Utilisation de la coquille Saint-Jacques comme traceur environnemental : approches biologique et biogéochimique

Scallops as witness of environmental variations : biological and biogeochemical approaches

• Auteur / Autrice : Anne Lorrain
• Direction : Jacques Clavier
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Océanographie biologique
• Date : Soutenance en 2002
• Etablissement(s) : Brest

Mots clés

Mots clés contrôlés

Écophysiologie

Coquilles Saint-Jacques

Résumé

Dans l'optique de faire de la coquille Saint-Jacques, Pecten maximus, un outil de reconstruction environnementale, une approche liant la biologie, l'écologie et la biogéochimie a été développée. Dans un premier temps, l'étude des anomalies de croissance coquillière de la coquille Saint-Jacques nous a permis de révéler des dysfonctionnements de la production primaire. En effet, ces anomalies sont associées à des efflorescences de diatomées carencées en certains éléments nutritifs (acide orthosilicique et/ou phosphates), et dont les propriétés qualitatives sont modifiées (agrégation). La mesure du delta15N et du delta13C dans les tissus de P. Maximus et l'application des facteurs de fractionnement moyens admis dans la littérature, montrent que le phytoplancton n'est pas une ressource trophique majoritaire. Deux hypothèses principales découlent de cette observation 1) le phytoplancton constitue une source minoritaire de nourriture 2) les facteurs de fractionnement utilisés ne sont pas valables. D'autre part, les variations saisonnières du d15N et d13C ont pu être mises en relation avec les différentes priorités d'allocation d'énergie de cet organisme. Ce résultat ouvre des perspectives quant à l'utilisation de ces rapports isotopiques en tant qu'outils écophysiologiques. Les variations de delta18Ocalcite permettent de tracer l'évolution saisonnière de la température à ± 0,7ʿC. Le delta13C de la calcite décroît au cours de l'année et au cours de la vie des individus, il semble être contrôlé par des processus biologiques. Le delta13C pourrait devenir un outil d'étude du métabolisme des coquilles Saint-Jacques. Enfin, le développement méthodologique du système LA-ICP-MS permet l'obtention de profils d'éléments traces à une échelle journalière (Mg/Ca, Mn/Ca, Ba/Ca, Sr/Ca et Pb/Ca). Ces rapports semblent cependant être influencés par plusieurs facteurs environnementaux et/ou métaboliques. Des études supplémentaires sont nécessaires pour calibrer ces proxy élémentaires.

In the present study, a multidisciplinary approach including biology, ecology and biogeochemistry was developed to make the great scallop, Pecten maximus (L. ), a tool for environmental reconstruction. Particular attention was paid to enhance biological knowledge of this species and to extract chemical information from its calcitic shell. First, studies of episodic declines of the daily growth rate of P. Maximus revealed perturbations of primary production. Those declines have been associated to deficient diatom blooms relative to nutrients (silicic acid and phosphates). Qualitative properties of these efflorescences would be altered (e. G. Aggregation, TEP formation). Measurements of delta N-15 and C-13 in scallop tissues and application of classical enrichment factors used in literature, lead to the conclusion that phytoplankton is not a major trophic source. Two hypotheses arise from this observation 1) phytoplankton is, indeed, a minor source of food 2) mean enrichment factors are not valid for this species. Furthermore, seasonal variations of those isotopic ratios can be understood in terms of fluxes of metabolites among organs. Those ratios could be powerful tools to track metabolic fluxes from ingestion to tissue production. Variations in delta O-18 of calcite follow seasonal variations of temperature at ± 0. 7ʿC and have great potential for paleoclimatic reconstructions. Delta C-13 of calcite decreases during the year and the individual life's, it seems controlled by biological processes. This ratio could become an interesting tool for studies of Pecten maximus metabolism. Finally, the methodological development of LA-ICP-MS allows the obtaining of element profiles at a daily scale (Mg/Ca, Mn/Ca, Ba/Ca, Sr/Ca et Pb/Ca). However, those ratios seem to be controlled by several environmental and/or metabolic factors. Further studies are thus needed to calibrate these elemental proxies.