Production primaire et dynamique phytoplanctonique le long d'un gradient d'eutrophisation : Continuum estuaire-baie de Seine

Primary production and phytoplankton dynamic along an eutrophication gradient : Seine bay - estuary continuum

• Auteur / Autrice : Leon Serre-Fredj
• Direction : Pascal Claquin
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physiologie et biologie des organismes - populations - interactions
• Date : Soutenance le 23/06/2022
• Etablissement(s) : Normandie
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Normande de biologie intégrative, santé, environnement (Mont-Saint-Aignan, Seine-Maritime)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Biologie des organismes et écosystèmes aquatiques (Paris ; 2009-....)
• Partenaire(s) de recherche : établissement de préparation : Université de Caen Normandie (1971-....)
• Jury : Président / Présidente : Jean-Marc Lebel
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Pascal Claquin, Rodney Forster, Sophie Rabouille, Tania Hernandez Farinas, Luis Felipe Artigas Pereira, Myriam Bormans
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Rodney Forster, Sophie Rabouille

Mots clés

Mots clés contrôlés

Écophysiologie

Photosynthèse

Eutrophisation

Stoechiométrie

Phytoplancton

Mots clés libres

Structure de communauté

Phytoplankton

Stoichiometry

Eutrophication

Community structure

Photosynthesis

Ecophysiology

Résumé

Depuis les années 2000, sur le continuum Estuaire - Baie de la Seine les apports en phosphores (P) ont été réduit contrairement à ceux en azote (N) qui sont restés élevés. Cette réduction entraîne donc un déséquilibre de la stoechiométrie N:P affectant les communautés phytoplanctoniques. L'écart à l'équilibre optimal de Redfield (N:P = 16) est appelé dystrophie. Pour qualifier et quantifier l'effet de la dystrophie sur le phytoplancton les méthodes de fluorimétrie variable et de cytométrie en flux sont employées pour étudier les production primaire, la structure des communautés et leurs interactions. Dans l'estuaire, au-delà de la limitation en lumière les communautés phytoplanctoniques sont affectées par la distribution des sels nutritifs, les déséquilibres N:Si et P:Si provoquent la succession des communautés. Une dynamique complexe de la production primaire a également été mis en évidence avec un rôle important du temps de résidence mais également l'influence de certains facteurs encore mal identifiés. Les expériences en milieux contrôlés et l'étude d'une efflorescence dans la baie montrent que la baie est co-limitée par le N et le P en fonction du rapport N:P, rendant nécessaire l'établissement d'un nouveau calcul "d'efficacité d'utilisation de la ressource (RUE)" adapté à la dystrophie, le RUE NP. La dystrophie va affecter négativement les paramètres photosynthétiques et la production primaire, et accroître des indicateurs de stress physiologiques [activité de la phosphatase alcaline et les excrétions de carbone (TEP)]. Cette dystrophie influence aussi la structure des communautés en entraînant une baisse de la diversité fonctionnelle et modification de la taille des communautés. La prise est compte de l’effet de la dystrophie sur le phytoplancton associé à celui du changement climatique est ainsi essentiel pour la gestion des écosystèmes côtiers et la scénarisation de trajectoires dans le continuum dans un contexte de gestion de l’eau est donc majeure.

In the Seine estuary - bay continuum since the 2000s, the input of phosphorus (P) have been reduced unlike the input of nitrogen (N) whose levels remained high. This reduction has leaded to an unbalanced N:P stochiometry affecting phytoplankton. The deviation from the optimal Redfield balance (N:P = 16) is called dystrophy. In order to quantify and qualify the effect of dystrophy, variable fluorimetry and flow cytometry are used to study the photosynthetic capacity and community structure of phytoplankton. Campaigns in the estuary have highlighted the light access as the main control factor of primary production. In the estuary, beyond the light limitation, phytoplankton communities are affected by nutrients distribution, as N:Si and P:Si unbalance trigger the communities succession. A complex primary production dynamic has also been highlighted with an important role of residence time but also the influence of other poorly identified factors. Incubation experiment and the study of a bloom display a N and P co-limitation in the bay based on the ratio N:P, making it necessary to use a dystrophy adapted calculation of resource use efficiency (RUE) : the RUE NP. The dystrophy affects negatively photosynthetic capacity and the primary production and increases the physiological stress indicator (alkaline phosphatase activity and transparent exopolymeric particles). Moreover, the dystrophy affects communities structure leading to a decrease in functional diversity and modification of size structure. Eventually, dystrophy effect on phytoplankton associated to global change must be accounted in a context of management of the ecosystem and projection of trajectories in the continuum.