HIPPO

Les producteurs primaires sont à la base des réseaux trophiques marins, agissent sur les espèces de niveaux trophiques supérieurs, ainsi que sur le recrutement dans les stocks de poissons exploités. Malgré sa faible biomasse (moins de 1% de la biomasse photosynthétique totale sur Terre), le phytoplancton est responsable de près de la moitié de la production d’O2 par la biosphère et fixe annuellement près de 50 milliards de tonnes de carbone. Or, 15 à 30% de cette production sont réalisés au niveau des zones côtières qui ne couvrent pourtant que 7% de l’hydrosphère. La dynamique phytoplanctonique des zones côtières joue donc un rôle fondamental dans les cycles biogéochimiques du carbone et des éléments associés.

Malgré sa contribution essentielle au fonctionnement des écosystèmes marins et son rôle dans la régulation du climat, la dynamique de la production primaire passée et les mécanismes de contrôle sous-jacents ne sont pas encore bien caractérisés. Ce constat est particulièrement vrai dans les écosystèmes côtiers et pour des périodes du passé antérieures aux impacts significatifs de l’homme sur les cycles biogéochimiques. Les séries temporelles actuellement disponibles sur les changements de production primaire marine (i) n’ont pas la résolution temporelle nécessaire et suffisante pour accéder à des informations sur les blooms phytoplanctoniques, par essence éphémères et spatialement localisés (particulièrement en zone côtière), (ii) sont trop courtes pour distinguer les impacts anthropiques de la variabilité naturelle basse-fréquence de la production primaire, et (iii) ne couvrent pas l’intégralité du spectre des taxons photo-autotrophes qui incluent, en plus du phytoplancton ou des cyanobactéries, des organismes comme les macroalgues ou les producteurs microphytobenthiques.

C’est dans ce contexte qu’a été conçu le projet HIPPO, qui portera sur le développement d’une approche innovante à même de fournir des données à haute–résolution temporelle sur la dynamique phytoplanctonique du passé dans les écosystèmes côtiers, et ce à une échelle saisonnière à inter-annuelle. Cette approche est basée sur l’utilisation des coquilles de mollusques bivalves. Nous testerons et affinerons des proxies existants de la production primaire, et en développerons de nouveaux en les intégrant dans une approche multi-proxy. Nous tenterons par ailleurs de parvenir à une compréhension mécaniste des processus contrôlant l’incorporation dans les coquilles d’informations chimiques (Ba/Ca, Mo/Ca, Li/Ca, Si/Ca, isotopes stables du carbone et de l’azote, composition isotopique triple de l’oxygène, pigments) et colorimétriques sur le type et la quantité d’organismes photo-autotrophes présents dans l’eau à un moment donné. Pour atteindre ces objectifs, nous conduirons (i) des expérimentations au laboratoire au cours desquelles de nombreux paramètres environnementaux seront modifiés (température, saturation en O2, quantité de diatomées, apports d’agrégats de diatomées, apports de micro-particules de macroalgues rouges, brunes et vertes) afin de tester leur influence sur la composition des coquilles, et (ii) un suivi environnemental à haute-fréquence de ces paramètres en milieu naturel. Le modèle biologique sélectionné est un bivalve à croissance rapide, Pecten maximus, espèce emblématique de l’un des écosystèmes côtiers les mieux étudiés en Europe, la rade de Brest.

Cette approche multi-proxy sera par la suite appliquée à des coquilles sub-fossiles issues de collections récentes (30 dernières années) ainsi que d’un site archéologique afin de quantifier l’impact anthropique sur la dynamique de la production primaire passée en rade de Brest. Les objectifs généraux de cette phase d’application dite « paléo » seront (i) d’estimer l’intensité, la fréquence et la phénologie des blooms phytoplanctoniques du passé, (ii) de mettre en évidence d’éventuelles modifications dans la composition des communautés de producteurs primaires, et (iii) de retracer des changements dans la nature et la force du couplage pélagos-benthos au cours du temps. Les résultats de cette étude contribueront à améliorer significativement les connaissances scientifiques dans les domaines de la paléo-écologie, de la paléo-climatologie, et de l’halieutique.

HIPPO est un projet de recherche bilatéral France-Allemagne, co-financé par l’ANR dans le cadre de l’appel à projet PRCI (Projet de Recherche Collaborative – International) et par la DFG (Deutsche Forschungsgemeinschaft = German Research Foundation). Les porteurs sont Dr. Julien Thébault (UBO) et Prof. Dr. Bernd R. Schöne (Johannes Gutenberg-Universität Mainz). Le projet débutera à l’automne 2019 pour une durée de 3 ans.