de nettoyage manuel bimensuels, ce qui nécessitera à l’avenir le développement de solutions anti-salissures actives et efficaces qui sont actuellement en cours de développement (chloration localisée, essuie-glace adapté) dans le cadre de notre projet. De plus, la technologie SeaFET est relativement nouvelle par rapport aux capteurs de température ou de conductivité plus conventionnels. Nous avons rencontré des disparités au sein de l’ensemble des sondes acquises, certaines électrodes fonctionnant mal après seulement quelques mois de déploiement, alors que le fabricant Sea-Bird indique une durée de vie minimale d’un an. Pour compliquer les choses, un autre problème est apparu à partir de juin 2022 : le service de maintenance du SeaFET a été suspendu en raison d’une pénurie du composant DuraFET. Alors que le service reprendra apparemment à la fin de 2023, cette interruption a déjà entraîné des lacunes temporelles dans les données de la série chronologique. En outre, l’évaluation de nouveaux capteurs est en cours dans le but d’améliorer la fiabilité et la précision des données déjà collectées.

 

Référence

Petton, S., Pernet, F., Le Roy, V., Huber, M., Martin, S., Macé, É., Bozec, Y., Loisel, S., Rimmelin-Maury, P., Grossteffan, É., Repecaud, M., Quemener, L., Retho, M., Manac’h, S., Papin, M., Pineau, P., Lacoue-Labarthe, T., Deborde, J., Costes, L., Polsenaere, P., Rigouin, L., Benhamou, J., Gouriou, L., Lequeux, J., Labourdette, N., Savoye, N., Messiaen, G., Foucault, E., Ouisse, V., Richard, M., Lagarde, F., Voron, F., Kempf, V., Mas, S., Giannecchini, L., Vidussi, F., Mostajir, B., Leredde, Y., Alliouane, S., Gattuso, J.-P., and Gazeau, F.: French coastal network for carbonate system monitoring: the CocoriCO2 dataset, Earth Syst. Sci. Data, 16, 1667–1688

https://doi.org/10.5194/essd-16-1667-2024, 2024.

Les micro-nanoplastiques issues de la perliculture affectent la physiologie des huîtres et la qualité des perles

Résumé

La perliculture est cruciale pour l’économie de la Polynésie française. Les structures d’élevage majoritairement en plastique contribuent à la génération de déchets plastiques dans les lagons où la perliculture est pratiquée. La contamination en microplastiques y suscite donc des inquiétudes quant aux risques pour l’industrie perlicole. Cette étude visait à évaluer les effets des micro- et nanoplastiques (MNP, d’une taille comprise entre 0,4 et 200 μm) sur l’huître perlière Pinctada margaritifera au cours d’un cycle de production de perles de 5 mois. Les MNP ont été produits à partir de matériels plastiques de perliculture usagés. Les huitres ont été exposées en laboratoire à deux concentrations dont une concentration environnementale pertinente (0,025 et 1 μg / litre d’eau de mer). Les réponses des huîtres à la contamination micro et nanoplastique ont mis en évidence des effets même à la faible concentration. Des changements dans le métabolisme énergétique principalement dus à une diminution des capacités digestives des animaux exposés (notamment en termes d’assimilation des microalgues) ont été observés en lien avec une modification de l’expression de gènes. L’activité d’un groupe de gènes est apparue liée aux paramètres écophysiologiques affectés par l’exposition aux MNP. Ces gènes sont des indicateurs du stress lié aux plastiques à tester dans la nature d’autant plus que des effets plus importants pourraient survenir dans des conditions naturelles considérant la nature oligotrophe des écosystèmes lagunaires bien plus faibles en approvisionnement alimentaire qu’expérimentalement dans cette étude. Enfin, la biominéralisation des perles est apparue perturbée chez les huîtres exposées, avec une diminution de l’épaisseur des cristaux d’aragonite et la présence de concrétions biominérales anormales, connues sous le nom de perles keshi, soulevant des inquiétudes quant à l’impact potentiel à long terme sur l’industrie perlière polynésienne.

 

Résumé graphique


Mots-clés

huître perlière ; exposition aux micro-nanoplastes ; scénarios environnementaux ; écophysiologie ; métabolisme énergétique ; génomique fonctionnelle ; cycle de la perle

 

Référence

Gardon, Tony, Jeremy Le Luyer, Gilles Le Moullac, Claude Soyez, Fabienne Lagarde, Alexandre Dehaut, Ika Paul-Pont, et Arnaud Huvet. « Pearl Farming Micro-Nanoplastics Affect Oyster Physiology and Pearl Quality ». ENVIRONMENTAL SCIENCE & TECHNOLOGY 58, no 1 (9 janvier 2024): 207‑18. https://doi.org/10.1021/acs.est.3c06684.

Revue critique de l’évaluation de la toxicité et du risque écologique des plastiques dans l’environnement marin

Résumé

L’augmentation de la production de plastique et la gestion insuffisante des déchets ont entraîné une pollution massive par les débris de plastique dans l’environnement marin. Contrairement à d’autres polluants connus, le plastique peut induire trois types d’effets toxiques : physiques (par exemple, lésions intestinales), chimiques (par exemple, lixiviation d’additifs toxiques) et biologiques (par exemple, transfert de micro-organismes pathogènes). Cet examen critique remet en question notre capacité à fournir une évaluation efficace du risque écologique, sur la base d’un nombre toujours croissant d’articles scientifiques au cours des deux dernières décennies reconnaissant des effets toxiques à tous les niveaux d’intégration biologique, du niveau moléculaire au niveau de la population. De nombreux biais en termes de concentration, de taille, de forme, de composition et de colonisation microbienne ont révélé que les tests de toxicité et d’écotoxicité ne sont toujours pas adaptés à ce polluant particulier. Des suggestions pour améliorer la pertinence des études et des normes de toxicité des plastiques sont présentées en vue de soutenir une future législation appropriée.

 

Résumé graphique

Points forts

  • Les effets toxiques récurrents des débris plastiques sont observés au niveau moléculaire et au niveau de la population.
  • Les conditions testées (concentration, type, taille, forme) manquent de pertinence environnementale.
  • Les études environnementales sur les débris plastiques sont rares.
  • Les normes de toxicité actuelles ne sont pas adaptées au plastique.

Référence

David Leistenschneider, Adèle Wolinski, Jingguang Cheng, Alexandra ter Halle, Guillaume Duflos, Arnaud Huvet, Ika Paul-Pont, Franck Lartaud, François Galgani, Édouard Lavergne, Anne-Leila Meistertzheim, Jean-François Ghiglione, A critical review on the evaluation of toxicity and ecological risk assessment of plastics in the marine environment, Science of The Total Environment, Vol 896, 2023

Accédez à l’article, publié en Open Access

https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2023.164955

Surveillance environnementale HIPPO

Surveillance environnementale HIPPO :

Impact de la dynamique du phytoplancton sur la chimie de la colonne d’eau et sclérochronologie de la coquille Saint-Jacques (Pecten maximus) en tant qu’archive biogénique pour les reconstructions de la production primaire passée

 

Résumé

Dans le cadre du projet HIPPO (HIgh-resolution Primary Production multi-prOxy archives), un suivi environnemental a été réalisé entre mars et octobre 2021 en rade de Brest. L’objectif de cette étude était de mieux comprendre les processus à l’origine de l’incorporation d’éléments chimiques dans les coquilles Saint-Jacques et leurs liens avec la dynamique du phytoplancton. Pour ce faire, des échantillons biologiques (coquilles Saint-Jacques et phytoplancton) ainsi que des échantillons d’eau ont été collectés afin d’analyser différents paramètres environnementaux (propriétés chimiques des éléments, nutriments, chlorophylle a, etc.) Compte tenu du grand nombre de paramètres mesurés, seuls les principaux résultats sont présentés et discutés ici. Cependant, l’ensemble des données, qui a été mis à disposition, est beaucoup plus important et peut potentiellement être très utile pour d’autres scientifiques effectuant des recherches sclérochronologiques, étudiant les cycles biogéochimiques ou menant divers projets de recherche écologique. L’ensemble des données est disponible en ligne.

 

Figure 10 : Signaux moyens Ba/Ca mesurés dans les coquilles de P. maximus prélevées à la surface du sédiment (courbe bleue, n=3) et à 1 m au-dessus du substrat (courbe rouge, n=3). Les abondances de Chaetoceros spp. (zones vertes foncées) et de L. danicus (zones vertes claires) sont également représentées.

 

Conclusion

Dans cet article, nous ne présentons qu’un aperçu des résultats obtenus lors du suivi HIPPO effectué à Lanvéoc au cours de l’année 2021. Le jeu de données permet de mieux comprendre les liens entre la dynamique du phytoplancton, la chimie de la colonne d’eau et l’incorporation d’éléments traces dans les coquilles de P. maximus. Cependant, le jeu de données contient également des informations utiles pour d’autres sujets d’intérêt. Les tableaux 1 et 2 compilent toutes les variables qui ont été mises à la disposition d’autres scientifiques sur la plateforme SEANOE. En outre, les hypothèses et les suppositions présentées dans ce document, ainsi que d’autres sujets qui n’ont pas été mentionnés, feront l’objet de plusieurs articles qui sont actuellement en préparation.

 

Référence

Siebert, V., Moriceau, B., Fröhlich, L., Schöne, B. R., Amice, E., Beker, B., Bihannic, K., Bihannic, I., Delebecq, G., Devesa, J., Gallinari, M., Germain, Y., Grossteffan, É., Jochum, K. P., Le Bec, T., Le Goff, M., Liorzou, C., Leynaert, A., Marec, C., Picheral, M., Rimmelin-Maury, P., Rouget, M.-L., Waeles, M., and Thébault, J.: HIPPO environmental monitoring: impact of phytoplankton dynamics on water column chemistry and the sclerochronology of the king scallop (Pecten maximus) as a biogenic archive for past primary production reconstructions, Earth Syst. Sci. Data, 15, 3263–3281, https://doi.org/10.5194/essd-15-3263-2023, 2023.

Le mercure comme horloge isotopique du temps de résidence côtier et de la migration des requins-marteaux

Résumé et points forts

  1.     La gestion des taxons migrateurs repose sur la connaissance de leurs mouvements. Parmi eux, le changement ontogénique d’habitat, c’est-à-dire le déplacement des juvéniles depuis leurs nurseries vers les habitats occupés par les individus matures, est un trait comportemental partagé par un grand nombre d’organismes migrateurs marins, qui permet la répartition des ressources alimentaires entre les différents stades de vie et la réduction globale du risque de prédation. Caractériser la chronologie d’une telle migration est de ce fait essentiel pour mettre en œuvre des plans de gestion efficaces, notamment dans les zones côtières pour atténuer l’impact des pêcheries sur les stocks de juvéniles.
  2.     Le long des côtes Pacifique du Mexique, l’utilisation de l’habitat du requin-marteau commun (Sphyrna zygaena) est mal décrite alors que l’espèce est fortement exploitée. Étant donné les incertitudes autours de la taille et de l’âge à laquelle cette espèce migre depuis ses zones de nurseries côtières vers le large où elle se reproduit, une évaluation plus précise de ses mouvements est nécessaire.
  3.     La dégradation photochimique du mercure entraîne un fractionnement isotopique indépendant de la masse (Δ199Hg) qui peut être utilisé pour distinguer entre les habitats côtiers peu profonds des nouveau-nés et la recherche de nourriture au large des juvéniles proches de la maturité sexuelle. Dans cette étude, nous présentons l’application des valeurs en Δ199Hg au concept d’horloge moléculaire pour prédire l’âge et la taille à laquelle le changement ontogénique d’habitat à lieu chez le requin-marteau commun, en se basant sur leurs compositions isotopiques dans leurs habitats de départ et d’arrivée et sur le taux de renouvellement isotopique du tissus étudié (ici le muscle).
  4.     Chez les juvéniles, les valeurs de Δ199Hg observées dans le muscle diminuent en fonction de la taille, reflétant une dépendance croissante à l’égard des proies mésopélagiques au large avec l’âge. Les estimations des temps de résidence ont, elles, indiqué que le requin-marteau commun utilise les ressources côtières pendant 2 ans avant d’initier sa migration vers le large, suggérant une résidence prolongée dans ces écosystèmes.
  5.     Cette étude démontre comment les isotopes stables du mercure et les horloges isotopiques peuvent être utilisés comme un outil complémentaire pour la gestion des stocks en prédisant le moment de la migration des animaux marins : un aspect clé de la conservation de ces espèces. Le long des côtes Pacifique du Mexique, la pression de pêche sur les requins s’exerce dans les habitats côtiers, épuisant les stocks de juvéniles. Par conséquent, il est impératif de disposer d’outils d’aide à la décision en matière de gestion pour maintenir les niveaux de population des premiers stades de la vie à des niveaux stables au fil du temps. La découverte que le requin-marteau commun dépend largement d’habitats soumis à de fortes pressions de pêche pendant les deux premières années de leur vie confirme la pertinence de l’établissement d’une taille minimale de capture pour les pêcheries côtières. De plus, ce résultat démontre comment l’actuelle fermeture saisonnière de la pêche aux requins mise en place par le gouvernement mexicain pourrait être insuffisante pour protéger efficacement l’espèce.

Figure de synthèse : Migration du requin-marteau commun le long des côtes Pacifique du Mexique. L’horloge isotopique du mercure estime que le changement d’habitat depuis les milieux côtiers vers l’océan ouvert a lieu chez les juvéniles âgés de deux ans, suggérant une pression de pêche accrue sur les premiers stades de vie..

 

Reference

Besnard, L., Lucca, B. M., Shipley, O. N., Le Croizier, G., Martínez-Rincón, R. O., Sonke, J. E., Point, D., Galván-Magaña, F., Kraffe, E., Kwon, S. Y., & Schaal, G. (2023). Mercury isotope clocks predict coastal residency and migration timing of hammerhead sharks. Journal of Applied Ecology, 60, 803–813. https://doi.org/10.1111/1365-2664.1438