Sources et voies de transfert du carbone dans les réseaux trophiques pélagiques lacustres d'après l'analyse des signatures isotopiques du carbone des daphnies et de leurs restes subfossiles, une approche combinée néo- et paléolimnologique.

Carbon sources and pathways in lake pelagic food webs based on carbon stable isotope analysis of daphnids and their subfossil remains, a combined neo- and paleolimnological approach.

• Auteur / Autrice : Valentin Essert
• Direction : Laurent Millet, Hélène Masclaux
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biologie des populations et écologie
• Date : Soutenance le 23/05/2022
• Etablissement(s) : Bourgogne Franche-Comté
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Environnements, Santé (Dijon ; Besançon ; 2012-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire chrono-environnement (Besançon)
• Partenaire(s) de recherche : Etablissement de préparation : Université de Franche-Comté (1971-2024)
• Jury : Président / Présidente : Christine Dupuy
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Guillaume Grosbois, Delphine Latour
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Christine Dupuy, Oliver Heiri

Mots clés

Mots clés contrôlés

Chaînes alimentaires

Lacs

Méthane

Cycle du carbone

Daphnies

Mots clés libres

Daphnia

Éphippie

Cycle du carbone

Méthane

Lacs

Réseaux trophiques

Daphnia

Ephippia

Carbon cycle

Methane

Lakes

Food webs

Résumé

Les lacs sont des écosystèmes cruciaux pour la régulation du cycle global du carbone, pouvant fixer le carbone inorganique via la photosynthèse et minéraliser le carbone organique pour produire du CO2 et du CH4. L’intensification récente des pressions anthropiques a conduit à un bouleversement du cycle biogéochimique du carbone pour de nombreux lacs, se traduisant par une intensification des processus de minéralisation de la matière organique. Ces dynamiques peuvent conduire à un déséquilibre de la balance entre les processus d’émission, de stockage et de transport dans les réseaux trophiques du carbone. Les facteurs de contrôle et les mécanismes de transfert du carbone dans les réseaux trophiques restent cependant mal connus, notamment en ce qui concerne les réseaux trophiques pélagiques. Cette thèse vise donc à étudier les sources et voies de transferts du carbone aux consommateurs pélagiques à des échelles temporelles variables, et à évaluer l’influence des perturbations touchant les systèmes lacustres. La stratégie mise en œuvre combine des approches synchroniques et diachroniques et s’appuie sur l’analyse des isotopes stables du carbone des daphnies et de leurs restes subfossiles, les éphippies. Les résultats acquis au cours de cette thèse ont contribué à montrer une variabilité saisonnière des sources de carbone consommées par les daphnies avec notamment des transferts soutenus de carbone méthanogénique (C-CH4) en période hivernale. Nos résultats montrent également que la signature isotopique des éphippies reflète plus ou moins les transferts hivernaux de C-CH4 en fonction de leur période de production par rapport à la période du brassage automnal des lacs. Nous avons ainsi proposé une stratégie originale basée sur l’utilisation des éphippies combinée à celle d’autres restes subfossiles ayant une intégration temporelle plus large pour l’étude du cycle du carbone en paléolimnologie. Enfin, les approches néo- et paléolimnologiques développées dans cette thèse mettent en évidence l’influence de la stratification thermique, de l’occupation des bassins-versant et du niveau trophique des lacs sur les processus de production et de transfert du CO2 et du CH4 dans les réseaux trophiques pélagiques.

Lakes are key ecosystems in the global carbon cycling, which can fix inorganic carbon via photosynthesis and mineralize organic carbon to produce CO2 and CH4. The recent intensification of anthropogenic pressures has led to a disruption of the biogeochemical carbon cycle for many lakes, resulting in an intensification of organic matter mineralization processes. These dynamics can then lead to an imbalance between the processes of emission, storage and transport of carbon in food webs. However, the control factors and mechanisms of carbon transfer in food webs remain poorly understood, especially for pelagic food webs. This thesis aims to study these mechanisms and pathways of carbon transfer to pelagic consumers at variable temporal scales, as well as its response to metabolic perturbations in these lake systems. The strategy implemented combines synchronic and diachronic approaches and relies on the analysis of stable carbon isotopes of daphnia and their subfossil remains, the ephippia. The results acquired during this thesis have contributed to show a seasonal variability of carbon sources consumed by daphnids, with sustained transfers of methanogenic carbon (C-CH4) during winter. Our results also show that the isotopic signature of the ephippia reflects more or less the winter transfers of C-CH4 according to their production period relative to the timing of lakes autumnal turnover. We have thus proposed an original strategy based on the use of ephippia combined with other subfossil remains with a wider temporal integration for the study of the carbon cycle in paleolimnology. Finally, the neo- and paleolimnological approaches developed in this thesis highlight the influence of thermal stratification, catchment occupation and lakes trophic level on the production and transfer processes of CO2 and CH4 in pelagic food webs.