Besoins écologiques des foraminifères benthiques dans les milieux de transition naturels et modifiés par l'Homme : implications pour la biosurveillance

Ecological requirements of benthic foraminifera in natural and anthropized transitional environments : implications for biomonitoring

• Auteur / Autrice : Jean-Charles Pavard
• Direction : Laurent Seuront, Vincent Bouchet
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biologie de l'environnement, des organismes, des populations, écologie
• Date : Soutenance le 31/05/2023
• Etablissement(s) : Université de Lille (2022-....)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences de la matière, du rayonnement et de l'environnement (Villeneuve d'Ascq, Nord)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire d'Océanologie et de Géosciences (LOG)
• Partenaire(s) de recherche : Établissement public : Agence de l'eau Artois-Picardie
• Jury : Président / Présidente : Nicolas Spilmont
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Hugues Blanchet, Fabio Francescangeli
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Irina Polovodova Asteman, Emmanuelle Geslin

Mots clés

Mots clés contrôlés

Écotones

Nature -- Effets de l'homme

Assemblage des communautés (écologie)

Dunkerque (Nord) -- Port

Surveillance biologique

Gironde (France ; estuaire)

Invasions biologiques

Indicateurs biologiques

Ammonia

Foraminifères benthiques

Manche (mer)

Écologie des estuaires

Mots clés libres

Milieux de transition

Besoin écologique

Transitional environments

Benthic foraminifera

Ecological requirements

Biomonitoring

Indicators

Non indigenous species

Résumé

Les milieux de transition sont situés à l'interface des eaux marines et des eaux terrestres. Soumis à la fois aux marées et aux crues, ces écosystèmes naturellement variables et riches en matière organique sont contraignants pour les organismes. Les assemblages d'espèces tolérantes à ces milieux sont caractérisés par une faible diversité. L'accroissement des pressions anthropiques sur ces milieux impactent aussi la diversité, rendant difficile l'évaluation de l'origine du stress sur ces organismes. Les indicateurs biotiques actuels montrent leurs limites dans ces milieux en leur attribuant un tout aussi mauvais état écologique que les milieux plus anthropisés. La mise en oeuvre d'un indicateur dans ces milieux requiert donc une bonne connaissance de l'écologie des espèces présentes ainsi que des paramètres environnementaux influençant leur distribution pour discriminer les stress anthropiques des stress naturels. Pour répondre à cette problématique, nous avons utilisé un groupe d'indicateurs connus de la méïofaune, les foraminifères benthiques, dans plusieurs milieux de transitions de la Manche (baie, estuaire, port) et dans l'estuaire de la Gironde. Dans la première partie de cette thèse, nous avons développé une méthode permettant de distinguer rapidement et morphologiquement trois espèces pseudo-cryptiques du genre Ammonia afin de mieux comprendre leurs besoins écologiques et leur répartition dans les milieux de transition. Parmi elles, Ammonia confertitesta, une espèce non-indigène provenant d'Asie, a potentiellement remplacé les deux espèces autochtones dans l'estuaire de la Gironde. De plus, il apparait que les ports commerciaux représentent un habitat spécifique de cette espèce, renforçant son statut d'espèce exotique en Europe. Dans la deuxième partie de cette thèse, nous avons déterminés que les compositions d'espèces étaient régies par un gradient biogéographique mais aussi par un gradient environnemental de quantité de carbone organique, de métaux traces et granulométrique. Nous avons aussi pu établir une liste d'espèces indicatrices suivant le niveau de perturbations environnementales, mais aussi identifier 4 espèces introduites non encore répertoriées dans la Manche. Nous avons aussi comparé les assemblages d'espèces de foraminifères dans le port de Dunkerque avec un groupe d'indicateur de référence, la macrofaune. La diversité dans le port, pourtant désigné comme écosystème très dégradé, était plus riche qu'espérée illustrant le besoin urgent de s'intéresser à l'écosystème « port ». Dans cet habitat, les foraminifères ont montré qu'ils pouvaient être plus pertinents que la macrofaune pour détecter la forte pollution en matière organique. Toutefois, nos travaux montrent que les indices basés sur les foraminifères, même s'ils ont été performants, ont montré leurs limites pour détecter la pollution plus modérée et nécessitent d'être améliorés pour mieux évaluer la qualité écologique des milieux moins ou peu pollués.

Transitional environments are at the interface of marine and terrestrial waters. Influenced by tides and flows, these naturally variable ecosystems, rich in organic matter, constrain their organisms. Species assemblages are tolerant to this variability and characterized by a low diversity. Increasing anthropogenic pressures on these environments also impact species assemblages and create difficulties to assess the origin of these pressure. Current indicators show their limits in these environments by attributing a bad ecological quality similarly to more anthropized ones. Therefore, to implement an indicator in these environments requires a good knowledge of species and environmental drivers influencing their repartition to decipher between anthropogenic and natural stresses. To address this question, we used benthic foraminifera, an acknowledged group of bioindicator of the meiofauna, in several transitional environments of the English Channel (bay, estuary, harbour) and the Gironde estuary. We first developed a method to quickly and morphologically identified three pseudo-cryptic species of Ammonia to better understand their ecological requirements and their distribution in transitional environments. One of them, Ammonia confertitesta, is a reported non-indigenous species coming from Asia and potentially replaced the two other indigenous species/ones. We defined commercial harbours as the specific habitat of this species, reinforcing its exotic status in Europe. In the second part of this thesis, we determined that species composition was influenced by a biogeographical gradient and gradient of disturbance, in organic carbon, trace metals and grain size and established a list of indicator species according to the level of disturbance. We further identified four non-indigenous species yet unknown in the English Channel. We also compared foraminiferal assemblages of the Dunkerque harbour with those of a classically used indicator, the macrofauna. The diversity was richer than expected in the harbour, though considered as depleted ecosystem, highlighting the need to give more attention to harbour ecosystems. Although foraminifera showed a better pertinence to detect organic pollution, the related biotic indices showed some limits to detect moderately polluted states. This result suggests that more quantitative data are still needed on benthic foraminifera from these environments and that foraminiferal biotic indices may benefit from upgrades to better monitor the ecological quality when there is less or low pollution.