Le microzooplancton dans le réseau trophique planctonique : importance et rôle fonctionnel : étude sur le plateau continental du Golfe de Gascogne

Importance and functional role of microzooplankton in the plankton food web of the Bay of Biscay continantal shelf

• Auteur / Autrice : Élise Marquis
• Direction : Christine Dupuy
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Océanologie biologique et environnement marin
• Date : Soutenance en 2007
• Etablissement(s) : La Rochelle

Mots clés

Mots clés contrôlés

Écologie pélagique

Copépodes

Chaînes alimentaires

Gascogne, Golfe de

Zooplancton marin

Résumé

Sur le plateau continental du Golfe de Gascogne, une forte halostratification de la colonne d’eau due à l’influence des panaches de la Loire et la Gironde entraîne l’occurrence de blooms microphytoplanctoniques hivernaux. Ces blooms précoces accentuent la limitation du phosphore dans la couche euphotique au printemps ce qui favorise le développement des petites cellules autotrophes au détriment des diatomées tôt dans la saison printanière. À partir de cette dynamique planctonique particulière, l’hypothèse posée est que le microzooplancton (zooplancton de 20-200 m : dinoflagellés hétérotrophes, ciliés et larves de métazoaires) est un acteur fondamental de la communauté planctonique pour le transfert de la matière des bas niveaux trophiques vers les niveaux supérieurs, et ce dès la fin de l’hiver sur le plateau continental du Golfe de Gascogne. L’objet de ce travail de thèse est de tester cette hypothèse. L’étude de la composition printanière du plancton a montré que les zones côtières concentrent la majorité des abondances planctoniques et que, comme suggéré dans l’hypothèse de départ, les principaux hétérotrophes font partie du microzooplancton dès le printemps : en général il représente plus de 60% de la biomasse des hétérotrophes, avec jusqu’à 70% de ciliés. Ensuite, l’étude de la dynamique spatio-temporelle des ciliés a mis en évidence que le développement des ciliés au début du printemps est contrôlé par la croissance et la diversification des proies. Au contraire, à la fin du printemps, la dynamique des ciliés est contrôlée par l’augmentation de la pression de prédation du mésozooplancton. L’estimation de l’impact du broutage du microzooplancton sur les productions primaire et hétérotrophe montre des valeurs très élevées au cours des trois saisons et sur les trois stations (de la côte vers le large) étudiées (parfois > 100 % productions journalières). Par contre, le bloom hivernal de diatomées n’est pas bien consommé par le microzooplancton. La forte contribution du microzooplancton au régime alimentaire du mésozooplancton a été mise en évidence au printemps sur tout le plateau continental et en particulier dans le régime alimentaire des petits copépodes < 750 m qui dominent le consortium naturel à cette période. Enfin, les très jeunes larves de petits poissons pélagiques (anchois et sardines) consomment préférentiellement les protozoaires du microzooplancton qui est probablement une proie indispensable à leur survie. La dernière partie du travail de thèse a consisté en la synthèse des données récoltées pour la construction par analyse inverse des réseaux trophiques planctoniques complets. Les résultats indiquent que le fonctionnement du réseau trophique planctonique près des côtes est basé sur des flux complexes au printemps mélangeant à la fois des flux herbivores directs et des flux microbiens où le microzooplancton représente le vecteur essentiel de la matière des bas niveaux trophiques vers le mésozooplancton. En fin d’été, les flux microbiens sont dominants dans le système planctonique, principalement basés sur de la production nouvelle près des côtes et plutôt basés sur la production bactérienne au large. L’étude précise du rôle du microzooplancton dans le réseau a confirmé la place primordiale du microzooplancton dans le transfert de la matière. Mais ce maillon supplémentaire dans le système entraîne une diminution de sa capacité à exporter de la matière carbonique microbienne vers les prédateurs du plancton. Pour finir, le couplage des petits poissons pélagiques au réseau planctonique a permis de révéler que le développement précoce des flux microbiens signifie que la capacité de charge du système planctonique est rapidement atteinte au cours du printemps.

On the Bay of Biscay continental shelf, the large plumes of the Loire and Gironde rivers induce a strong halostrification of the water column at the end of winter. This stratification contributes to the development of winter microphytoplankton blooms that enhance phosphorus limitation in the photic zone in spring. As a consequence, small autotrophic cells are a primary component of the spring primary production. Based on this observation, it was hypothesized that, early in the season (early spring) the microzooplankton (20-200 m heterotrophic dinoflagellates, ciliates and metazoan larvae) would play an essential role in carbon flow towards higher trophic levels of the plankton community on the Bay of Biscay continental shelf. The goal of this study was to test this hypothesis. A survey of the spring plankton composition on the shelf showed that plankton was most abundant close to the coast and that, in agreement with the above hypothesis, the spring heterotrophic community was dominated by microzooplankton: Biomasses of the latter represented on average more than 60% of the total biomass, with up to 70% made up of ciliates. A subsequent investigation of the temporal dynamics of the ciliate community across the shelf revealed that the early-spring ciliate development was controlled by the increase and diversification of prey. Conversely, at the end of spring, the ciliate dynamics was mainly controlled by the increase of grazing pressure by mesozooplankton. The estimation of the microzooplankton grazing activity on primary and secondary productions showed a very high impact during the three studied seasons across the shelf (grazing rates of up to and exceeding 100% of the daily production). Nevertheless, the winter diatom bloom was not efficiently consumed by microzooplankton. On the other hand, a high contribution of microzooplankton to the mesozooplankton diet was demonstrated in spring over the continental shelf and especially to the diet of the dominant small copepods (< 750 m). Moreover, the first-feeding larvae of small pelagic fish (Anchovy and Sardines) appeared to preferentially consume microzooplankton (mainly protozoa), making it an essential diet item for their survival. The last part of the study was to synthesize the collected data in order to model the planktonic food web dynamics using inverse analysis. The results showed that in spring, the food web functioned through complex carbon pathways, both herbivorous and microbial. At the end of the summer, microbial pathways dominated. Close to the coast, they were mainly based on new production, while offshore, they were mainly based on bacterial production. The study confirmed the essential role of microzooplankton as a vector of carbon flows from small cells to mesozooplankton. However, the importance of microzooplankton in the carbon pathways leads to a decrease of the systems capacity to export primary and microbial biogenic carbon towards the plankton predators. Finally, the inclusion of pelagic fish to the study of the planktonic food web permitted to show that the early-season dominance of microbial pathways tends to saturate the carrying capacity of this system early in spring.