Séminaire 1_PC

Effets des perturbations anthropiques surl’établissement d’espèces envahissantes

à l’Île-du-Prince-Édouard

Séminaire 1

Mayi Lecuona

Sous la direction de:Christopher McKindsey, Pêches et Océans Canada

Philippe Archambault, ISMER/UQARet

Thomas Landry, Pêches et Océans Canada

Activités anthropiques:

Fragmentation et destruction des habitats

Changement climatique

Surexploitation des ressources

Eutrophisation

Pollution

Invasions biologiques

Introduction: Les invasions biologiques

IntroductionObjectifs et hypothèses

1- Eutrophisation2- Compétition interspécifique

3- Structures artificiellesÉchéancier

Activités anthropiques:

Fragmentation et destruction des habitats

Changement climatique

Surexploitation des ressources

Eutrophisation

Pollution

Invasions biologiques

IMPORTANTES RÉPERCUSSIONS SUR LA BIODIVERSITÉ TERRESTRE ET

AQUATIQUE!!






Espèces transportées

Espèces introduites

Espèces établies

Espèces envahissantes

ne survivent pasau transport

n’arrivent pasà s’établir

non-envahissantes

Disp

ersio

n

Kolar & Lodge 2001







Espèces établies




non-envahissantes

Disp

ersio

n

Kolar & Lodge 2001







Espèces établies




non-envahissantes

Disp

ersio

n

Introduction intentionelle:Raisons commerciales

ou économiques

Introductions accidentelles:Trafic maritime

Transfert de bivalvesPêche

Recherche scientifiqueÉvasion des aquariums

Ouverture de canaux maritimes

Kolar & Lodge 2001







Espèces établies




non-envahissantes

Disp

ersio

n

Kolar & Lodge 2001







Espèces établies




non-envahissantes

Disp

ersio

n

Pression de propagule

Biologie et physiologie des espèces introduites

Vecteurs de dispersion

Caractéristiques environnementales

de l’écosystème-hôte

Interactions avec espècesindigènes

Kolar & Lodge 2001







Espèces établies




non-envahissantes

Disp

ersio

n

Kolar & Lodge 2001







Espèces établies




non-envahissantes

Disp

ersio

n

Diversité?(Hypothèse de la Résistance

Biotique (Elton 1958))

Vecteurs de transport

Perturbations naturelles& anthropiques

Quantité de ressourcesnon-exploitées (Théorie des

Ressources fluctuantes(Davis et al. 2000))

Kolar & Lodge 2001







Espèces établies




non-envahissantes

Disp

ersio

n

Quantité de ressourcesnon-exploitées (Théorie des

Ressources fluctuantes(Davis et al. 2000))

Reso

urc

e u

pta

ke

Gross resource supply

Resist

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vasio

n

Resou

rce

supp

ly-u

ptak

e iso

clin

e

Easil

y

Inva

sible

Kolar & Lodge 2001





Perturbation: N’importe quel évènement discret dans le temps qui

crée une rupture dans l’équilibre de l’écosystème, la

communauté ou dans la structure de la population et modifie la

disponibilité en ressources, en substrat ou modifie

l’environnement physique (White & Pickett 1985).

Perturbations anthropiques:

Eutrophisation

Destruction et fragmentation des habitats

Mise en place de structures artificielles

Modifient la

vunérabilité

face aux invasions!!!




Introduction: Les espèces envahissantesà l’Île-du-Prince-Édouard




Activité industrielle basée sur:

Agriculture Pêche Aquaculture







Établissement récent d’espèces envahissantes:

1997: Styela clava 2001: Botryllus schlosseri 2002: Botrylloides violaceus 2004: Ciona intestinalis







Établissement récent d’espèces envahissantes:

1997: Styela clava 2001: Botryllus schlosseri 2002: Botrylloides violaceus 2004: Ciona intestinalis


SITE IDÉAL POUR L’ÉTUDE DE L’EFFET DES

ACTIVITÉS ANTHROPIQUES SUR

L’ÉTABLISSEMENT D’ESPÈCES

ENVAHISSANTES AQUATIQUES!!!




Introduction: Les espèces envahissantesà l’Île-du-Prince-Édouard: Styela clava

Organismes solitaires <15cm

Origine: NO-Pacifique

Reproduction: Hermaphrodite à fertilisation externe

TºC reproduction >12-15ºC (de juin à octobre à l’ÎPE)

Durée stade larvaire: 24-28h

1º Observation à l’ÎPE: 1997




Introduction: Les espèces envahissantesà l’Île-du-Prince-Édouard: Ciona intestinalis

Organismes solitaires <15cm

Origine: N-E Atlantique

Reproduction: Hermaphrodite à fertilisation externe

TºC reproduction >8ºC (de mi-mai à mi-août à l’ÎPE)

Durée stade larvaire: 2-10 jours





Introduction: Les espèces envahissantesà l’Île-du-Prince-Édouard: Botrylloides violaceus

Organismes coloniaux zoïdes <2-4mm disposés en

rangs allongés irréguliers

Origine: NO- Pacifique

Reproduction: Hermaphrodite à fertilisation externe + Reproduction asexuée par blastogenèse

Durée stade larvaire: 4-10h





Introduction: Les espèces envahissantesà l’Île-du-Prince-Édouard: Botryllus schlosseri

Organismes coloniaux zoïdes <1-2mm disposés en

forme d’étoile

Origine: Mer Méditérranée

Reproduction: Hermaphrodite à fertilisation externe + Reproduction asexuée par blastogenèse

Durée stade larvaire: <36h













Objectifs et Hypothèses

AgricultureUtilisation

d’engrais

azotés

Eutrophisati

on

Ressources

disponibles

(phytoplancto

n)

Aquacultur

e

Installation de

structures

artificielles

Espace disponible





AgricultureUtilisation

d’engrais

azotés

Eutrophisati

on

Ressources

disponibles

(phytoplancto

n)

Aquacultur

e

Installation de

structures

artificielles

Espace disponible

LA PRÉSENCE DE RESSOURCES NON-EXPLOITÉES ET

L’AUGMENTATION DE L’ESPACE DISPONIBLE FACILITENT-ELLES

L’ÉTABLISSEMENT D’ESPÈCES ENVAHISSANTES???





OBJECTIFS:

Déterminer le rôle de l’enrichissement en nutriments des cours

d’eau sur l’établissement d’espèces envahissantes aquatiques.

Comprendre les relations interspécifiques entre les tuniciers et

leur possible compétiteur, la moule Mytilus edulis qui est produite

dans les zones de mytilicultures.

Évaluer l’effet de l’installation de structures artificielles sur

l’établissement d’espèces envahissantes.





HYPOTÈSES:

H1 En augmentant les ressources

disponibles (phytoplancton), l’eutrophisation

des cours d’eau augmente la probabilité

d’établissement d’espèces introduites.

H2 Les relations interspécifiques entre les

moules et les tuniciers sont différentes selon

le degrès d’eutrophisation.

H3 Le recrutement et l’établissement

d’espèces exotiques sont plus importants

sur les surfaces artificielles (e.g. structures

de mytiliculture) que sur les surfaces

benthiques.




1- Rôle de l’eutrophisation sur l’établissementd’espèces envahissantes aquatiques

Île-du-Prince-Édouard:

Forte densité de

population

Importante surface

d’exploitation agricole






Forte densité de

population

Importante surface


Important

enrichissement en nutriments dans estuaires et baies

Raymond et al. 2002






Forte densité de

population

Importante surface


Important

enrichissement en nutriments dans estuaires et baiesLa stimulation de la croissance du phytoplancton peut

être un avantage pour l’industrie aquacole….

MAIS: Pourrait-elle également favoriser d’autres espèces

filtreuses comme les tuniciers???

Raymond et al. 2002





OBJECTIF:

Déterminer le rôle de

l’enrichissement en nutriments

dans les cours d’eau sur

l’établissement d’espèces

envahissantes aquatiques.





OBJECTIF:

Déterminer le rôle de

l’enrichissement en nutriments

dans les cours d’eau sur

l’établissement d’espèces

envahissantes aquatiques.HYPOTÈSES:

H1 Le recrutement et la croissance des tuniciers sont corrélés avec le

degrès d’eutrophisation des estuaires.

H2 Le phénomène d’enrichissement en nutriments lié aux activités

anthropiques favorise le développement des populations de tuniciers.





MÉTHODOLOGIE:

Choix de 2-3 estuaires selon différents degrès

d’eutrophisation





MÉTHODOLOGIE:


d’eutrophisation

Mesure des variables environnementales: TºC, S,

profondeur, type de substrat, turbidité, O2 dissout, vitesse et

direction du courant





MÉTHODOLOGIE:


d’eutrophisation




Échantillons d’eau: [N total], [NH3], [NO3], [NO2], [P total],

[MES], [MOP], [Chl a], analyse des rapports isotopiques dans

la MOP et le N-NO3 dissout





MÉTHODOLOGIE:


d’eutrophisation







Mesure des concentrations en oeufs et larves de tuniciers





MÉTHODOLOGIE:


d’eutrophisation







Mesure des concentrations en oeufs et larves de tuniciers Quadrats ou échantillonage lignes de moules: Identification, composition

des communautés, richesse spécifique, abondances, taille et biomasses,

analyse des rapports isotopiques sur les tissus





ANALYSES STATISTIQUES:

Analyses de variance (ANOVA et MANOVA)

Matrices de dissimilarité (MDS)

Régressions linéaires




2- Étude du rang alimentaire des tuniciers et des moules: Partage des ressources ou compétition?

Particulesingérées 4-16µm >3µm

>1µmForte efficacité 2-3µm

Sélectionparticules OUI NON NON

Lesser et al. 1992, LeBlanc et al. 2007, Petersen 2007
















Probablementen compétition

avec les moules!










avec les moules!









Pas en compétitionavec les moules!


avec les moules!











avec les moules!











avec les moules!

MAIS: Dans le cas où les ressources alimentaires seraient en excès (e.g. dans zones eutrophisées), les moules pourraient adapter leur rang d’alimentation pour éviter la compétition avec les autres organismes filtreurs! Lesser et al. 1992, LeBlanc et al. 2007, Petersen 2007





OBJECTIFS:

Déterminer les sources alimentaires des tuniciers solitaires S.

clava et C. intestinalis et de leur possible compétiteur, Mytilus edulis

.

Comprendre les relations alimentaires interspécifiques entre ces

organismes dans les zones eutrophisées et les zones non-

eutrophisées.





OBJECTIFS:

Déterminer les sources alimentaires des tuniciers solitaires S.

clava et C. intestinalis et de leur possible compétiteur, Mytilus edulis

.

Comprendre les relations alimentaires interspécifiques entre ces

organismes dans les zones eutrophisées et les zones non-

eutrophisées.HYPOTÈSES:

H1 Les relations interspécifiques entre les moules et les tuniciers sont

différentes selon le degrès d’eutrophisation de l’estuaire, et donc la

quantité de ressources disponibles dans le milieu.

H2 La présence de ressources alimentaires suffisantes prévient la

compétition entre les moules et les tuniciers.





MÉTHODOLOGIE: Expérience en mésocosme






Choix de ≥2 estuaires par niveau

d’eutrophisation







d’eutrophisation

Mesures toutes les 10min pendant 3-4h

(t0, t1, t2,…)







d’eutrophisation


(t0, t1, t2,…)

Mesure des variables

environnementales: TºC, S, turbidité, O2

dissout







d’eutrophisation


(t0, t1, t2,…)



dissout Échantillons d’eau: [N total], [NH3], [NO3], [NO2], [P total], [MES], [MOP], [Chl

a]







d’eutrophisation


(t0, t1, t2,…)




a]

Collecte 2 tubes d’eau pour quantification phytoplancton et bactéries







d’eutrophisation


(t0, t1, t2,…)




a]

Collecte 2 tubes d’eau pour quantification phytoplancton et bactéries

Collecte de tout le matériel sédimenté au fond du contenant





MÉTHODOLOGIE: Laboratoire

Détermination des [N total], [NH4+], [NO3

- + NO2-], [P total], [MES],

[MOP Corg], [Chl a] fractionée, aux t0, t1, t2,…

Comptage des cellules phytoplanctonniques et des bactéries par

cytométrie de flux aux t0, t1, t2,…

Comptage du nombre d’individus par ligne + mesure taille

individuelle + poids mouillé et poids sec

Calcul des taux de filtration selon la « clearance method ». À un

taux de filtration constant, la concentration en aliments diminue de

manière exponentielle selon la formule:

Cl=(V/nt) ln(C0/Ct)

Madin & Kremer 1995, Riisgård 2001






Analyses de variance

(ANOVA)

Si résultats significatifs,

possibilité d’approfondir

les analyses

(cytométrie en flux

et analyses isotopiques)




3- Rôle des surfaces artificielles sur l’établissement d’espèces envahissantes

Urbanisation

Pontons, brise-lames, struct.

aquicoles

= Ressources suboptimales

pour sp. indigènes

Wasson et al. 2005, Locke et al. 2007, Tyrell & Byers 2007





Urbanisation


aquicoles


pour sp. indigènes

Faciliterait l’établissement et

l’augmentation de la distribution

des sp. introduites






À l’île-du-Prince-Édouard:

Substrats meubles

Urbanisation


aquicoles


pour sp. indigènes



des sp. introduites






À l’île-du-Prince-Édouard:

Substrats meubles

DONC: Le matériel d’aquaculture représente le substrat ferme le plus abondant et parfois le seul!

Urbanisation


aquicoles


pour sp. indigènes



des sp. introduites






OBJECTIF:

Évaluer l’effet des structures

artificielles sur l’établissement

d’espèces envahissantes

aquatiques.





OBJECTIF:

Évaluer l’effet des structures

artificielles sur l’établissement

d’espèces envahissantes

aquatiques.

HYPOTÈSES:

H1 Les communautés associées aux surfaces artificielles sont

différentes de celles que l’on trouve sur les surfaces fermes naturelles.

H2 En augmentant la surface de recrutement, les structures

artificielles ont un impact positif sur la diversité et l’abondance des

espèces envahissantes.





MÉTHODOLOGIE:

Quadrats pour voir la composition des communautés, les abondances

et la diversité

- Sur différents types de surfaces naturelles et sur différents

types de surfaces artificielles

- À différentes distances des structures artificielles

- Sur structures fixées au fond et sur structures flottantes





MÉTHODOLOGIE:


et la diversité





Expérience d’installation de cordes avec panneaux de recrutement

- Composition des communautés, calcul d’abondances et

diversité

- Mesure du temps de colonisation des surfaces libres





MÉTHODOLOGIE:


et la diversité





Expérience d’installation de cordes avec panneaux de recrutement

- Composition des communautés, calcul d’abondances et

diversité

- Mesure du temps de colonisation des surfaces libres

Caractérisation de chacun des sites afin de déceler les facteurs qui

peuvent influencer les variations de recrutement d’un site à l’autre: TºC,

salinité, profondeur, type de substrat et vitesse et direction du courant.






Analyses de variance

(ANOVA)

Matrices de dissimilarité

(MDS)




Échéancier

Activités 2007 2008 2009 2010

Aut. Hiv. Été Aut. Hiv. Été Aut. Hiv. Été Aut.

Examen doctoral

Revue de littérature

Séminaire I

Nouveaux Développements

Séminaire II

Projet 1: Rôle eutrophisation

1- Terrain

1- Laboratoire

1- Analyse et rédaction

Projet 2: Rang alimentaire

2- Terrain

2- Laboratoire


Projet 3: Rôle surfaces artificielles

3- Terrain

3- Laboratoire


Dépôt de thèse




Documents

Séminaire 1_PC