Étude acoustique du macrozooplancton au Pérou : estimation de biomasse, distribution spatiale, impact du forçage physique, et conséquences sur la distribution des poissons fourrage

Acoustic study of macrozooplancton off Peru : biomass estimation, spatial patterns, impact of physical forcing, and effect on forage fish distribution

• Auteur / Autrice : Roberto Michael Ballón Soto
• Direction : Arnaud Bertrand
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biologie des populations et écologie
• Date : Soutenance le 12/05/2010
• Etablissement(s) : Montpellier 2
• Ecole(s) doctorale(s) : Systèmes Intégrés en Biologie, Agronomie, Géosciences, Hydrosciences, Environnement (Montpellier ; École Doctorale ; 2009-2015)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Centre de Recherche Halieutique méditerranéenne et tropicale (Sète)
• Jury : Président / Présidente : Catherine Aliaume
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Arnaud Bertrand, Catherine Aliaume, Anne Lebouges-Dhaussy, Frédéric Ménard
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Xabier Irigoien, Jacques Clavier

Mots clés

Mots clés contrôlés

Engraulidés

Zooplancton marin

Écosystèmes

Mots clés libres

Acoustique

Plancton

Relations predateurs-proies

Anchois

Écosystème marin pélagique

Upwelling Pérou

Acoustics

Plankton

Predator-prey relationships

Anchovy

Pelagic marine ecosystem

Upwelling

Peru

Résumé

La partie nord du Système du courant de Humboldt (NSCH) couvre moins de 0.1% de la surface océanique mondiale mais produit plus de poisons, en particulier d'anchois du Pérou (Engraulis ringens), par unité de surface que n'importe quelle autre région du monde. Bien que ce système produise suffisamment de macrozooplancton pour alimenter les populations de poisson fourrage, le manque d'informations sur ce compartiment limite nos capacités d'étude. L'objectif de cette thèse est d'étudier la dynamique de la distribution spatiotemporelle de la biomasse en macrozooplancton du NSCH en relation avec l'environnement physique et les poissons fourrage, à différentes échelles. Pour ce faire une méthode acoustique bi-fréquences a été développée et appliqué à des séries de données acoustiques historiques. Des informations à haute résolution ont ainsi pu être extraite sur la biomasse et les patrons de distribution du macrozooplancton, de la galathée pélagique 'munida', des poissons et des autres compartiments. Cette méthode nous a également permis d'estimer l'extension verticale de la communauté épipélagique (ZVEEC). Nous avons démontré que ZVEEC coïncide avec la limite supérieure de la zone de minimum d'oxygène (ZMO), ce qui permet de produire des donnés spatialisées à haute résolution de la limite supérieure de la ZMO et d'estimer le volume d'habitat de l'anchois. Notre estimation de biomasse en macrozooplancton, environ quatre fois supérieures aux estimations antérieures, est en accord avec les découvertes récentes sur l'écologie trophique des poissons fourrage du NSCH et fournit des éléments étayant les théories actuelles sur l'origine de la haute productivité en poissons du NSCH. L'étude des impacts des structures physiques de submeso- et mesoéchelle sur la distribution du macrozooplancton supporte l'hypothèse d'une structuration de type 'bottom-up'. Nous avons également mis en évidence l'impact de la structuration spatiale du macrozooplancton sur la distribution des poissons fourrage. Les données physiques et biologiques à haute résolution obtenues grâce à cette étude ouvrent de nouvelles perspectives pour réaliser des études écologiques intégrées à échelles multiples et pour calibrer les modèles biogéochimiques, trophiques ou End-to-End.

The Northern Humboldt Current system (NHCS) represents less than 0.1% of the world ocean surface but produces more fish, mainly Peruvian anchovy (Engraulis ringens), per unit area than any other region in the world. Although this system produces enough macrozooplankton to feed its high production of forage fish, the paucity of information on zooplankton hampers research in the system. The objective of this study was to investigate the multiscale dynamics of the spatiotemporal distribution of the macrozooplankton biomass off Peru in relation to the physical environment and their fish predators. For that a bi-frequency acoustic method was developed and applied to extract, from historical acoustic data, high-resolution information on the biomass and the patterns of distribution of macrozooplankton, the pelagic red squad 'munida', fish and other marine compartments. This method also allows estimating the vertical extension of this epipelagic community (ZVEEC). We demonstrated that ZVEEC coincide with the upper limit of the oxygen minimum zone (OMZ), which allowed both producing high-resolution spatial data of the upper limit of the OMZ and estimating the volume habitat of anchovy. The estimated macrozooplankton biomass was about four times higher than previously reported. This estimate is in agreement with the recent findings on forage fish trophic ecology and supports the current hypotheses explaining the NHCS high fish production. The study of the impacts of the submeso- and mesoscale physical structures on macrozooplankton provided evidence of the bottom-up physical effect on the distribution of macrozooplankton biomass. We also found further evidence of the structuring bottom-up effect that macrozooplankton exert on forage fish. The high-resolution biological and physical data obtained in this study opens new perspective to perform integrated multiscale ecological studies and to calibrate biogeochemical, trophic and End-to-End models.