Rôles des facteurs environnementaux et des interactions biomorphodynamiques sur l’évolution spatio-temporelle des herbiers de zostères dans une lagune mésotidale.
Les phanérogames marines constituent un compartiment biologique fondamental et fournissent de nombreux services écosystémiques. Comprendre leur évolution et les interactions avec leur environnement physique est un enjeu scientifique majeur à l’échelle mondiale. Dans le bassin d’Arcachon, des herbiers de Zostera noltei (le plus grand d’Europe) et de Zostera marina ont vu leur surfaces régresser fortement ces deux dernières décennies. La régression s’est accompagnée d’une augmentation des concentrations en sédiments en suspension et de modifications morphologiques significatives. Dans ce contexte, et à travers cet exemple régional, les objectifs de la thèse sont de mieux comprendre les causes physiques de la régression des herbiers de zostères et de démêler et de quantifier les conséquences physiques de la régression et les effets de rétrocontrôle.Un monitoring exhaustif des herbiers (suivi des paramètres biologiques, chimiques et physiques sur neuf sites durant une année) a montré d’une part l’extrême variabilité des conditions environnementales auxquelles sont soumis les herbiers de zostères naines du Bassin et d’autre part d’importantes différences démographiques, morphologiques et biochimiques entre les plantes des différents sites. Certaines de ces différences reflètent leur capacité d’adaptation à l’intensité d’un forçage. Un modèle logistique croissance a montré qu’outre la lumière, les paramètres principaux qui contrôlent le développement de Z. noltei à l’échelle du Bassin sont les forçages hydrodynamiques. Toutefois à l’échelle locale, d’autres facteurs tels que la teneur en matière organique ou la microtopographie s’avèrent prépondérants.Dans un second temps, une analyse associant des données historiques et des scénarios de modélisation hydrodynamique a montré que la profondeur maximale colonisée par les deux espèces de zostères avait fortement diminué entre 1989 et 2016, suggérant un effet du manque de lumière sur l’évolution de la distribution des deux espèces. Par ailleurs, il s’est avéré que la régression des zostères naines avait débuté au niveau des zones les plus pentues des estrans, qui correspondent aux rebords des chenaux et sont donc soumises aux courants les plus intenses, suggérant là encore un effet de l’intensité des courants sur la distribution de Z. noltei.Les résultats des simulations numériques ont montré que la régression des deux espèces induit une augmentation importante de l’énergie hydrodynamique, non seulement localement dans les zones où les herbiers ont régressé, mais également à distance, au niveau des chenaux principaux et jusqu’à près de l’embouchure.De plus, les effets hydrodynamiques induits par la régression initiale de Z. marina (1989-2007) ont contribué à la première phase du déclin des herbiers de Z. noltei. Ces résultats confirment en partie l’hypothèse que des processus de rétrocontrôle entre hydrodynamique et régression des herbiers de zostères sont intervenus au cours de la première phase du déclin des zostères. Par ailleurs, les conséquences hydrodynamiques directes de la première phase de régression des deux espèces (1989-2007) expliquent plus de 75 % de la seconde phase de régression de Z. noltei (2007-2012). Ces résultats confirment pleinement l’existence des processus de rétrocontrôle et met en évidence leur rôle prépondérant sur la dynamique des herbiers de Z. noltei.En ce qui concerne Z. marina, il apparaît enfin que les conditions actuelles ne permettent pas sa reconquête des zones d’où elle a disparu. Au contraire, du fait de sa position intertidale la rendant moins sensible aux fortes turbidités, Z. noltei pourrait recoloniser un certain nombre d’estrans qui leur sont favorables sur le plan hydrodynamique. Ce processus de recolonisation, conduisant à une réduction de l’énergie hydrodynamique et à l’amélioration locale des conditions lumineuses, pourrait s’auto-amplifier de proche en proche et favoriser la reprise de Z. marina dans les chenaux.
(09/10/2019)
EPOC, EPHE, PSL, UB, INSU - CNRS, CNRS
Lacs Aquitains et mercure
En 2013, une étude de l'ANSES sur la contamination par le mercure (Hg) des poissons des quatre plus grands lacs aquitains (Hourtin-Carcans, Lacanau, Cazaux-Sanguinet et Parentis-Biscarrosse) a montré que les concentrations de mercure chez le sandre (Sander lucioperca) des lacs d’Hourtin-Carcans et de Lacanau dépassaient la recommandation alimentaire de l’OMS de 0,5 mg Hg.kg-1 poids frais (WHO 1990). Cette contamination pouvant constituer un risque potentiel pour la santé humaine, un arrêté préfectoral a été émis interdisant la consommation de sandres pêchés dans ces lacs. L’objectif principal de cette étude est de comprendre l’origine de cette contamination. Les résultats obtenus montrent un gradient croissant des concentrations en Hg du sud vers le nord, dans la chair des poissons piscivores. Les concentrations en Hg atmosphérique mesurées ponctuellement ou accumulées dans les bryophytes terrestres (mousses) autour des lacs sont caractéristiques d’environnements dits « éloignés et vierges » de toutes sources significatives de contamination. D'autres facteurs pouvant expliquer ce gradient de contamination chez les poissons ont été étudiés comme le rôle des plantes aquatiques. Aucun des facteurs étudiés ne peut expliquer ces différences. Seul un important gradient de sulfate sud-nord a été identifié dans les eaux et les sédiments des quatre lacs. La présence de ces sulfates favorise le développement de microorganismes sulfato-réducteurs responsables de la production de méthylmercure. Cette production accrue de méthylmercure dans les lacs médocains (Hourtin-Carcans et Lacanau) semble responsable de la forte accumulation de ce métal dans les poissons piscivores de ces lacs. La production de cette forme organique du Hg se fait principalement au niveau du biofilm périphytique présent à la surface des plantes et du sédiment organique. L’excès de sulfate dans les lacs médocains provient du bassin versant, et en particulier des zones agricoles. Les risques sanitaires liés à la consommation de poissons carnivores des lacs médocains sont avérés et leur consommation est fortement déconseillée pour les personnes les plus vulnérables (femmes enceintes et enfants). Les autres personnes adultes peuvent les consommer raisonnablement.
(Dynamiques Environnementales - Journal international des géosciences et de l’environnement, n° 1968-469X, pp. 97-123, 06/10/2019)
EPOC, EPHE, PSL, UB, INSU - CNRS, CNRS, ECLA, USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry], INRAE, OFB, UR EABX, IRSTEA, IPREM, UPPA, INC-CNRS, CNRS
Environmental management and water quality: The case of the Médoc lakes territory
The SIAEBVELG intervenes on the 1000 km² of the Medoc Lakes watershed. It exercises the GEMAPI competence, runs the SAGE and the Natura 2000 sites linked to the lakes. The issues of water quality for the Medoc Lakes are important with the problems of eutrophication and recreational tourism. Regulatory monitoring is carried out, but it is insufficient to understand the functioning of a lake and its watershed. Research work has made it possible to draw up a complete mass balance of nutrients (N, P and Si) and water on the scale of the catchment area of the Medoc lakes. These studies required a sampling of all the compartments that affect the lake ecosystem: the watershed (groundwater and surface water), rainwater, sediments, the lake water column and wetlands. Sediment mapping allowed us for the first time to quantify fluxes at the water-sediment interface. Results shows that nitrogen fluxes are mainly related to agricultural inputs from the Carcans-Hourtin Lake watershed. Phosphorus inputs are low. The biological production of the lakes is limited by this nutrient. The lakes play a buffer role in the watershed-lake-Basin d'Arcachon continuum, since they retain more than 60% of the nutrients in the form of organic and mineral particles stored in the sediment. This retention capacity is not infinite. Efforts to continue limiting inflows are necessary, particularly in a context of global warming. Based on this observation, an approach has been set up in order to reduce nitrogen inputs and monitor phosphorus flows. It is taking the form of improved agricultural practices, the establishment of constructed wetlands and the restoration of natural wetlands.
(Dynamiques Environnementales - Journal international des géosciences et de l’environnement, n° 1968-469X, pp. 124-152, 06/10/2019)
EPOC, EPHE, PSL, UB, INSU - CNRS, CNRS, UBM
Late Pleistocene oceanographic and depositional variations along the Wilkes Land margin (East Antarctica) reconstructed with geochemical proxies in deep-sea sediments
(Global and Planetary Change, n° 0921-8181, pp. 103045, 01/10/2019)
JAMSTEC, EPOC, EPHE, PSL, UB, INSU - CNRS, CNRS, INGV
Le couple CoreBook / Cyber-Carothèque Nationale : un système de collecte et de gestion d’information dédié aux carottes sédimentaires marines et continentales.
La gestion des données constitue l’un des défis de l’Open science dans le contexte de la loi « Pour une république numérique ». Ceci est particulièrement important dans le domaine des sciences de la Terre et de l’environnement dans lequel la multiplication des échantillons de terrain et de mesures qui sont réalisées sur chaque conduit à une croissance exponentielle du nombre de données. Dans le cas de l’étude des carottes sédimentaires, l’engouement pour les méthodes paléoenvironnementales, pour répondre à des problématiques variées allant des chroniques de contaminations récentes aux évolutions climatiques pluriséculaires à plurimillénaire, voire plus, participe de cette croissance. Or, l’absence de systèmes d’information dédiée ne permet pas de capitaliser sur cette grande richesse en reliant les données entre elles.Dans cette contribution, nous présentons un système développé dans le cadre du programme Equipex CLIMCOR afin de bancariser les informations de terrain collectées lors du prélèvement de carottes sédimentaire. Ce système est constitué de deux modules : i) CoreBook, qui est une application mobile de collecte d’information sous Android et ii) la Cyber-carothèque nationale (Base MySQL), qui est un portail d’import, de consultation et de diffusion des informations.CoreBook a été pensé pour être embarquée sur une tablette durcie du commerce. Elle apporte une plus-value lors des opérations de carottage sur le terrain. Il comprend notamment des fonctionnalités comme le repérage des carottages précédents, une aide à la navigation et aux opérations d’ancrage ou encore la visualisation en coupe des carottages multi-sections et/ou multi-trous, ou en carte des carottages simple section. Optimisé pour la carottage multi-sections multi-séquences, il est adapté à tout type de méthode de carottage (carottier russe, gravitaire, piston stationnaire, etc.). Chaque entité de recherche (labo) a la possibilité de créer des configurations de matériels dans le portail « Cyber-carothèque » en constituant un référentiel qu’il retrouvera dans le CoreBook ; ce référentiel facilite la sélection d’outils une fois sur le terrain et associe automatiquement les paramètres de carottage et d’outils aux futurs échantillons ce qui permet de gagner en précision et qualité. Les données collectées par CoreBook sont directement synchronisables avec la cyber-carothèque. Un format d’échange permettra également d’alimenter les bases de données locales de laboratoire. La cyber-carothèque permet de gérer les configurations matérielles des entités de recherche. Elle recueille les métadonnées des opérations de prélèvement de carottes, soit via CoreBook, soit via un fichier d’import respectant un format spécifique. Interopérable, elle est capable, via des web-services, de moissonner des bases existantes et d’être moissonnée par celles-ci par des protocoles standardisés (OGC WFS).Une fois entrée dans la Cyber-carothèque, chaque échantillon reçoit un identifiant unique au format international IGSN. Equivalent d’un DOI pour les échantillons géologiques, cet identifiant permet de tracer la carotte et les opérations de terrain ayant permis de la prélever, à chaque fois qu’elle est utilisée pour une publication ou intégrée dans un système d’information. Il s’agit d’une étape préalable indispensable vers la bancarisation, la qualité, le partage et la réutilisabilité des données.Pour l’utilisateur final, la Cyber-carothèque offre des fonctionnalités de recherche et constitue une base de référence, structurée, ouverte et standardisé permettant de connaître les échantillons déjà prélevés dans une région donnée, ou encore de suivre l’activité d’un groupe de chercheur ou d’une entité de recherche. En prenant le problème de la gestion des données à la base, au niveau des opérations de terrain, le système CoreBook & Cyber-carothèque fournit à la communauté scientifique nationale un socle solide pour développer des bases de données, soit pour la gestion interne des données et/ou des échantillons, soit pour évoluer vers des systèmes plus intégrés en associant de données analytiques. La Cyber-carothèque est accessible à l’adresse : https://cybercarotheque.fr/index.php, on y trouve notamment le lien et les instructions pour télécharger l’application CoreBook.
(01/10/2019)
EDYTEM, USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry], CNRS, Fédération OSUG, EPOC, EPHE, PSL, UB, INSU - CNRS, CNRS, DTI, INSU - CNRS, CNRS, INSU - CNRS
Monitoring Beach Topography and Nearshore Bathymetry Using Spaceborne Remote Sensing: A Review
With high anthropogenic pressure and the effects of climate change (e.g., sea level rise) on coastal regions, there is a greater need for accurate and up-to-date information about the topography of these systems. Reliable topography and bathymetry information are fundamental parameters for modelling the morpho-hydrodynamics of coastal areas, for flood forecasting, and for coastal management. Traditional methods such as ground, ship-borne, and airborne surveys suffer from limited spatial coverage and temporal sampling due to logistical constraints and high costs which limit their ability to provide the needed information. The recent advancements of spaceborne remote sensing techniques, along with their ability to acquire data over large spatial areas and to provide high frequency temporal monitoring, has made them very attractive for topography and bathymetry mapping. In this review, we present an overview of the current state of spaceborne-based remote sensing techniques used to estimate the topography and bathymetry of beaches, intertidal, and nearshore areas. We also provide some insights about the potential of these techniques when using data provided by new and future satellite missions.
(Remote Sensing. vol. 11, n° 2072-4292, pp. 2212, 01/10/2019)
M2C, UNICAEN, NU, INSU - CNRS, UNIROUEN, NU, CNRS, LEGOS, IRD, UT3, Comue de Toulouse, INSU - CNRS, CNES, CNRS, IUP, EPOC, EPHE, PSL, UB, INSU - CNRS, CNRS, BRGM, LOMC, ULH, NU, CNRS
Impact of chemical pollution on Atlantic eels: Facts, research needs, and implications for management
(Current Opinion in Environmental Science & Health. vol. 11, pp. 26-36, 01/10/2019)
INBO, EPOC, EPHE, PSL, UB, INSU - CNRS, CNRS
Natural regeneration of Pinus brutia Ten. in a recreational public forest in Zawita-Kurdistan region, Iraq
Zawita natural forest has recently has been subject to mass recreational activities during spring that have denuded large areas of the forest. It was thus essential to assess regeneration before designing optimizing strategies. To this end, we studied the overstory canopy and microhabitat conditions for recruitment of Pinus brutia Ten in 10 plots (20 × 25 m) on the southern aspects where the Zawita natural forest is still present. In total, 1540 regenerating P. brutia were recorded, 854 seedlings, 597 saplings, and 89 trees. Seedlings and saplings were more frequent beyond the canopy than under the canopy of the parent trees. Regeneration requirements differed between seedlings and saplings. The probability of the occurrence of seedlings was negatively correlated with increasing litter depth and increasing soil compaction. The density of saplings only showed a positive significant correlation with increasing slope. The nearest neighbor index showed a trend toward a positive spatial association between understory shrubs with their neighboring seedlings at a mean distance of 1.6 m. Overall, the study highlighted the requirements for seedling regeneration as a relatively open canopy cover, a light understory litter layer, and non-compacted soils. These results are a step towards designing effective management and restoration programs.
(Journal of Forestry Research. vol. 30, n° 1007-662X, pp. 1849-1857, 01/10/2019)
UMR AMAP, Cirad, INRA, UM, CNRS, IRD [Occitanie], EPOC, EPHE, PSL, UB, INSU - CNRS, CNRS
Local changes in copepod composition and diversity in two coastal systems of Western Europe
While long-term monitoring is essential to improve our knowledge of marine ecosystems health, it remains challenging to summarise complex ecological data in order to characterise and understand biodiversity trends. To compile monitoring data across large numbers of species, scientists and policymakers mainly rely on diversity and species richness indices. This task may prove complicated however, as many indices exist and no individual metric undoubtedly emerges as the best overall. Here, using data from zooplankton surveys from 1998 to 2014, we examined year-to-year changes in copepod communities in two littoral ecosystems of Western Europe - the Arcachon Bay and the Gironde estuary - that share similar climate, but with different local ecological processes, especially hydrological conditions. We tested the ability of commonly used α and β-diversity metrics, such as species richness, Pielou's evenness or Jaccard's index, to mirror year-to-year changes in species abundances and we detected a synchronous change in both copepod abundances and α-diversity that took place circa 2005 in the two sites. In response to changes in environmental conditions such as nutrients, salinity, river discharge or particulate matter, two opposite biodiversity trends were observed, with a decrease in copepod diversity in the Arcachon Bay but an increase in the downstream part of the Gironde estuary. Although diversity metrics allowed us to well detect trends, the use of multivariate approaches such as principal component analysis provided important information on how and why diversity fluctuates. Our study provides evidence that long-term monitoring programmes must be encouraged for optimising management and conservation actions such as the Marine Strategy Framework Directive and that more local comparative studies need to be initiated for better characterising diversity trajectories at very fine scales at which ecologists often work.
(Estuarine, Coastal and Shelf Science. vol. 227, n° 0272-7714, pp. 106304, 01/10/2019)
Evo-Eco-Paléo (EEP), CNRS, BOREA, UNICAEN, NU, MNHN, IRD, SU, CNRS, UA, EPOC, EPHE, PSL, UB, INSU - CNRS, CNRS
Fractionation of inherited and spiked antimony (Sb) in fluvial/estuarine bulk sediments: Unexpected anomalies in parallel selective extraction protocols
(Applied Geochemistry. vol. 108, n° 0883-2927, pp. 104386, 30/09/2019)
EPOC, EPHE, PSL, UB, INSU - CNRS, CNRS