Potential cellular targets of platinum in the freshwater microalgae Chlamydomonas reinhardtii and Nitzschia palea revealed by transcriptomics
Platinum group element (PGE) levels have increased in natural aquatic environments in the last few decades, in particular as a consequence of the use of automobile catalytic converters on a global scale. Concentrations of Pt over ten and a hundred of μg Pt L-1 have been observed in rivers and effluents respectively. This raises questions regarding its possible impacts on aquatic ecosystems, as Pt natural background concentrations are extremely low to undetectable. Primary producers, such as microalgae, are of great ecological importance, as they are at the base of the food web. The purpose of this work was to better understand the impact of Pt on a cellular level for freshwater unicellular algae. Two species with different characteristics, a green alga C. reinhardtii and a diatom N. palea, were studied. The bioaccumulation of Pt as well as its effect on growth were quantified. Moreover, the induction or repression factors of 17 specific genes were determined and allowed for the determination of possible intracellular effects and pathways of Pt. Both species seemed to be experiencing copper deficiency as suggested by inductions of genes corresponding to copper transporter. This is an indication that Pt might be internalized through the Cu(I) metabolic pathway. Moreover, Pt could be excreted using an efflux pump. Other highlights include a concentration-dependent negative impact of Pt on mitochondrial metabolism for C. reinhardtii which is not observed for N. palea. These findings allowed for a better understanding of some of the possible impacts of Pt on freshwater primary producers, and also lay the foundations for the investigation of pathways for Pt entry at the base of the aquatic trophic web.
(Ecotoxicology. vol. 33, n° 0963-9292, pp. 281-295, 13/03/2024)
EPOC, EPHE, PSL, UB, INSU - CNRS, CNRS, INRS, PC2A, CNRS
Metazoan zooplankton in the Bay of Biscay: 16 years of individual sizes and abundances from the ZooScan and ZooCAM imaging systems
This paper presents two metazoan zooplankton datasets obtained by imaging samples collected on the Bay of Biscay continental shelf in spring during the PELGAS integrated surveys, over the 2004–2019 period. The samples were collected at night, with a WP2 200 µm mesh size fitted with a Hydrobios (back-run stop) mechanical flowmeter, hauled vertically from the sea floor to the surface with a maximum depth set at 100 m when the bathymetry is deeper. The first dataset originates from samples collected from 2004 to 2016, imaged on land with the ZooScan and is composed of 1,153,507 imaged and measured objects. The second dataset originates from samples collected from 2016 to 2019, imaged on board the R/V Thalassa with the ZooCAM and is composed of 702,111 imaged and measured objects. The imaged objects is composed of zooplankton individuals, zooplankton pieces, non-living particles and imaging artefacts, ranging from 300 µm to 3.39 mm Equivalent Spherical Diameter, individually imaged, measured and identified. Each imaged object is geolocated, associated to a station, a survey, a year and other metadata. Each object is described by a set of morphological and grey level based features (8 bits encoding, 0 = black, 255 = white), including size, automatically extracted on each individual image. Each object was taxonomically identified using the web based application Ecotaxa with built-in, random forest and CNN based, semi-automatic sorting tools followed by expert validation or correction. The objects were sorted in 172 taxonomic and morphological groups. Each dataset features a table combining metadata and data, at the individual object granularity, from which one can easily derive quantitative population and communities descriptors such as abundances, mean sizes, biovolumes, biomasses, and size structure. Each object’s individual image is provided along with the data. These two datasets can be used combined together for ecological studies as the two instruments are interoperable, or as training sets for ZooScan and ZooCAM users.
(Earth System Science Data, n° 1866-3516, 13/03/2024)
DECOD, IFREMER, INRAE, Institut Agro, Institut Agro, BEEP, IFREMER, UBO EPE, CNRS, DYNECO, IFREMER, LIENSs, INSU - CNRS, ULR, CNRS, RDT, IFREMER, IMEV, INSU - CNRS, SU, CNRS, EPOC, EPHE, PSL, UB, INSU - CNRS, CNRS, IFREMER
Experimental Study on the Erodability of Microplastics in Muddy Environments
This study aims to elucidate the erodability behavior of microplastics in muddy environments like lakes, rivers, estuaries, and deltas, quantifying their critical shear stress on muddy sediment beds. Microplastics of diverse compositions, densities, shapes, and sizes were tested in a hydraulic flume with smooth and synthetic cohesive sediment beds. As flow intensity gradually increased, leading to particle mobilization, friction velocities and critical shear stresses were calculated. Initial results on smooth beds reveal that particle shape was a dominant factor in mobilization (sphere > pellet > fiber > sheet), followed by density: for equivalent shapes, denser particles required higher friction velocities for mobilization. Results from tests with different particle sizes and orientations relative to the flow highlight the influence of the exposed surface area: larger surface areas facilitate easier particle mobilization. Comparative experiments on smooth and muddy surfaces revealed higher shear stresses on cohesive sediment beds, attributed to particles sinking. Particle Image Velocimetry (P.I.V.) analysis showcased roughness-induced turbulence, marked by acceleration peaks and depressions, as the primary mechanism facilitating particle detachment from sediment.
(11/03/2024)
EPOC, EPHE, PSL, UB, INSU - CNRS, CNRS
Influence du niveau de pollution métallique et des stratégies fonctionnelles sur les types d’effets en jeu dans les interactions entre plantes au niveau d’anciens sites miniers des Pyrénées
Les interactions entre plantes dans les milieux impactés par les métaux/métalloïdes dépendent de nombreux facteurs et sont encore très peu connues. Tout d’abord elles semblent dépendre du niveau de pollution métallique du milieu, mais aussi des stratégies fonctionnelles végétales des plantes interagissant. D’autre part, les plantes peuvent avoir plusieurs types d’effets sur leur environnement proche, effets s’exprimant à des temporalités différentes. En effet, les plantes ont un effet immédiat via leur canopée et racines sur les ressources et le microclimat à proximité. Aussi, au cours d’une saison de végétation, les plantes peuvent avoir des effets liés à la production de la litière et sa décomposition dans les sols sous leur canopée. A plus long-terme, lorsque ce cycle de production/décomposition est répété au fil des années, les plantes vont avoir un effet lié à la dynamique de la matière organique dans les sols. Dans cette thèse, notre objectif principal était de différencier ces effets, et de comprendre comment les stratégies fonctionnelles végétales des plantes pouvaient influencer les différents effets en jeu le long de gradients de pollution métallique. Nous avons étudié ces effets pendant trois années (entre 2020 et 2022) dans une ancienne vallée minière des Pyrénées Ariégeoises (Sentein, France). Dans cette zone d’étude, nous avons étudié les interactions entre plantes par des méthodes observationnelles et de transplantations de cibles avec contrôle de la présence de canopée et/ou de la litière des plantes, sur trois sites d’étude : un terril avec une pollution homogène et deux zones de résidus miniers avec des pollutions hétérogènes créant un gradient de pollution. Le long des gradients étudiés, les effets de canopée et de prélèvement racinaire ont suivi l’Hypothèse du Gradient de Stress, passant de la compétition à la facilitation avec l’augmentation de la pollution. Cette facilitation était d’autant plus forte que les espèces produisant l’effet sont dites « exploitatrices » (en lien avec l’exploitation des ressources du sol et Leaf Economic Spectrum), et bénéficiait le plus aux plantes les moins tolérantes aux métaux. Les effets positifs étaient surtout liés à l’amélioration des conditions microclimatiques lors d’épisodes chauds et secs en été. Concernant les effets liés à la production et décomposition des litières, des effets négatifs sur les plantes cibles ont été démontrés, suggérant des effets dits d’allélopathie élémentaire, et liés à la forte concentration en éléments métalliques dans les litières en décomposition. Ces effets négatifs de litière étaient maximums dans les milieux les moins pollués où les plantes métallophytes accumulatrices (qui ont des fortes teneurs en métaux dans leurs feuilles) et les plantes moins tolérantes aux métaux interagissaient. Ils étaient particulièrement marqués pour les cibles sensibles à la pollution métallique. Les résultats de cette thèse donnent des pistes potentielles pour utiliser la facilitation dans un cadre de phyto-management de milieux pollués par les métaux/métalloïdes, en prenant en compte explicitement les stratégies fonctionnelles végétales des plantes en interactions et le niveau de pollution en jeu. Des résultats obtenus pendant la canicule de 2022 nous donnent aussi une bonne vision des évolutions attendues des différents effets impliqués dans les interactions entre plantes dans les écosystèmes métallifères dans un contexte de changement climatique.
(08/03/2024)
EPOC, EPHE, PSL, UB, INSU - CNRS, CNRS
Effets du niveau de pollution métallique et des stratégies fonctionnelles sur les types d’effets en jeu dans les interactions entre plantes au niveau d’anciens sites miniers des Pyrénées
Les interactions entre plantes dans les milieux impactés par les métaux/métalloïdes dépendent de nombreux facteurs et sont encore très peu connues. Tout d’abord elles semblent dépendre du niveau de pollution métallique du milieu, mais aussi des stratégies fonctionnelles végétales des plantes interagissant. D’autre part, les plantes peuvent avoir plusieurs types d’effets sur leur environnement proche, effets s’exprimant à des temporalités différentes. En effet, les plantes ont un effet immédiat via leur canopée et racines sur les ressources et le microclimat à proximité. Aussi, au cours d’une saison de végétation, les plantes peuvent avoir des effets liés à la production de la litière et sa décomposition dans les sols sous leur canopée. A plus long-terme, lorsque ce cycle de production/décomposition est répété au fil des années, les plantes vont avoir un effet lié à la dynamique de la matière organique dans les sols. Dans cette thèse, notre objectif principal était de différencier ces effets, et de comprendre comment les stratégies fonctionnelles végétales des plantes pouvaient influencer les différents effets en jeu le long de gradients de pollution métallique. Nous avons étudié ces effets pendant trois années (entre 2020 et 2022) dans une ancienne vallée minière des Pyrénées Ariégeoises (Sentein, France). Dans cette zone d’étude, nous avons étudié les interactions entre plantes par des méthodes observationnelles et de transplantations de cibles avec contrôle de la présence de canopée et/ou de la litière des plantes, sur trois sites d’étude : un terril avec une pollution homogène et deux zones de résidus miniers avec des pollutions hétérogènes créant un gradient de pollution. Le long des gradients étudiés, les effets de canopée et de prélèvement racinaire ont suivi l’Hypothèse du Gradient de Stress, passant de la compétition à la facilitation avec l’augmentation de la pollution. Cette facilitation était d’autant plus forte que les espèces produisant l’effet sont dites « exploitatrices » (en lien avec l’exploitation des ressources du sol et Leaf Economic Spectrum), et bénéficiait le plus aux plantes les moins tolérantes aux métaux. Les effets positifs étaient surtout liés à l’amélioration des conditions microclimatiques lors d’épisodes chauds et secs en été. Concernant les effets liés à la production et décomposition des litières, des effets négatifs sur les plantes cibles ont été démontrés, suggérant des effets dits d’allélopathie élémentaire, et liés à la forte concentration en éléments métalliques dans les litières en décomposition. Ces effets négatifs de litière étaient maximums dans les milieux les moins pollués où les plantes métallophytes accumulatrices (qui ont des fortes teneurs en métaux dans leurs feuilles) et les plantes moins tolérantes aux métaux interagissaient. Ils étaient particulièrement marqués pour les cibles sensibles à la pollution métallique. Les résultats de cette thèse donnent des pistes potentielles pour utiliser la facilitation dans un cadre de phyto-management de milieux pollués par les métaux/métalloïdes, en prenant en compte explicitement les stratégies fonctionnelles végétales des plantes en interactions et le niveau de pollution en jeu. Des résultats obtenus pendant la canicule de 2022 nous donnent aussi une bonne vision des évolutions attendues des différents effets impliqués dans les interactions entre plantes dans les écosystèmes métallifères dans un contexte de changement climatique.
(08/03/2024)
EPOC, EPHE, PSL, UB, INSU - CNRS, CNRS
Fusion of Dense Airborne LiDAR and Multispectral Sentinel-2 and Pleiades Satellite Imagery for Mapping Riparian Forest Species Biodiversity at Tree Level
Multispectral and 3D LiDAR remote sensing data sources are valuable tools for characterizing the 3D vegetation structure and thus understanding the relationship between forest structure, biodiversity, and microclimate. This study focuses on mapping riparian forest species in the canopy strata using a fusion of Airborne LiDAR data and multispectral multi-source and multi-resolution satellite imagery: Sentinel-2 and Pleiades at tree level. The idea is to assess the contribution of each data source in the tree species classification at the considered level. The data fusion was processed at the feature level and the decision level. At the feature level, LiDAR 2D attributes were derived and combined with multispectral imagery vegetation indices. At the decision level, LiDAR data were used for 3D tree crown delimitation, providing unique trees or groups of trees. The segmented tree crowns were used as a support for an object-based species classification at tree level. Data augmentation techniques were used to improve the training process, and classification was carried out with a random forest classifier. The workflow was entirely automated using a Python script, which allowed the assessment of four different fusion configurations. The best results were obtained by the fusion of Sentinel-2 time series and LiDAR data with a kappa of 0.66, thanks to red edge-based indices that better discriminate vegetation species and the temporal resolution of Sentinel-2 images that allows monitoring the phenological stages, helping to discriminate the species.
(Sensors. vol. 24, n° 1424-8220, pp. 1753, 08/03/2024)
UTM, EPOC, EPHE, PSL, UB, INSU - CNRS, CNRS, BioGeCo, UB, INRAE
Léon-Bloom : Etude sur l’origine du développement des cyanobactéries dans l’étang de Léon
(07/03/2024)
UR EABX, INRAE, ECLA, USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry], INRAE, OFB, RECOVER, AMU, INRAE, EPOC, EPHE, PSL, UB, INSU - CNRS, CNRS
Publisher Correction: Remotely sensing potential climate change tipping points across scales
The original version of this Article contained an error in Table 1, in which some cell boundaries were drawn incorrectly. The correct version of Table 1 contains the correct boundaries and capitalizes a few terms, while it also corrects the text in one cell from “elevation change” to “Surface elevation”. This has been corrected in both the PDF and HTML versions of the Article.
(Nature Communications. vol. 15, n° 2041-1723, 01/03/2024)
EPOC, EPHE, PSL, UB, INSU - CNRS, CNRS
The French benthic newcomers: new records of Ampithoe valida S.I. Smith, 1873 and Polydora colonia Moore, 1907 in Brittany, first record of Bispira polyomma Giangrande & Faasse, 2012 in the North-East Atlantic and northernmost record of Prostheceraeus moseleyi Lang, 1884 in Europe
As introduced species constitute a major threat to biodiversity, it is crucial to properly monitor their spread to new regions. The present study reports new records of four species: 1) the amphipod Ampithoe valida S.I. Smith, 1873 and 2) the polychaete Polydora colonia Moore, 1907, both new records for Brittany (North-West part of France); 3) the polychaete Bispira polyomma Giangrande & Faasse, 2012, a first finding in the North-East Atlantic; and 4) the flatworm Prostheceraeus moseleyi Lang, 1884 with a confirmed northernmost record in North-East Atlantic. These species were recorded within two semi-enclosed bays: the Morbihan Gulf on the southern coast of Brittany and the Bay of Brest in the North-West part of Brittany. Both localities are already known to host numerous non-indigenous species as well as benthic macrofaunal distributional range limits. Morphological variations and inconsistencies are discussed and reported for A. valida, revealing missing characters and errors in the literature. This work adds three non-indigenous species to Brittany and two nonindigenous species to French waters, for which we discuss potential introduction vectors.
(BioInvasions Records. vol. 13, n° 2242-1300, pp. 37-56, 01/03/2024)
DYNECO, IFREMER, DECOD, IFREMER, INRAE, Institut Agro, Institut Agro, EPOC, EPHE, PSL, UB, INSU - CNRS, CNRS, OFB, LEMAR, IRD, IFREMER, UBO EPE, CNRS
Satellite observations of storm erosion and recovery of the Ebro Delta coastline, NE Spain
Storms and extremely energetic events may significantly impact the form and structure of beaches, and so cause erosive processes and coastal damages. Efficient management actions require an up-to-date and accurate knowledge of beach morphological changes, with the shoreline position being a good indicator of such changes. This work proposes the use of the open-source Shoreline Analysis and Extraction Tool (SAET) software for the definition of satellite-derived shorelines (SDSs) from L8 and Sentinel-2 imagery to reveal the shoreline position changes at the beaches of the Ebro Delta, NE Spain. Spatial-temporal models (STMs) of shoreline changes enable a characterisation of how the beaches responded to the storms of 2020. In conjunction with wave data, STMs enable an analysis of the erosive response to storm events, as well as a monitoring of subsequent beach recovery in the short and medium term (<1 year). Results show how Storm Gloria (January 2020, Hs max = 7.62 m) acted as a disruptive event and shifting point in the shoreline trend. As a response to that storm, major erosive processes occurred along the delta that caused an average shoreline retreat of 47 m. A progressive recovery during the spring and summer was mainly associated with periods of low wave energy. Nevertheless, by the end of the year a complete recovery had been achieved for about half of the coast, while the other half showed an average erosion of more than 10 m when compared to the pre-storm situation. Both the erosive and the recovery processes took place unevenly on different sections of the coast, probably dependent on factors such as the orientation of the beach and the pattern of longitudinal sediment transport along the coast.
(Coastal Engineering. vol. 188, n° 0378-3839, pp. 104451, 01/03/2024)
EPOC, EPHE, PSL, UB, INSU - CNRS, CNRS