Biodiversité et fonctionnement de l’écosystème benthique dans la Vasière Ouest Gironde
Les grands fleuves influencent fortement certaines régions côtières (i.e., les Riverdominated Ocean Margins, ou RiOMar), qui présentent de forts taux de sédimentation et auxquelles sont associés des communautés benthiques et des processus biogéochimiques dont le fonctionnement varie en fonction de la dynamique temporelle des flux particulaires et de leur interaction avec l'hydrodynamisme. La Vasière Ouest-Gironde (VOG) constitue un modèle pertinent pour ce type de systèmes puisqu’elle constitue la principale zone de dépôt primaire des particules issues de l'estuaire de la Gironde, et qu’elle est située dans un environnement hautement énergétique. Bien que sa dynamique sédimentaire ait fait l’objet de nombreux travaux, l’étude des caractéristiques (dont la matière organique associée) des sédiments superficiels, et de la macrofaune benthique y a été jusqu'à présent négligée. L’objectif de cette thèse consiste à mieux décrire la structuration spatio-temporelle de l’écosystème benthique de la VOG, via l’étude de la matière organique particulaire (MOP) sédimentée ainsi que de la composition de la macrofaune benthique et de son activité. Une comparaison a par ailleurs été effectuée avec le prodelta du Rhône qui a déjà beaucoup été étudié. Bien qu’également situé en zone tempérée, celui-ci diffère en effet de la VOG à la fois par la saisonnalité plus marquée des apports fluviaux ainsi que par la plus faible intensité de l'hydrodynamisme dans la zone réceptrice. Une campagne synoptique (juin 2018, 32 stations) et 4 campagnes saisonnières (5 stations le long d’un gradient côte-large, octobre 2016-avril 2018) ont été réalisées sur la VOG dans des conditions de débits et d’hydrodynamisme contrastées. Une large gamme de paramètres a été mesurée : (1) caractéristiques des sédiments superficiels (granulométrie, surfaces spécifiques, descripteurs quantitatifs et qualitatifs de la MOP), (2) composition de la macrofaune, et (3) traces d’activité biologique (imagerie de profils sédimentaires). Sur la base de l’analyse de la distribution spatiale de ces paramètres, les résultats obtenus confirment la subdivision de la VOG en une zone proximale et une zone distale qui avait déjà été mise en évidence par des études sédimentologiques. Ils montrent l’existence de gradients de profondeur (i.e., entre zones proximale et distale et à l’intérieur de la zone distale) marqués pour la plupart de ces paramètres. L’analyse des corrélations entre ces variations spatiales et celles de plusieurs facteurs de contrôle potentiels suggère le rôle prédominant de l’hydrodynamisme comparé à celui du débit de la Gironde et du chalutage de fond. Mes résultats montrent également l’existence de variations temporelles dont la composante saisonnière est liée à l’efflorescence printanière, et à laquelle se superpose une tendance interannuelle entre 2016 et 2018 pour la composition de la macrofaune benthique. Dans le cas de cette dernière, et pour les 3 stations déjà échantillonnées en 2010, mes résultats montrent enfin l’existence d’importants changements temporels entre 2010 et 2016-2018. Ces changements sont attribués à la succession de tempêtes exceptionnelles intervenues durant l’hiver 2013/2014, qui aurait profondément perturbé l’écosystème benthique de la VOG et initié une séquence de cicatrisation. De manière générale, une différence importante avec le prodelta du Rhône réside dans le rôle majeur joué par l’hydrodynamisme (i.e., par rapport aux apports fluviaux) dans le contrôle de la structuration spatio-temporelle des paramètres étudiés. Cette différence tend à valider la transposition aux zones tempérées de la typologie des RiOMar jusqu’ici établie sur des bases biogéochimiques et principalement à partir d’exemples tropicaux et subtropicaux.
(28/01/2022)
EPOC, EPHE, PSL, UB, INSU - CNRS, CNRS
Reconstructing Antarctic winter sea-ice extent during Marine Isotope Stage 5e
Environmental conditions during Marine Isotope Stage (MIS) 5e (130-116 ka) represent an important "process analogue" for understanding the climatic responses to present and future anthropogenic warming. The response of Antarctic sea ice to global warming is particularly uncertain due to the short length of the observational record. Reconstructing Antarctic winter sea-ice extent during MIS 5e therefore provides insights into the temporal and spatial patterns of sea-ice change under a warmer-than-present climate. This study presents new MIS 5e records from nine marine sediment cores located south of the Antarctic Polar Front between 55 and 70 • S. Winter sea-ice extent and sea-surface temperatures are reconstructed using marine diatom assemblages and a modern analogue technique transfer function, and changes in these environmental variables between the three Southern Ocean sectors are investigated. The Atlantic and East Indian sector records show much more variable MIS 5e winter sea-ice extent and sea-surface temperatures than the Pacific sector records. High variability in the Atlantic sector winter sea-ice extent is attributed to high glacial meltwater flux in the Weddell Sea, indicated by increased abundances of the diatom species Eucampia antarctica and Fragilariopsis cylindrus. The high variability in the East Indian sector winter sea-ice extent is conversely believed to result from large latitudinal migrations of the flow bands of the Antarctic Circumpolar Current, inferred from latitudinal shifts in the sea-surface temperature isotherms. Overall, these findings suggest that Pacific sector winter sea ice displays a low sensitivity to warmer climates. The different variability and sensitivity of Antarctic winter sea-ice extent in the three Southern Ocean sectors during MIS 5e may have significant implications for the Southern Hemisphere climatic system under future warming.
(Climate of the Past. vol. 18, n° 1814-9324, pp. 129 - 146, 24/01/2022)
EPOC, EPHE, PSL, UB, INSU - CNRS, CNRS
Impact of metallurgy tailings in a major European fluvial-estuarine system: Trajectories and resilience over seven decades
Tailings containing mining and ore treatment waste, accumulated over long time periods are major contaminant sources at the watershed scale and may seriously impair environmental quality of river-sea continuums. A critical review of existing work in different disciplines addressing the multi-metal contamination of the Gironde Watershed, a major fluvial-estuarine model system representative of many other systems worldwide, has provided a condensed, yet pertinent overview on various aspects of this environmental problem. Combining long-term observation and contamination records from different environmental archives, there is a clear trend towards resilience for the main historical contaminants (Cd, Zn, Pb and Cu), yet suggesting that resilience needs appropriate management of both, tailings as the initial source and contaminated sediments acting as temporary metal traps which may transform into delayed sources. Contaminated sediment management is an increasingly important challenge due to (i) successful remediation at the contamination source itself (ii) global-change induced factors and strategies and (iii) lacking coordination of actions between upstream and downstream parts of the fluvial-estuarine continuum. Less studied and emerging metallic contaminants show recent trends in sediments and biota that are decoupled from the legacy contaminant trajectories due to recent sources and applications, suggesting that further work is needed to assess their potential impact on the environmental quality of the Gironde fluvial-estuarine system and that of other systems, especially in a context of worldwide rapidly growing mining activity and metal use.
(Science of the Total Environment. vol. 805, n° 0048-9697, 20/01/2022)
EPOC, EPHE, PSL, UB, INSU - CNRS, CNRS
Historic Storms Detected in a Changing Environment over Recent Centuries in the Belle Henriette Lagoon
This paper explores extreme storms with marine flooding events in historical times. It focuses on the challenges associated with detecting these events with a degree of certainty in a changing environment. The paleoenvironmental changes which turned the Gulf of Pictons into the Belle Henriette lagoon have required the reconstruction of events to be based on cored sediments. This study aims to establish how sedimentological washovers can be detected in a depositional environment that has changed profoundly over recent centuries. The Belle Henriette lagoon site is unique. Despite the profound environmental changes that have taken place, the impact of storms was well preserved in the five cores extracted. Eighteen historical extreme storms with marine floods were detected in the sediment. By cross-referencing with historical archives, thirteen storms were estimated in 1990, 1940, 1896, 1876, 1859, 1838, 1820, 1811, 1751, 1711, 1645, 1469, and 1351. Five older storms dating back to 1090, 1036, 941, 809, and 581 will also be discussed. By conducting a thorough historical review, we can conclude that these extreme storms caused significant damage and had a profound impact on the socioeconomic coastal communities.
(Atmosphere. vol. 13, n° 2073-4433, pp. 151, 18/01/2022)
LETG - Nantes, UBO EPE, UR2, CNRS, LETG, UBO EPE, UR2, CNRS, Nantes Univ - IGARUN, EPOC, EPHE, PSL, UB, INSU - CNRS, CNRS
Présence et transfert des substances per- et polyfluoroalkylées (PFAS) historiques et émergentes dans les écosystèmes aquatiques
Les activités anthropiques (agriculture intensive, urbanisation ou activités industrielles) sont à l'origine de l'émission de polluants dans les écosystèmes aquatiques. Parmi ces polluants ont été identifiés les substances per- et polyfluoroalkylées (PFAS). Ces substances anthropiques, dont le nombre de molécules est estimé à plus de 4000, ont été massivement produites depuis les années 1950 dans divers domaines d'applications industrielles et d'usages domestiques. Les acides perfluoroalkylés (PFAAs), appelés PFAS « historiques », ont fait l'objet de nombreuses études scientifiques au cours des deux dernières décennies, mettant en évidence leur caractère ubiquitaire et toxique. Cependant, il existe encore un manque de connaissances sur l'écodynamique des PFAS dits « émergents » ainsi que sur les PFAS non-identifiés en raison de limitations analytiques. Les objectifs de ces travaux étaient de fournir une étude comparative des PFAS historiques par rapport aux PFAS qualifiés d’émergents à large échelle spatiale (i.e. nationale) ainsi que d’estimer la part des PFAS non-identifiés à l'aide d'une approche d’oxydation innovante. Enfin, ces travaux renseignent sur l’influence commune de plusieurs paramètres susceptible de contrôler la bioaccumulation des PFAS chez une espèce omnivore. Un travail d'optimisation sur la préparation d'échantillons solides (sédiments et tissus de poissons) pour l'analyse ciblée de 36 molécules comprenant à la fois des composés anioniques et zwitterioniques a été réalisé. La méthode TOP (Total Oxidizable Precursors) basée sur l'oxydation de précurseurs de PFAAs (pré-PFAAs) en acide perfluorocarboxyliques (PFCAs) a également été optimisée pour la première fois afin de correspondre à des conditions réalistes d'extraction de matrices solides. L'analyse ciblée des sédiments de l'ensemble de la France couplée à un travail de système d'information géographique a permis de mettre en évidence la proportion importante de PFAS émergents par rapport aux PFAS historiques, notamment à proximité de sites urbains ou impactés par des activités industrielles. L'utilisation du TOP a révélé des parts non-négligeables de pré-PFAA non-identifiées par l'analyse ciblée. L'analyse des tissus (filet et foie) de Chevesnes (Squalius Cephalus) dans une étude de cas sur la Seine à Paris a démontré l'ubiquité du 10:2 fluorotélomère sulfonate dans les tissus et l'absence de bioaccumulation de certains composés émergents encore mesurés dans les sédiments. Enfin, ce travail présente, pour quelques molécules fréquemment quantifiées dans les tissus des chevesnes, les facteurs contrôlant leur bioaccumulation.
(14/01/2022)
EPOC, EPHE, PSL, UB, INSU - CNRS, CNRS
Smaller fish species in a warm and oxygen-poor Humboldt Current system
Climate change is expected to result in smaller fish size, but the influence of fishing has made it difficult to substantiate the theorized link between size and ocean warming and deoxygenation. We reconstructed the fish community and oceanographic conditions of the most recent global warm period (last interglacial; 130 to 116 thousand years before present) by using sediments from the northern Humboldt Current system off the coast of Peru, a hotspot of small pelagic fish productivity. In contrast to the present-day anchovy-dominated state, the last interglacial was characterized by considerably smaller (mesopelagic and goby-like) fishes and very low anchovy abundance. These small fish species are more difficult to harvest and are less palatable than anchovies, indicating that our rapidly warming world poses a threat to the global fish supply.
(Science, n° 0036-8075, 02/01/2022)
CAU, CAU, EPS, EPOC, EPHE, PSL, UB, INSU - CNRS, CNRS, LOCEAN-PROTEO, LOCEAN, MNHN, IRD, INSU - CNRS, SU, CNRS, IPSL (FR_636), ENS-PSL, UVSQ, CEA, INSU - CNRS, X, CNES, SU, CNRS, UPCité, GEOMAR, UMR MARBEC, IRD, IFREMER, CNRS, UM
Chapter 2 - The climatic and environmental context of the Late Pleistocene
Late Pleistocene orbital and millennial-to-centennial climate changes strongly affected European ecosystems, leading to a contrasted vegetation response following north–south and east–west gradients. The optimal Eemian forest development, c. 126ka, may have reduced the biomass of big mammals and triggered Neanderthal population decline. In contrast, the relatively warm and wet coastal areas of western Europe during the last glaciation, ~ 80–68ka, could have favoured high population density, residential mobility, and cultural diversity. During the full glacial, ~ 73–36ka, a contrasting magnitude of afforestation is observed at different latitudes in response to Dansgaard–Oeschger warming events. In the NW Mediterranean region, the largest North American iceberg discharges of Heinrich Event (HE) 4 were associated with weaker steppe expansion compared with HE 5. Southern Iberian semidesert development associated with HE 4, ~ 39ka, precluded the competition between Neanderthals and Homo sapiens giving Neanderthals the opportunity to survive a few more millennia in this region.
(pp. 17-38, 01/01/2022)
EPOC, EPHE, PSL, UB, INSU - CNRS, CNRS
A non-indigenous annelid (Polydora colonia) in an invasive sponge (Celtodoryx ciocalyptoides): double penalty in Arcachon Bay (NE Atlantic)
Celtodoryx ciocalyptoides is a Pacific sponge recorded for the first time as invasive in Europe (south Brittany, France) in 1996, then in 2005 (The Netherlands) and 2014 (eastern English Channel), likely in relation with aquaculture activities. It was observed by amateur divers in Arcachon Bay, Hossegor Lake (SW coast of France) and Thau Lagoon (French Mediterranean), but our study formally confirms its presence in the former two locations. Among the associated species, there was another non-indigenous species in both sites, the spionid polychaete Polydora colonia. Described from USA Atlantic coasts and later found in the Mediterranean, this worm seems to live exclusively in association with C. ciocalyptoides in our study sites. We suggest that this unlikely association between a Pacific sponge and a Western Atlantic worm, likely distributed along European coasts by oyster transfers, is probably more widespread than currently known.
(Cahiers de Biologie Marine, n° 0007-9723, 01/01/2022)
EPOC, EPHE, PSL, UB, INSU - CNRS, CNRS
Influence of Particle Size on Ecotoxicity of Low-Density Polyethylene Microplastics, with and without Adsorbed Benzo-a-Pyrene, in Clam Scrobicularia plana
This study investigated the ecotoxicological effects of differently sized (4–6 µm and 20–25 µm) low-density polyethylene (LDPE) microplastics (MPs), with and without adsorbed benzo-a-pyrene (BaP), in clam Scrobicularia plana. Biomarkers of oxidative stress (superoxide dismutase—SOD; catalase—CAT), biotransformation (glutathione-S-transferases—GST), oxidative damage (lipid peroxidation—LPO) and neurotoxicity (acetylcholinesterase—AChE) were analysed in gills and digestive glands at different time intervals for a total of 14 days of exposure. In order to have a better impact perspective of these contaminants, an integrated biomarker response index (IBR) and Health Index were applied. Biomarker alterations are apparently more related to smaller sized (4–6 µm) MPs in gills and to virgin LDPE MPs in the digestive gland according to IBR results, while the digestive gland was more affected by these MPs according to the health index.
(Biomolecules. vol. 12, n° 2218-273X, pp. 78, 01/01/2022)
CIMA, UAlg, EPOC, EPHE, PSL, UB, INSU - CNRS, CNRS
Micropollutants in Urban Runoff from Traffic Areas: Target and Non-Target Screening on Four Contrasted Sites
Although runoff from trafficked urban areas is recognized as a potentially significant pathway of micropollutants, runoff pollution remains poorly documented, except for relatively few historical pollutants such as some metals and hydrocarbons. Therefore, in this work, road and parking lot runoff from four sites with contrasting traffic levels were analyzed for a very broad spectrum of molecules and elements. A total of 128 pollutants and micropollutants were monitored, including inorganic (n = 41) and organic (n = 87) pollutants. Both the dissolved and particulate phases were considered. For a reduced number of samples, non-targeted screening by high-resolution mass spectrometry (HRMS) was carried out. For targeted screening, the contamination profiles were quite homogeneous, but the concentrations significantly differed between the different sites. Sites with the highest traffic density exhibited the highest concentrations for polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs), some traffic-related metals, alkylphenols and phthalates. Overall, for most micropollutants, the parking lot runoff exhibited the lowest concentrations, and the specificity of this site was confirmed by its HRMS fingerprint. Non-target screening allowed the sites to be discriminated based on the occurrence of specific compounds. Unlike the results of targeted screening, the HRMS intra-site variability was lower than its inter-site variability. Unknown substances were tentatively identified, either characteristic of each site or ubiquitous of all samples.
(Water. vol. 14, n° 2073-4441, pp. 22 p., 01/01/2022)
GERS-LEE, LEESU, ENPC, UPEC UP12, LSCE, UVSQ, INSU - CNRS, CNRS, DRF (CEA), CEA, GEDI, LSCE, UVSQ, INSU - CNRS, CNRS, DRF (CEA), CEA, EPOC, EPHE, PSL, UB, INSU - CNRS, CNRS, TEAM, Cerema