Influence de la variabilité environnementale sur les premiers stades de vie (de la ponte à l'installation en nourriceries) et conséquence pour le repeuplement des poissons côtiers

Environmental variability influence on early-life stages (from spawning to settlement in nurseries) and consequences for the replenishment of coastal fishes

• Auteur / Autrice : Marine Di stefano
• Direction : David Nerini, Vincent Rossi
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Sciences de l'environnement: Océanographie
• Date : Soutenance en 2023
• Etablissement(s) : Aix-Marseille
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences de l'Environnement (Aix-en-Provence ; 1996-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : MIO - Institut Méditerranéen d'Océanographie, UM 110
• Jury : Président / Présidente : David M. Kaplan
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : David Nerini, Vincent Rossi, Henrique Cabral, Filip A. M. Volckaert, Melika Baklouti
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Henrique Cabral, Filip A. M. Volckaert

Mots clés

Mots clés libres

Premiers stades de vie

Variabilité environnementale

Traits de vie

Dispersion

Poissons côtiers

Mer Méditerranée

Early-life stages

Environmental variability

Life traits

Dispersal

Coastal fish

Mediterranean sea

Résumé

En Méditerranée, les espèces de poissons côtiers présentent généralement un cycle de vie bipartite, avec une phase sédentaire adulte et une phase pélagique dispersive durant les premiers stades de vie. Cette dernière commence lors de la ponte, se poursuit avec l’éclosion des oeufs en larves et dure jusqu'à l'installation des individus en nourriceries. Le grand nombre d'individus pondus et les distances de dispersion parcourues rendent cette phase cruciale dans la compréhension des mécanismes qui régissent la démographie et la dynamique des populations de poissons à grande échelle. Les stades qui la composent sont de petite taille et généralement passifs, vivant dans le plancton. Ils sont ainsi fortement soumis aux aléas de l'environnement, qui peuvent impacter leur dispersion et leur croissance. Du fait des changements globaux en cours, la compréhension de l'impact des facteurs environnementaux sur ces stades est donc une priorité. Dans ce travail, nous avons ainsi cherché à explorer les effets de la variabilité environnementale sur la phase dispersive des espèces côtières méditerranéennes et à interpréter nos résultats à des fins de gestion et de protection des écosystèmes. Dans ce cadre, nous avons tout d'abord étudié l'effet des facteurs environnementaux sur la ponte et donc sur la réussite de la phase dispersive pour Diplodus sargus. Une revue bibliographique a confirmé l’effet prépondérant de la température dans le déclenchement de la ponte. Grâce à un modèle Lagrangien, nous avons déterminé des zones de ponte en simulant la dispersion inverse à partir de zones d'installation observées. Nous avons extrait les températures des zones de ponte effectives pour établir une gamme favorable au déclenchement de la ponte pour cette espèce. A partir de zones d'installation basées sur les préférences d'habitat, nous avons ensuite modélisé des zones de ponte sur 10 ans en tenant compte de la gamme de température. Nous avons ainsi observé des régions stables au cours des années et des suggestions de mesures ont ainsi pu être proposées. Dans une seconde partie, nous avons étudié la variabilité des premiers traits de vie, c’est-à-dire les zones et dates de ponte et d’installation et la durée larvaire pélagique (PLD), de plusieurs espèces de poissons côtiers à l'échelle du bassin méditerranéen nord-ouest. Pour ce faire, nous avons compilé et harmonisé en une base de données des données historiques issus de méthodes d'échantillonnage différentes. Lorsque l’information du trait n’était pas disponible, nous l’avons reconstruit via des courbes de croissance basées sur la théorie DEB, permettant ainsi d'y intégrer la variabilité environnementale de la température et de la nourriture. Cette base de données a permis de regrouper des données de premiers traits de vie de nombreuses espèces et mis en évidence l'existence de trois types de PLD en Méditerranée nord-ouest. Nous avons aussi observé des lacunes spatiales, temporelles et taxonomiques dans l'échantillonnage et donné des pistes d'amélioration pour de futurs échantillonnages. Pour terminer, nous avons étudié la variabilité de la dispersion des premiers stades de vie arrivant (approvisionnement) et partant (ensemencement) d'une Aire Marine Protégée, le Parc national de Port-Cros. Un modèle Lagrangien a permis de simuler les principaux couloirs de dispersion pour les trois PLD trouvées précédemment, et les habitats associés. L’analyse saisonnière a fait ressortir des périodes de forte dispersion et nous avons également comparé la dispersion de quatre espèces modèles. Pour finir, le réseau d'Aires Marines Protégées existant, l'intensité de ses liens et son apport dans la dispersion ont été analysés dans le cadre de la gestion. Ce travail ouvre la voie à de nouvelles recherches et à l'amélioration des méthodologies développées, dans le but d'améliorer nos connaissances sur la phase dispersive et sa prise en compte dans les plans de gestion.

In the Mediterranean Sea, coastal fish species generally present a bipartite life cycle, with a territorial adult phase and a dispersal pelagic phase during early-life stages. The latter begins with spawning, followed by the hatching of eggs into larvae, and lasts until the settlement of individuals in nurseries. Due to the huge amount of individuals spawned and the distances of dispersal, this phase is crucial in understanding the mechanisms governing demography and dynamics at large scales in fish populations. Stages part of this phase are small and mostly passive, living in the plankton. As a result, they are highly sensitive to variations of the environment, that can impact their dispersal and growth. Given current global changes, understanding the impact of environmental factors on these early-life stages is a priority. In this work, we therefore explored the effects of environmental variability on the dispersal phase of Mediterranean coastal species and interpreted our results in the framework of ecosystem management and protection. In this context, we first studied the effect of environmental factors on spawning and consequently on the dispersal phase, for Diplodus sargus. A review of literature confirmed that temperature was predominant in triggering spawning. We thus determined spawning areas using a Lagrangian model simulating reverse dispersal from observed settlement areas, and extracted their temperatures to define a range triggering spawning for this species. From habitat-based preferences of settlement areas, we modelled spawning areas on 10 years considering the previously defined temperature range. We observed stable areas over the years and thus suggested different management measures. In a second part, we studied the variability of early-life traits, i.e. spawning and settlement areas and dates and pelagic larval duration (PLD), for several coastal fish species in the north-western Mediterranean basin. We compiled and harmonised historical datasets sampled with various methods into one large database. When trait information was not directly available, we reconstructed it using growth curves based on DEB theory, in which we integrated environmental variability of temperature and food. With this database, we compiled early-life trait data for numerous species and we highlighted three types of PLD in the north-western Mediterranean. Moreover, we observed spatial, temporal and taxonomic gaps in sampling, suggesting different improvements for future sampling. The last study focused on the variability of dispersal of early-life stages arriving in (supplies) and departing from (spill-over) a Marine Protected Area, the National Park of Port-Cros. Via Lagrangian model simulations for each of the three PLD previously found, we observed main dispersal plumes and their associated habitats. A seasonal analysis highlighted periods of greater dispersal and we also compared the dispersal of four model species. We finally analysed the existing network of Marine Protected Areas, the intensity of their links and their contribution to dispersal in the framework of management. In the end, this thesis paves the way for new research and for the improvement of methodologies developed here, with the objective of improving the knowledge of the dispersal phase and its consideration in management plans.