Forçages anthropiques et environnementaux sur la dynamique interannuelle des communautés phyto- et zooplanctoniques côtières en Méditerranée Nord-Occidentale (Toulon, France)

Environmental and anthropogenic forcing on interannual dynamic of coastal phyto- and zooplankton communities in NW Mediterranean Sea (Toulon, France)

• Auteur / Autrice : Bruno Serranito
• Direction : Jean-Louis Jamet, Lars Stemmann
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physiologie et biologie des organismes - populations - Interactions
• Date : Soutenance le 05/12/2016
• Etablissement(s) : Toulon
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Mer et Sciences. ED 548 (Toulon)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de Processus de Transferts et d'Echanges dans l'Environnement (La Garde, Var)
• Jury : Président / Présidente : François Carlotti
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Jean-Louis Jamet, Lars Stemmann, Fabrice Not, Benoît Sautour, Stéphane Gasparini, Dominique Jamet, Maria-Grazia Mazzocchi
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Fabrice Not, Benoît Sautour

Mots clés

Mots clés contrôlés

Toulon, Rade de (Var)

Séries chronologiques

Zooplancton marin

Méditerranée, Côte de la (France)

Phytoplancton marin

Mots clés libres

Systèmes côtiers

Perturbations

Indicateurs

Coastal systems

Pertubations

Indicators

Résumé

Le développement croissant de l’urbanisme et des activités anthropiques fait peser une pression de plus en plus importante sur les zones côtières, touchant particulièrement les régions méditerranéennes. Les processus liés au changement climatique et aux activités humaines impactent en profondeur les écosystèmes marins et tout particulièrement les systèmes planctoniques qui présentent une sensibilité accrue aux perturbations du milieu. Toutefois, les effets de ces processus agissant de concert à long terme sur la structure et le fonctionnement des écosystèmes côtiers sont encore mal compris. Ainsi, les séries temporelles planctoniques représentent des outils précieux pour la compréhension des processus impactant le milieu marin. Les séries temporelles du laboratoire EBMA-PROTEE de Toulon font partie des séries les plus anciennes de Méditerranée et présentent l’intérêt de combiner l’impact des processus naturels et anthropiques sur les communautés phyto- et zooplanctoniques. C’est dans ce contexte que ce travail a pour objectif de préciser le rôle de ces facteurs sur la dynamique et la composition phyto- et zooplanctonique en Méditerranée nord-occidentale (Toulon, France). Une première partie a ainsi consisté à évaluer le rôle des mélanges verticaux se produisant au sein du bassin Ligure, comme moteur de la dynamique printanière du plancton au sein de la Rade de Toulon. Cette étude a permis d’identifier des variations significatives du régime des précipitations associées à des modifications de la salinité au sein du site de la Grande Rade de Toulon (« LaB ») sur la période 2005-2013. Variations retrouvées également sur 2 autres sites côtiers du bassin Ligure (« SOFCOM » and « Point B »). Conformément à l’hypothèse énoncée, les années conditionnées par un automne et un hiver secs ont présenté en moyenne une production phytoplanctonique printanière supérieure au sein des 3 sites, comparées aux années les plus humides. Toutefois, la présence de différences entre les sites a souligné l’impact important de mécanismes locaux sur le conditionnement de la dynamique phytoplanctonique. L’impact des changements de régime des précipitations sur la composition micro-phytoplanctonique et méso-zooplanctonique a été étudié au cours d’une seconde partie. Les résultats ont suggéré un changement profond des communautés phytoplanctoniques lié à l’augmentation des précipitations, impactant également la structure des communautés zooplanctoniques. Ainsi, ces résultats semblent indiquer que les précipitations interviennent au sein de deux processus, impactant différemment les communautés planctoniques : d’une part, une absence de précipitations participerait à la mise en place de mélanges hivernaux et à la fertilisation des eaux de surfaces au sein de bassin Ligure profitant à la rade de Toulon; d’autre part, les changements dans la composition phytoplanctonique ont évoqué la mise en place d’un processus d’eutrophisation durant les périodes pluvieuses, alimenté par les apports des rivières locales. En parallèle de cet aspect temporel, le suivi de la Petite et Grande Rade de Toulon caractérisés par un degré différent de la pression anthropique a permis, au cours d’une troisième partie, de tester le potentiel des compartiments phyto- et zooplanctoniques en tant qu’indicateur de l’augmentation de la pression anthropique. Cette étude a identifié une sensibilité accrue de la composition du zooplancton par rapport au phytoplancton. Enfin, des indicateurs de pression anthropique des zones côtières, basés sur les familles de copépodes, ont été proposés.

The growing development of urbanism and anthropogenic activities is source of increasing environmental pressure on marine coastal area and especially the Mediterranean Sea. Both human activities and climate change deeply impact marine ecosystems and particularly planktonic systems, which were sensitive to environmental change. However, the combined effect of these two processes on coastal systems functioning and structure over time remains poorly understood. Therefore, planktonic time series provide powerful tools for investigating the impacts of these perturbations. The PROTEE-EBMA laboratory planktonic time series from Toulon (France) are among the oldest from the Mediterranean Sea and provide records of effects for both natural and anthropogenic pressures on planktonic communities. In the context of global change, the present work aim to determine the role of these factors on dynamic and composition of phyto- and zooplankton in NW Mediterranean (Toulon, France). The first part focused on the role of vertical mixing in the Ligurian Sea as inter annual variation driver of the spring plankton bloom in Toulon Bay. The results revealed significant shifts in precipitation regime associated with salinity change into the Large Bay (Toulon) over the period 2005-2013. Same changes were observed into 2 Ligurian basin sites (”SOFCOM” and “Point B”). According to previous hypothesis, spring blooms of phytoplankton conditioned by dry autumns and winters were on average more intense than those from wet conditions. However, differences among sites highlighted importance of local drivers affecting phytoplanktonic dynamics. The second part aimed to investigate impact of precipitation and salinity changes on plankton composition. Results showed a dramatic change in phytoplankton community composition triggering by increasing precipitations and consequently lower salinity and subsequently leading to zooplankton community shifts. In addition, these results suggested that precipitation involved in two specific processes, affecting in a different manner the plankton communities: firstly, low precipitation could contribute on the triggering of winter mixing and thus in surface water fertilization of the Ligurian Basin impacting the Toulon Bays. On the other hand, phytoplankton community shifts also suggested a developing eutrophication processes in Toulon Bay during important precipitation periods driven by increasing local river inputs. In the third part, impact of anthropogenic pressure on both phyto- and zooplankton communities was investigated based on monitoring of two neighboring coastal systems characterized by distinct levels of human activities. Zooplankton communities showed higher sensibility to anthropogenic activities than phytoplankton communities. Finally, indicators of anthropogenic pressure based on copepod families were proposed.