Effets de la limitation en sels nutritifs, de la température et de leurs interactions sur la réponse de cinq espèces phytoplanctoniques : approche multifactorielle expérimentale en monoculture et en communauté

Effects of nutrient limitation, temperature or their interaction on response traits of five phytoplankton species : a multifactorial experimental approach

• Auteur / Autrice : Fabien Dufossé
• Direction : Sébastien Lefebvre, Valérie Gentilhomme
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Géoscience, écologie, paléontologie, océanographie
• Date : Soutenance le 16/12/2014
• Etablissement(s) : Lille 1
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences de la matière, du rayonnement et de l'environnement (Lille ; 1992-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire d'Océanologie et de Géosciences (LOG)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Changement global de l'environnement

Indicateurs biologiques

Écologie marine

Photosynthèse

Teneur en glucides

Effets de la température

Physiologie

Teneur en phosphore

Teneur en azote

Nutrition

Phytoplancton marin

Mots clés libres

Approche multifactorielle

Résumé

Les effets de la limitation en azote et en phosphore, de la température et de leurs interactions ont été étudiés expérimentalement sur cinq microalgues marines présentant des phénologies différentes en Manche Orientale ainsi qu’une large gamme de volumes cellulaires. Nos résultats montrent un effet plus fort des sels nutritifs par rapport à la température sur les différents traits mesurés et des différences de réponse au sein d’un même groupe fonctionnel classique. Le volume cellulaire est un paramètre essentiel à prendre en compte dans la définition de groupes fonctionnels car ils conditionnent une partie des réponses des microalgues aux différentes conditions environnementales. Une forte diminution de l’activité photosynthétique est constatée pour les petites cellules du fait d’une interaction entre les sels nutritifs et la température. Les sels nutritifs, la température et leur intéraction influencent la formation de sucres de façon spécifique, aboutissant à une augmentation de sucres par cellules. Enfin, des communautés expérimentales en limitation azote, phosphore et sans limitation, ont été constituées afin de comparer la productivité des communautés et des monocultures. La limitation en azote influence la composition spécifique des communautés et aucune relation claire entre diversité et productivité n’est mise en évidence. Cependant, les communautés sont plus efficaces que les monocultures pour l’absorption des sels nutritifs et de lumière. Toutes ces observations sont essentielles pour comprendre les effets des modifications environnementales sur les microalgues dans le cadre du changement global et par extension, sur le fonctionnement des écosystèmes marins.

The effects of nitrogen and phosphorus depletion, temperature and their interaction were studied on five microalgae which differ in terms of phenology and size. By a multifactorial experimental approach, we demonstrated that nutrient effects override temperature effects, and that species from a same classical functional group could show different responses. Our results suggest that size matters for the responses of microalgae in our different conditions. Indeed, an interactive effect of temperature and nutrients was observed leading to decrease of photosynthetic activity of the small sized algae. These species also showed a high variability in their responses compared to larger ones. Furthermore, particular and dissolved carbohydrates per cell was positively influenced by nutrient limitation, temperature or their interaction, independently of cell size but rather in a specific way. Lastly, in order to highlight the relationship between productivity and diversity three experimental communities were done under nitrogen or phosphorus depletion. Our results demonstrated a better efficiency of nutrient and light absorption of communities compared to monocultures. However these communities were overall less productive than monocultures in terms of carbohydrate and biomass formation. No clear trend between diversity and productivity was shown in our study. Our results provide useful information about the responses of phytoplankton to environmental gradients and consequently of several ecosystem processes taking into accounts the modifications expected through global change.