Monitoring biological rhythms through the dynamic model identification of an oyster population
The measurements of valve activity in a population of bivalves under natural environmental conditions (16 oysters in the Bay of Arcachon, France) are used for a physiological model identification. A nonlinear auto-regressive exogenous (NARX) model is designed and tested. The method to design the model has two parts. 1) Structure of the model: The model takes into account the influence of environmental conditions using measurements of the sunlight intensity, the moonlight, tide levels, precipitation and water salinity levels. A possible influence of the internal circadian/circatidal clocks is also analyzed. 2) Least square calculation of the model parameters. Through this study, it is demonstrated that the developed dynamical model of the oyster valve movement can be used for estimating normal physiological rhythms of permanently immersed oysters and can be considered for detecting perturbations of these rhythms due to changes in the water quality, i.e. for ecological monitoring.
(IEEE transactions on systems, man, and cybernetics. vol. 47, n° 0018-9472, 01/06/2017)
NON-A, Inria, CRIStAL, CNRS, EPOC, EPHE, PSL, UB, INSU - CNRS, CNRS
L’étude du pollen des séquences sédimentaires marines pour la compréhension du climat : l’exemple des périodes chaudes passées
The interglacials of the last 800,000 years are all warm periods comparable to the current interglacial, called the Holocene. However, their intensity, duration, variability and regional expression are different as the result of different astronomical and greenhouse gases forcing. The work presented here focuses on the regional expression of these interglacials in southwestern Europe, and it is based on recent studies using pollen from Iberian margin sedimentary sequences that enables a direct comparison of atmospheric and marine processes. This work highlights the diversity of these interglacials in southwestern Europe in terms of duration as well as vegetation and climatic variability, in particular in southwestern Iberia where changes in precipitation play an important role. This work additionally allows discussing mechanisms involved in glacial inception during orbital analogs of the current interglacial (i.e. marine isotopic stages 19c and 11c).
(Quaternaire, n° 1142-2904, pp. 259-269, 29/05/2017)
EPOC, EPHE, PSL, UB, INSU - CNRS, CNRS
Avant-propos : un panorama de la recherche actuelle sur le quaternaire : le colloque Q10 « paléoclimats et environnements quaternaires,quoi de neuf sous le soleil? »
(Quaternaire. vol. 28, n° 1142-2904, pp. 135-136, 29/05/2017)
LSCE, UVSQ, INSU - CNRS, CNRS, DRF (CEA), CEA, GLACCIOS, LSCE, UVSQ, INSU - CNRS, CNRS, DRF (CEA), CEA, EPHE, PSL, EPOC, EPHE, PSL, UB, INSU - CNRS, CNRS, LGP, UP1, UPEC UP12, CNRS
Comprendre les périodes chaudes pendant et après la transition du Pléistocène moyen (MIS 31 et MIS 11) dans la péninsule Ibérique
L'étude des interglaciaires passés qui sont des périodes chaudes avec un volume de glace réduit comme l’interglaciaire actuel, l'Holocène, est cruciale pour comprendre le climat futur. Ce travail apporte de nouvelles informations sur le climat des interglaciaires clés, les stades isotopiques marins (MIS) 11 et 31, considérés comme des analogues au réchauffement global projeté. Une analyse pollinique des sédiments du Site IODP U1385 (marge sud-ouest ibérique) a été effectuée à haute résolution, ce qui permet de comparer directement les variations de la végétation (atmosphère) avec celles de la température des eaux de surface océaniques. Nos données montrent qu’à l’échelle orbitale, la forêt du sud-ouest de l’Europe pendant le MIS 11 est principalement influencée par la précession alors que pendant le MIS 31, malgré des valeurs de précession extrêmes, le forçage dominant est l’obliquité, favorisant une végétation moins méditerranéenne et un régime climatique tempéré. De plus, la variabilité millénaire apparaît comme une caractéristique persistante mais les épisodes de refroidissement varient en intensité et durée en fonction des conditions limites qui favorisent un forçage prédominant des hautes ou basses latitudes. Enfin, nous examinons l'expression régionale de l'Holocène et de ses analogues orbitaux, les MIS 11c et 19c dans le sud-ouest de l’Europe. Ceci révèle que l'optimum Holocène se distingue par un plus fort développement forestier et donc que les MIS 11c et 19cne sont pas des analogues à l’Holocène pour notre zone d’étude. Grâce à une comparaison modèle-données, nous montrons aussi que la forêt interglaciaire dans cette région est principalement contrôlée par la précession en influençant les précipitations hivernales, facteur critique pour le développement de la forêt méditerranéenne, tandis que le CO2 joue un rôle négligeable.
(23/05/2017)
EPOC, EPHE, PSL, UB, INSU - CNRS, CNRS
Projet SA6 HQFISH: Impact de la qualité des habitats estuariens de la Seine sur le fonctionnement d'une population de poisson (du recrutement des juvéniles, au processus de maturation)
Le projet HQFish a pour objectif de fournir à la communauté scientifique et aux gestionnaires des milieux aquatiques : (1) une information spatialisée sur la qualité des habitats concourant à la production piscicole en estuaire de Seine, (2) des éléments permettant d’apprécier la trajectoire temporelle de paramètres biologiques pertinents qui seront combinés pour apprécier la dynamique d’une population de poissons. Cette dimension spatio-temporelle dans la compréhension des services écosystémiques produits par un milieu estuarien est encore très rare dans la bibliographie. L’étude repose sur l’utilisation d’une espèce emblématique de l’estuaire de la Seine, le flet européen (Platichthys flesus), poisson amphihalin sur lequel nous disposons d’importantes connaissances scientifiques, de données historiques sur la Seine et sur d’autres estuaires de la Façade Atlantique Française. Ce poisson, par son cycle de développement qui se déroule entièrement en estuaire, est étudié de manière croissante à l’échelle de l’Europe (de la Baltique au Portugal), en tant qu’espèce sentinelle de la qualité des habitats estuariens. HQFish se décompose en quatre phases, la première visant à explorer la qualité des nourriceries estuariennes de la Seine. Des prélèvements de flets juvéniles seront tout d’abord effectués sur un gradient amont-aval dans l’estuaire, et une approche multi-marqueurs sera développée sur ces individus en se focalisant sur des paramètres biologiques liés à la fitness (production énergétique, état des réserves, détoxification, dommages tissulaires, croissance). Des analyses de contaminants dans les tissus des poissons et dans les sédiments, seront menées parallèlement aux analyses biologiques. Ces indicateurs de l’état de santé du poisson et ces signatures chimiques seront comparés entre l’estuaire de Seine et un système de « référence » peu contaminé en Manche, la Canche. Une expérience de caging sera ensuite menée à partir de juvéniles de la Canche, placés en cages durant un mois, sur un gradient amont-aval en Seine et sur un site en Canche ; ces poissons seront sacrifiés pour une approche multi-biomarqueurs couplée avec l’analyse des polluants dans les organismes et dans le sédiment au niveau des cages. Cette 50 première partie du projet sur les réponses des poissons juvéniles in natura et mis en cage, nous permettra d’évaluer la fonctionnalité des nourriceries de l’estuaire de Seine sur un gradient amont-aval, comparativement à celle d’un milieu « peu stressé » en Manche, l’estuaire de Canche. La deuxième phase de HQFish va explorer l’impact de la qualité des estuaires de Seine vs Canche sur la fitness des flets adultes. Nous allons ainsi prélever des poissons adultes en Seine & Canche à deux périodes, en pleine période de reproduction (février), et en période de repos sexuel (juin). Parallèlement aux teneurs en contaminants dans les tissus des poissons, plusieurs indicateurs de la fitness vont être mesurés au niveau individuel (bioénergétique, état des réserves, dommages cellulaires, pathologie, maturation sexuelle). Une expérimentation sera de plus conduite sur des poissons des deux estuaires pour tester leur fertilité, et notamment la relation possible entre le niveau de dommages à l’ADN des spermatozoïdes et leur pouvoir fécondant. Cette phase 2 de HQFish nous conduira donc à estimer les capacités de flets adultes de Seine vs Canche, à boucler leur cycle biologique en produisant une descendance viable, et donc à assurer la pérennité de la population. La phase 3 de HQFish sera consacrée à une analyse de l’évolution temporelle (de 2003 à nos jours) de la diversité génétique de la population de flets en Seine ; toute réduction de la diversité génétique d’une population naturelle pouvant se traduire par une perte de son adaptabilité face à un environnement changeant. Nous développerons aussi une analyse de la variabilité temporelle de la taille efficace (soit un estimateur du nombre de poissons adultes qui produisent une descendance viable) dans la population de Seine, pour vérifier si elle se maintient au cours du temps. Cette approche démo-génétique en phase 3 de HQFish nous permettra de décrypter l’évolution démographique de la population de flet de Seine sur ces 15 dernières années. Dans la phase 4 de HQFish, nous proposons d’intégrer les réponses phénotypiques & génétiques des stades juvéniles et adultes de flet face à la pression anthropique en estuaire de Seine, pour faire le bilan sur le service écosystémique de cet estuaire vis-à-vis du fonctionnement des populations de poisson. Notre projet va de plus explorer différentes métriques synthétiques visant à la production de descripteurs de la qualité/ dysfonctionnement des habitats estuariens qui devraient devenir à terme des outils pour les gestionnaires de l’environnement
(17/05/2017)
LEMAR, IRD, IFREMER, UBO EPE, CNRS, LOG, INSU - CNRS, ULCO, CNRS, IRD [Ile-de-France], ULCO, GU, SEBIO, INERIS, URCA, ULH, NU, URCA, CNRS, LEHNA IPE, LEHNA, UCBL, ENTPE, CNRS, EPOC, EPHE, PSL, UB, INSU - CNRS, CNRS, Cedre, LASIRE, INC-CNRS, CNRS, LIEC, INSU - CNRS, UL, CNRS
Observing water-level variations from space-borne high-resolution Synthetic Aperture Radar (SAR) image correlation
(Geocarto International. vol. 33, n° 1010-6049, pp. 977-987, 15/05/2017)
BRGM, EPOC, EPHE, PSL, UB, INSU - CNRS, CNRS
High Frequency Field Measurements of an Undular Bore Using a 2D LiDAR Scanner
The secondary wave field associated with undular tidal bores (known as whelps) has been barely studied in field conditions: the wave field can be strongly non-hydrostatic, and the turbidity is generally high. In situ measurements based on pressure or acoustic signals can therefore be limited or inadequate. The intermittent nature of this process in the field and the complications encountered in the downscaling to laboratory conditions also render its study difficult. Here, we present a new methodology based on LiDAR technology to provide high spatial and temporal resolution measurements of the free surface of an undular tidal bore. A wave-by-wave analysis is performed on the whelps, and comparisons between LiDAR, acoustic and pressure-derived measurements are used to quantify the non-hydrostatic nature of this phenomenon. A correction based on linear wave theory applied on individual wave properties improves the results from the pressure transducer (Root mean square error, RMSE of 0.19 m against 0.38 m); however, more robust data is obtained from an upwards-looking acoustic sensor despite high turbidity during the passage of the whelps (RMSE of 0.05 m). Finally, the LiDAR scanner provides the unique possibility to study the wave geometry: the distribution of measured wave height, period, celerity, steepness and wavelength are presented. It is found that the highest wave from the whelps can be steeper than the bore front, explaining why breaking events are sometimes observed in the secondary wave field of undular tidal bores.
(Remote Sensing. vol. 9, n° 2072-4292, pp. 462, 10/05/2017)
EPOC, EPHE, PSL, UB, INSU - CNRS, CNRS, GET, IRD, UT3, Comue de Toulouse, INSU - CNRS, CNES, CNRS
Response of zebrafish and Japanese medaka to imidacloprid: a comparative study
Neonicotinoids are among the most produced and used insecticides and are frequently found in freshwater with concentrations ranging from ng to μg/L. These molecules are small and very soluble in water. This given, they are likely to pass the chorion and thus easily enter embryos of fish. It is known that these compounds impact on insects, including bees, in terms of toxicity and behaviour, but whether similar impacts could be observed in fish is not yet known. The aim of this study was to investigate effects of exposure to imidacloprid, one of the most used neonicotinoids, on the development and behaviour of two common fish lab species: Zebrafish (Danio rerio) and Japanese medaka (Oryzias latipes). Fish were exposed during 5 (zebrafish) and 13 days (medaka) to 0, 0.2, 2, 20, 200 and 2000 μg/L imidacloprid by aqueous exposure, matching the respective time from fertilization to emerged larvae for the two species. At similar developmental stages, survival, hatch, growth, morphology, behaviour and histology were examined. No impact on survival was found. A delay for 2 μg/L imidacloprid exposures was observed for hatch in both species. Except for the 20 mg/L exposure level, imidacloprid led to hypoactivity in both species. A striking difference was found in morphology: a high number of deformities were noticed for medaka whereas almost none were found in zebrafish. Yolk and bone oedemas started to be noticed at 20 μg/L after hatch, jaw deformity and lordosis/scoliosis increased with concentration level. An increase of haemorrhage was found at the highest concentration (2000 μg/L). In order to shed light on the observed species differences, we intend to investigate the uptake of imidacloprid into the fish embryos and its biotransformation.
(pp. 298, 07/05/2017)
EAWAG, UTOX-PCB, EPOC, EPHE, PSL, UB, INSU - CNRS, CNRS, UniMe
Insights of Pb isotopic signature into the historical evolution and sources of Pb contamination in a sediment core of the southwestern Iberian Atlantic shelf
Stable Pb isotopic ratios and concentrations of Al, Cu and Pb were measured in a 5 m long sediment core (VC2B) retrieved at 96 m water depth in the southwestern Iberian Atlantic shelf. Five phases during the last 9.5 kyrs were identified, two of them (Roman Period and modern mining) marked by a decrease of 206Pb/207Pb ratios reflecting additional inputs of Pb derived from mining activities. The Roman Period was also characterized by high 208Pb/206Pb ratios suggesting the exploitation of the outcropping portion of the orebody intensely weathered when compared with the other formations later mined. The shift of 208Pb/206Pb ratios towards linearity took approximately 1.0 kyrs, which may mirror the time of environmental recovery from the impact of Roman mining activities. The application of a mixing model allowed the quantification of the contribution associated with anthropogenic mining activities to the shelf sediments. The maximum values of Pb contamination occurred in the 20th century. This study gives direct evidence of Pb and Cu exploitation over the last 2000 years. The stable Pb isotopic signatures point to legacy of mining activities that are still the prevailing metal source recorded in the southwestern Iberian Atlantic shelf sediments.
(Science of the Total Environment. vol. 586, n° 0048-9697, pp. 473-484, 01/05/2017)
EPOC, EPHE, PSL, UB, INSU - CNRS, CNRS
The role of physical variables in biodiversity patterns of intertidal macroalgae along European coasts
(Journal of the Marine Biological Association of the United Kingdom. vol. 97, n° 0025-3154, pp. 549-560, 01/05/2017)
UC / UniCan, IRSNB / RBINS, IRSNB / RBINS, BioArch, MNHN, CNRS, LIENSs, INSU - CNRS, ULR, CNRS, LOV, OOVM, UPMC, INSU - CNRS, CNRS, UPMC, INSU - CNRS, CNRS, SBR, UPMC, CNRS, EPOC, EPHE, PSL, UB, INSU - CNRS, CNRS, HCMR, DIII, UNIPV, IAMC, CNR, GPS, UPD7, CNRS, NIOO-KNAW