BLIC

Les efflorescences de phytoplancton “aiment la couleur” - Influence relative de la biodiversité et des interactions trophiques sur les premiers stades de développement des efflorescences phytoplanctoniques

Coordination

Philippe Pondaven (UBO, Brest),Herwig Stibor (LMU, Munich), Sabine Wollrab (IGB, Berlin)

Type de projet

International

Financement

ANR – Projet de recherche collaborative (PRCI), écologie aquatique expérimentale & théorique

Durée du projet

Début du projet

01/01/2023

Fin du projet

31/12/2026

Liens

Plusieurs études suggèrent que la biodiversité du phytoplancton dans les systèmes aquatiques pourrait influencer des fonctions clés. En effet, le phytoplancton participe à environ 50 % de la production primaire mondiale, contrôle les cycles mondiaux d’éléments importants, tels que le carbone ou l’azote, et constitue la base d’importants services écosystémiques tels que la pêche. Le phytoplancton se caractérise par une dynamique particulière, à savoir la capacité de former des efflorescences (bloom), souvent récurrents (par exemple au printemps). Ces blooms fournissent une ressource importante pour les niveaux trophiques supérieurs. Ils peuvent être déclenchées par des facteurs externes tels que des apports en éléments nutritifs (N, P, Si) via les fleuves ou le mélange avec les eaux de subsurface, plus riches. Les efflorescences de phytoplancton sont généralement soutenues par une ou quelques espèces ; dans le cas d’espèces toxiques, les efflorescences peuvent avoir des effets délétères importants sur le transfert d’énergie et de matière dans les réseaux alimentaires.
Une question qui n’a été étudiée que de manière théorique, à notre connaissance, est de savoir si la diversité des communautés phytoplanctoniques a un impact sur la formation et la phénologie des blooms phytoplanctoniques. Le projet BLIC vise à étudier spécifiquement cette question en testant deux hypothèses alternatives :

(1) Plus la diversité augmente, plus la probabilité qu’il y ait, dans la communauté, une espèce capable de monopoliser les ressources et de former des blooms est élevée (effet de sélection)
(2) Parallèlement, à mesure que la diversité augmente, la complémentarité et l’efficacité de l’utilisation des ressources peuvent augmenter, et il devient de plus en plus difficile de monopoliser les ressources pour une espèce donnée (effet de complémentarité).

Dans des expériences de laboratoire contrôlées, des communautés de plus en plus diversifiées seront exposées à des ajouts (« pulse ») de nutriments, et l’importance relative des effets de sélection et de complémentarité sera évaluée. Dans une étape suivante, des communautés naturelles, dont la diversité a été modifiée expérimentalement, seront également exposées à des ajouts d’éléments nutritifs; et on étudiera dans quelle mesure le changement de diversité rend les efflorescences plus probables ou non. Enfin, des expériences en mésocosmes sont prévues avec des communautés phytoplanctoniques naturelles le long de gradients de diversité également naturels. Toutes les expériences se dérouleront en appliquant le même protocole, avec des communautés marines et d’eau douce, en laboratoire et sur le terrain.
Outre les approches expérimentales, le deuxième pilier du projet BLIC est l’analyse, via un modèle théorique, de ces questions et hypothèses de recherche. Des modèles mathématiques multidimensionnels basés sur les « traits » analyseront en détails les premiers stades de la prolifération du phytoplancton (analyse des dynamiques transitoires). Les modèles seront « alimentés » (paramétrisation) par les expériences réalisées et, en retour, ces modèles influenceront également le « design » et la mise en œuvre des expérimentations; qui pourront par exemple étudier en détails des combinaisons de contraintes environnementales particulièrement intéressantes qui contraignent les efflorescences simulées par le modèle.