Perfectionnement des phases de pépinière, transplantation, reproduction sexuée et matériaux artificiels innovants à des fins de restauration corallienne en Polynésie française

Optimizing nursery rearing, outplanting, sexual reproduction and innovative artificial materials for coral restoration in French Polynesia

• Auteur / Autrice : Camille Leonard
• Direction : Maggy Nugues
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Océanologie biologique et environnement marin
• Date : Soutenance le 20/09/2024
• Etablissement(s) : Université Paris sciences et lettres
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale de l'École pratique des hautes études (Paris)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Centre de recherches insulaires et observatoire de l’environnement (Moorea, Polynésie française ; Perpignan) - Centre de recherches insulaires et observatoire de l’environnement (Moorea, Polynésie française ; Perpignan)
• Partenaire(s) de recherche : Établissement de préparation de la thèse : École pratique des hautes études (Paris ; 1868-....)
• Jury : Président / Présidente : Christine Ferrier-Pagès
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Maggy Nugues, Christine Ferrier-Pagès, Sebastian Ferse, Paola Furla, Laetitia Hédouin, Lucie Penin
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Sebastian Ferse, Paola Furla

Mots clés

Mots clés contrôlés

Récifs artificiels

Reproduction (biologie)

Coraux

Acropores

Pépinières

Récifs coralliens

Mots clés libres

Restauration corallienne

Acropora

Transplantation

Reproduction

Coral restoration

Nurseries

Acropora

Transplantation

Coral reproduction

Artificial reefs

Résumé

Alors que la restauration corallienne suscite un intérêt grandissant, cette thèse fournit un aperçu des méthodes appliquées à Mo'orea, en Polynésie Française, pour améliorer la conservation de la biodiversité corallienne. Premièrement, la croissance en pépinière a pu être optimisée en sélectionnant certaines espèces, leur taille mais également le site de la pépinière. Un changement en profondeur, luminosité et température en passant du lagon à la pente externe a engendré une acclimatation photo-physiologique et une croissance accélérée pour 40% des espèces. Deuxièmement, des Acropora cytherea élevés en pépinières ont été transplantés dans trois sites du lagon présentant des paramètres distincts, mais qui n'ont pas influencé leur survie, croissance totale ou maturité. C'était plutôt la taille qui influençait le plus la survie et la maturité. La croissance était initialement favorisée dans le site de référence, mais est ensuite devenue similaire dans tous les sites et dans la pépinière. En troisième, la capacité reproductive des coraux élevés en pépinière pendant plus de 2 ans a prouvé être la même que celle de coraux sauvages. Les taux de fécondation à température ambiante et élevée ont pu être optimisés en sélectionnant certains génotypes parentaux. Les taux de recrutement en lagon ont également pu être grandement améliorés en ensemençant des zones mortes de larves à l'aide de filets, mais les taux de survie des recrues restaient faibles. Ainsi, nous avons testé l'efficacité de huit matériaux artificiels innovants et différents niveaux de complexité en tant que substrats de recrutement. Les résultats montrent que les trous de l'ordre du cm augmentent la densité et la survie des recrues sur des faces exposées, et que la fibre de verre, le béton façonné par imprimante 3D ou le PLA avec fibres de lin présentaient plus de succès que d'autres matériaux. Aussi, une forte densité initiale n'était pas associée à une meilleure survie sur le long terme, soulignant l'importance de tenir compte de la compétition benthique lors de la conception de substrat de recrutement. Tous ces résultats pourront contribuer à affiner et optimiser le succès de différentes techniques de restauration.

As coral restoration techniques become increasingly diversified, the present PhD thesis provides an overview of methods trialed in Mo'orea, French Polynesia, to enhance the conservation of coral reef biodiversity. First, the growth of corals within suspended nurseries could be optimized by selecting certain species, the initial size of fragments but also the nursery site. A change in depth, luminosity, and temperature from lagoon to fore reef induced an acclimation in photophysiology and a faster growth for 40% of species. Second, nursery-reared Acropora cytherea colonies were outplanted to several lagoon sites with distinct degrees of degradation, which did not impact their survival, overall growth or maturity. Instead, their size influenced survival and maturity. Growth was initially increased in the reference site, but soon became similar to that in other sites and to the nursery. Third, the reproductive output of 2-year nursery-reared staghorn corals proved to be the same to that of wild corals of the same species. The fertilization rates at ambient and elevated temperatures could be further improved by selectively crossing certain parental lineages. We also demonstrated that the settlement rates of A. cytherea could be enhanced in the lagoon with the use of nets filled with laboratory-reared larvae. While this could prove to be more cost-efficient than transplanting coral fragments individually, the long-term survival of recruits remained extremely low on natural substrate. Thus, eight innovative artificial materials and different levels of complexity were tested for their efficiency as settlement substrates. Our results highlighted that cm-scale crevices increased settlement and survival on exposed materials, and that fiberglass, 3D-printed concrete, or PLA with flax fibers had more success than other tested materials. Also, a high initial settlement was not associated with an improved survival rate during the post-settlement phase, underlining the importance to account for benthic competition when designing coral settlement substrates. These results could help finetune restoration practices and optimize their success by combining multiple techniques together.