Rôle de l'environnement dans la dynamique spatiale des poissons marins à l'interface lagune-mer en Méditerranée française : approches d'écologie spatiale et d'écophysiologie appliquées à trois espèces côtières

Role of the environment in the spatial dynamics of marine fishes at the sea-lagoon interface in the French Mediterranean : spatial ecology and ecophysiology approaches applied to three coastal species

• Auteur / Autrice : Alexandre Mignucci
• Direction : David J. McKenzie
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Ecologie et Biodiversité
• Date : Soutenance le 13/12/2021
• Etablissement(s) : Montpellier
• Ecole(s) doctorale(s) : École Doctorale GAIA Biodiversité, agriculture, alimentation, environnement, terre, eau (Montpellier ; 2015-...)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Unité Mixte de Recherche CNRS-IFREMER-IRD-UM 9190 MARBEC Marine Biodiversity, Exploitation and Conservation Université de Montpellier
• Jury : Président / Présidente : Catherine Aliaume
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : David J. McKenzie, Catherine Aliaume, Christel Lefrançois, Jean-Yves Georges, Audrey Darnaude, Bernat Hereu Fibna
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Christel Lefrançois, Jean-Yves Georges

Mots clés

Mots clés contrôlés

Écologie des lagunes

Télémétrie

Méditerranée, Côte de la (France)

Écologie spatiale

Écophysiologie

Mots clés libres

Télémétrie acoustique

Domaine vital

Ecophysiologie

Poisson

Lagune

Rythme cardiaque

Acoustic telemetry

Home range

Ecophysiology

Fishes

Lagoon

Heart rate

Résumé

La très grande majorité des organismes vivants se déplacent au cours de leur vie et ce à des échelles spatio-temporelles très contrastées, du butinage des abeilles aux migrations emblématiques des baleines à bosses entre les tropiques et les pôles. L’un des grands défis des écologistes du mouvement reste encore aujourd’hui de mieux comprendre les relations entre physiologie et déplacement, souvent gouvernées par les variations environnementales. Le cœur est un organe vital dont les battements reflètent directement les variations physiologiques imposées par l’environnement.Ce travail de doctorat, par une approche couplée de télémétrie acoustique et d’écophysiologie expérimentale, cherche à mieux comprendre l’impact de l’environnement (1) sur les déplacements de trois espèces de poissons côtiers emblématiques du golfe du Lion, la daurade royale Sparus aurata, le loup Dicentrachus labrax et la saupe Sarpa salpa, au sein de leur site d’alimentation en milieu lagunaire ainsi que (2) sur leurs migrations vers la mer. Les résultats montrent que les trois modèles biologiques sont fortement résidents dans la lagune pendant la période d’alimentation et y sont fidèles inter-annuellement, confirmant ainsi l’importance du milieu lagunaire strict au sein de leur cycle de vie. Le développement d’une technique d’implantation de capteurs mesurant la fréquence cardiaque de daurades d’élevage en nage libre s’est révélé efficace pour déterminer des seuils de tolérance pertinents au réchauffement. Cette technique a été appliquée pour la première fois à des daurades sauvages afin de déterminer des seuils de tolérance à la baisse ou à la hausse de températures et de les relier aux mouvements observés en milieu naturel. Les conclusions sont que (1) la température semble avoir très peu d’influence sur l’utilisation de l’espace lagunaire des daurades en phase d’alimentation, mais (2) qu’elle est le principal déclencheur de migrations de refuge vers la mer durant les épisodes de forte chaleur et vraisemblablement le principal facteur empêchant les daurades d’hiverner au sein de la lagune. Enfin, (3) la photopériode, probablement en lien avec la température, apparait comme le principal déclencheur des départs en migrations de reproduction des daurades, ce que leur synchronisation de ces départs semble confirmer. L’étude des réponses cardiaques au réchauffement a montré que 29°C est un seuil de tolérance pertinent au réchauffement ce qui semble être en accord avec les températures initiant les migrations de refuge. En revanche, aucun seuil n’a pu être clairement identifié à partir de la réponse cardiaque au refroidissement.Plus généralement, cette étude démontre la pertinence d’une approche multidisciplinaire pour l’étude des mouvements.

The vast majority of living organisms move during their lives and at very different scales, from the foraging of bees to the emblematic migrations of humpback whales between the poles and the tropics. One of the major challenges for movement ecologists is to better understand the physiology behind these movements, which are often triggered by the environment. The heart is a vital organ whose activity can directly reflect physiological constraints imposed by the environment.This doctoral research, using a coupled approach of acoustic telemetry and experimental ecophysiology, sought to better understand the impact of the environment on the movements of three emblematic species of coastal marine fishes in the Gulf of Lion, the gilthead seabream Sparus aurata, the European seabass Dicentrarchus labrax and the salema Sarpa salpa. I studied theirs movements within their seasonal foraging ground in a coastal lagoon (Étang du Prévost) and their migrations from the lagoon to sea at different time scales. All three species were highly resident in the lagoon during the foraging season and all showed inter-annual fidelity to it, demonstrating the importance of lagoon environments in the life cycle of coastal fishes. Using cultured seabream, I developed a method to instrument them with archival (biologging) tags to measure their heart rate while free-swimming. I then demonstrated that measures of cardiac activity can evaluate impacts of environmental factors (warming, hypoxia) on seabream physiology, including tolerance thresholds. I then used this approach on wild seabream, to evaluate cardiac responses to temperature and determine their tolerance thresholds, as a basis to interpret movements in the wild. Temperature seemed to have little influence on patterns of lagoon space use by the seabream during the foraging season. Dominance analysis revealed, however, that temperature was the main trigger for refuge migrations to the sea during summer heat waves and was also the main factor defining when seabream could first recolonise the lagoon after winter at sea. Photoperiod, probably combined with temperature, appeared to be the main trigger for the departure of seabream from the lagoon in autumn, for their breeding migration, which seemed to be confirmed by their extreme synchronization. In general, temperatures that seabream experienced in the lagoon were well within their range of physiological tolerance. Cardiac responses to warming revealed, however, that 29°C was a relevant threshold of upper tolerance which seemed in close agreement with the summer heatwave temperatures that stimulated refuge migrations out to sea. However, no relevant threshold could be deduced from cardiac responses to cooling. Overall, the research demonstrated that a multidisciplinary approach holds much promise for understanding the drivers of movements of wild marine fishes.