Distribution et fonction du mésozooplancton dans le premier kilomètre de l'océan global
| Type | : | AP |
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| Nature | : | Production scientifique |
| Au bénéfice du Laboratoire | : | Oui |
| Statut de publication | : | Publié |
| Année de publication | : | 2021 |
| Type de thèse | : | Thèse de Doctorat |
| Date | : | 20/07/2021 |
| Nombre de pages | : | - |
| Directeur de thèse | : | Lars Stemmann, Kissao Gnandi |
| Université | : | Sorbonne Université |
| Département académique | : | |
| Auteur | : | SOVIADAN Dodji,yawouvi |
| DOI | : | - |
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| Abstract | : | Résumé Le plancton joue un rôle majeur dans le cycle du carbone, il constitue l'essentiel de la biomasse pélagique dont la variabilité affecte directement les changements globaux. Le plancton désigne l'ensemble des plantes et animaux aquatiques qui dérivent au gré des courants. La communauté mésopélagique est rarement étudiée en raison des difficultés d'échantillonnage et des efforts d’identification taxonomique. L'expédition Tara Océans et la technique d'imagerie du zooplancton développée au Laboratoire d'Océanographie de Villefranche sur Mer ont permis dans le cadre de ce travail d'avoir accès à une base de données globale du zooplancton de la surface en profondeur et de même que leurs mesures morphologiques qui permettent 1) d'avoir la structure globale du mésozooplancton dans l'océan global de la surface jusqu’à la couche mésopélagique, 2) d'étudier la structure en taille du mésozooplancton et des particules avec les données de l'expédition Tara Océans élargies ensuite aux campagnes de Geomar et Malaspina avec les crustacés des zones tropicales et 3) de calculer les taux physiologiques pour estimer leur contribution aux budget de carbone dans l’océan. Notre étude est une étape essentielle vers l'établissement d'observations cohérentes de l'abondance, de la biomasse et de la distribution des communautés de zooplancton, ainsi que des estimations des flux verticaux de particules obtenues grâce au système d'imagerie. Nous montrons que les facteurs clés de la structure des communautés mésozooplanctoniques épipélagiques à l'échelle mondiale sont la température, la composition du phytoplancton, la quantité et la qualité de la matière organique particulaire produite. Dans la couche mésopélagique, les principaux facteurs de la structure de la communauté mésozooplanctonique sont la composition du phytoplancton de surface, la concentration des particules, la température et la disponibilité de l'oxygène. Les spectres de taille en biomasse normalisée ou du biovolume normalisé (NBSS) ont été analysés à la fois par leur pente et aussi en utilisant la technique de regroupement en des clusters. Cette technique a l'avantage de prendre en compte les distributions multimodales qui ne sont pas détectées par la pente. La distribution des tailles a montré une organisation spatiale cohérente décrivant le plancton avec la composition de sa communauté et son NBSS. Malgré des différences distinctes entre les sites d'échantillonnage, les variations de l'abondance des taxons et de la distribution des tailles ont été beaucoup plus affectées par la profondeur que par la latitude. Dans les régions tropicales, les NBSS ont clairement démontré une diminution drastique de l'abondance et de la composition des communautés ainsi que de leurs pentes spectrales mais leurs formes ont été moins affectées. Les spectres de taille du biovolume normalisé du zooplancton et des particules ont permis de comparer directement le NBSS du zooplancton et des particules obtenu à partir de l'imagerie numérique, des systèmes oligotrophes aux systèmes eutrophiques. Pour des objets de taille similaire (>500μm), les résultats montrent que les filets sous-estiment significativement les organismes fragiles tels que les rhizaires et que la caméra in situ sous-estime les copépodes ce qui conduit à une estimation de la biomasse en poids sec inférieure à la moitié de celle du total de l’UVP5 (profileur de vision sous-marine) avec une forte variabilité en fonction de la latitude et de la profondeur. Nous montrons que les NBSS calculés pour le zooplancton par les deux instruments ne concordent qu'aux endroits où les copépodes dominent, c'est-à-dire dans les océans tempérés et polaires. En considérant les crustacées tropicaux des échantillons de l’expédition Tara Océans, Geomar et Malaspina nous avons montré l’existence de cinq types de communautés de crustacés associées à des conditions environnementales distinctes que nous regroupant en deux ensembles suivant les numéros des clusters: les NBSS des environnements riches de surface (3), riche en mésopélagique supérieur (4) et pauvre en mésopélagique inférieur (1) et NBSS des zones mésopelagiques oligotrophes (2) et des zones à minimum d’oxygène ou OMZs (5). En surface, plus de 90% du carbone organique particulaire (POC) serait utilisé par les procaryotes et le zooplancton non crustacé. Dans la couche mésopélagique, bien que les apports en carbone ne couvrent pas la totalité des besoins en respiration des crustacés entre 50-200m, on observe une augmentation du flux sortant à 500m suggérant une ressource non limitante entre 200-500m. Ce résultat est à approfondir en tenant compte de la communauté entière du zooplancton et de l’activité des procaryotes et des mécanismes d’advection. Abstract Plankton plays a major role in the carbon cycle and constitutes the bulk of the pelagic biomass, the variability of which directly affects global changes. Plankton refers to all aquatic plants and animals that drift with the currents. The mesopelagic community is rarely studied due to sampling difficulties and taxonomic identification efforts. The Tara Oceans expedition and the zooplankton imaging technique developed at the Laboratoire d'Océanographie de Villefranche sur Mer have enabled us to have access to a global database of zooplankton from the surface to one kilometre below the surface, as well as their morphological measurements, which make it possible to 1) obtain the global structure of the mesozooplankton in the global ocean from the surface to the mesopelagic layer, 2) study the size structure of mesozooplankton and particles with the data from the Tara Oceans expedition extended with the Geomar and Malaspina campaigns with crustaceans from the tropics and 3) to calculate the physiological rates to estimate their contribution to the carbon budget in the ocean. Our study is an essential step towards establishing consistent observations of the abundance, biomass and distribution of zooplankton communities, as well as estimates of vertical particle fluxes from imaging systems. We show that the key factors in the structure of epipelagic mesozooplankton communities on a global scale are temperature, phytoplankton composition, and the quantity and quality of particulate organic matter produced. In the mesopelagic layer, the main factors in mesozooplankton community structure are surface phytoplankton composition, particle concentration, temperature and oxygen availability. The normalized biomass size spectra (NBSS) were analysed both by their slope and also using a clustering method. This technique has the advantage of taking into account multimodal distributions that are not detected by the slope. The size distribution showed a consistent spatial distribution describing the plankton with its community composition and NBSS. Despite distinct differences between sampling sites, variations in taxon abundance and size distribution were much more affected by depth than by latitude. In tropical regions, NBSS clearly showed a drastic decrease in community abundance, composition and spectral slopes, but their shapes were less affected. Normalized size spectra of zooplankton and particle biovolume allowed direct comparison of zooplankton and particle NBSS obtained from digital imaging from oligotrophic to eutrophic systems. For objects of similar size (>500μm), the results show that nets significantly underestimate fragile organisms such as rhyzarians and that the in-situ camera underestimates copepods, leading to a dry weight biomass estimate of less than half that of the total UVP5 (Underwater Vision Profiler) with high variability with latitude and depth. We show that the NBSS calculated for zooplankton by the two instruments agree only where copepods dominate, i.e. in the temperate and polar oceans. Considering tropical crustaceans from the Tara Oceans, Geomar and Malaspina expedition samples we showed the existence of five types of crustacean communities associated with distinct environmental conditions that we grouped into two sets according to groups numbers: NBSS of rich surface environments (3), rich upper mesopelagic (4) and poor lower mesopelagic (1) and NBSS of oligotrophic mesopelagic zones (2) and oxygen minimum zones (5). At the surface, more than 90% of the POC would be used by prokaryotes and non-crustacean zooplankton. In the mesopelagic layer, although the carbon input does not cover all the respiratory needs of crustaceans between 50-200 m, an increase in the outflow at 500 m is observed, suggesting a non-limiting resource between 200-500 m. This result needs to be further investigated taking into account the whole zooplankton community and the activity of prokaryotes and advection mechanisms. |
| Mots-clés | : | - |
| Commentaire | : | Financeur : Fondation TARA Jury: - Pr. Benoît Sautour Université de Bordeaux, France - Pr. Jean-Louis JAMET Université Toulon, Fance - Dr. Jean-Baptiste Romagnan IFREMER, Nantes, France - MCF-HDR Leo Berline MIO Campus de Luminy, France - Pr. Lars Stemmann LOV-Institut de la Mer de Villefranche, France - Pr. Kissao Gnandi Laboratoire Géosciences Environnementales, Togo - Pr. Eric Thiebaut Station Biologique de Roscoff, France |
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Soviadan DY (2021) Distribution et fonction du mésozooplancton dans le premier kilomètre de l'océan global. Sorbonne Université
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