Modélisation hydro-sédimentaire de la rade de Toulon : application à l’étude de la dispersion de radionucléides

L’objectif de ce travail est mettre en place un modèle hydro-sédimentaire de dispersion des radionucléides, comme outil d’aide à la décision suite à une hypothétique contamination marine accidentelle. Appliqué à la Rade de Toulon, il utilise le modèle MARS-3D pour l’étude hydrodynamique et le module MIXSED pour la dynamique des différentes classes de sédiments. Les cas d’application présentés concernent le césium et le plutonium, qui ont des affinités très différentes avec les sédiments fins. Les simulations de rejet, effectuées en fond de baie, montrent une variabilité saisonnière marquée, due aux conditions météorologiques typiques, mais aussi aux conditions de débit et de charge sédimentaire associée du fleuve Las, qui se jette dans la Rade. Ainsi, les simulations par forts vents, qui favorisent la circulation et les échanges de masses d’eau, présentent une diminution rapide des activités dissoutes. Par ailleurs, le Vent d’Est hivernal, qui engendre d’importantes crues du Las et un apport de sédiments à la Rade, favorise le piégeage des radionucléides dans les sédiments de fond, où les deuxtiers de la contamination initiale sont piégés après une simulation de deux mois.

Biodiversité halieutique : impacts de la pêche et des changements climatiques - Conséquences économiques pour les pêcheries

Les actions de recherche synthétisées dans ce document ont été menées en partenariat avec des halieutes, écologues marins, statisticiens, modélisateurs et économistes ; partenaires au sein de l’Ifremer, d’organismes de recherche - IRD, CNRS, Institut National de Recherche Halieutique du Maroc - , et d’Enseignement Supérieur - Université de Bretagne Occidentale, Université du Littoral Côte d’Opale, Ecole Nationale d’Ingénieur de Brest, Université des Antilles et de la Guyane. Ces actions ont permis de consolider une communauté pluri-disciplinaire nationale pour aborder les questions de l’analyse intégrée et de la modélisation à l’échelle écosystémique de la durabilité écologique et économique de l’exploitation des ressources halieutiques dans un contexte climatique changeant. Elles ont permis par ailleurs une première application formelle significative au sein de l’Ifremer, de l’approche écosystémique des pêches en contexte tropical (Guyane) et la formalisation du concept de "Biodiversité Halieutique". Les méthodes d’analyse utilisées ont en premier lieu été développées pour le cas du plateau continental du Golfe de Gascogne. Ces méthodes ont ensuite été étendues et appliquées à d’autres plateaux continentaux dont les caractéristiques étaient très différentes en termes climatique, de fonctionnement physique, bio-géographique, d’exploitation halieutique, économique et de gestion de la pêche : au Maroc dans la zone sous influence d’un up-welling, et en Guyane sous l’influence de l’estuaire de l’Amazone. Des actions lancées en 2009 et en 2010, reprennent ces méthodes pour des cas d’application à un autre plateau continental, dans la région tropicale du nord de l’Australie, et pour des cas en zones littorales, en Guyane et aux îles Salomon. Les principaux résultats obtenus sont i) l’identification de changements dans la structure des peuplements de poissons de fond : l’analyse de l’évolution temporelle des caractéristiques des peuplements de fond notamment en terme de taille individuelle, de niveau trophique, d’affinité thermique des espèces (origine biogéographique) a montré l’existence d’effets conjoints de la pêche (sur-exploitation et effets écosystémiques) et des changements climatiques, en région tempérée comme en région tropicale ; ii) l’identification de changements dans la structure en espèce des débarquements des pêcheries à l’échelle des dernières décennies, ainsi que la diminution de leur valeur économique totale, à la fois conséquence des changements dans les peuplements mais conséquence aussi des changements intervenus dans les marchés internationaux des produits de la mer ; iii) Le poids des différents facteurs (pêche, climat, marchés…) est variable selon les cas d’étude, mais ceux qui sont décrits ici sont ceux, communs aux différents systèmes, qui semblent prépondérants ; iv) l’adaptation de modèles existants ainsi que le développement de nouveaux modèles maintenant opérationnels, depuis des échelles permettant une utilisation en terme d’expertise et de recommandation de gestion des pêcheries à court terme, jusqu’à des échelles permettant des projections exploratoires à long terme visant à comprendre les effets conjoints du climat, de la pêche et des marchés.

Etude pilote des apports en contaminants par la Seine : niveaux de contamination, variations saisonnières et flux d'éléments traces a poses en 1990 et 1991

Le présent rapport constitue une première présentation des résultats de l'Etude pilote des apports en contaminants par la Seine. Il est consacré aux métaux et à l'arsenic et traite de leurs niveaux de concentration, de leurs variations saisonnières et des flux à l'estuaire. Il comporte des fiches-annexes qui contiennent les méthodes de prélèvement, de filtration et de dosage ainsi que des résumés des résultats. A partir des conclusions, des recommandations sont faites quant aux méthodes à privilégier pour tirer les meilleurs enseignements du suivi des contaminants métalliques et de l'arsenic à la limite amont de l'estuaire de la Seine. Les données contenues dans ce rapport ont été produites par la Cellule de lutte contre la pollution (Service de navigation de la Seine), le laboratoire Chimie des contaminants et modélisation (IFREMER) et le Laboratoire municipal et régional de Rouen.

Bases génétiques de la différenciation adaptative en milieu anthropisé chez Macoma balthica, un bivalve marin à fort flux génique

Dans un contexte environnemental anthropisé, fragmenté et soumis à un changement climatique rapide, l’appréhension des processus d'adaptation locale des organismes marins par l'étude de zones de contact entre taxa proches constitue une approche privilégiée. Dans ces zones, des génotypes hybrides persistent malgré un état de maladaptation liée à des incompatibilités génétiques endogènes et/ou des barrières exogènes. L'histoire biogéographique complexe de la telline baltique Macoma balthica fait émerger quatre zones hybrides européennes, dont l'une, localisée autour de la Pointe Finistère (France), est le résultat d’un contact entre deux stocks génétiques ayant divergé en allopatrie. Ces divergences sont susceptibles de rompre la coadaptation entre génomes nucléaire et mitochondrial en raison de l'émergence d'incompatibilités mitonucléaires (MNIs). Ainsi, les sous-unités protéiques des cinq complexes de la chaine OXPHO sont codées à la fois par des gènes nucléaires et mitochondriaux, et une coévolution intergénomique étroite est requise pour maintenir la production énergétique cellulaire. De précédentes données de transcriptomique dévoilent de probables MNIs chez M. balthica au niveau des complexes respiratoires I et V, Afin d’apporter des éléments de compréhension aux mécanismes de maintien des zones hybrides dans un contexte de pression anthropique, le présent travail se propose de tester l'hypothèse de putatives MNIs dans cette zone de contact. Pour cela, (i) six mitogénomes correspondant à cinq lignées haplotypiques divergentes en Europe ont été séquencés et l'architecture génomique a été étudiée conjointement à une cartographie des mutations des 13 gènes mitochondriaux, (ii) le niveau de transcription de 5 gènes nucléaires et 8 gènes mitochondriaux (complexe I à V) des individus hybrides a été comparé à celui des lignées parentales après détermination du statut d'hybridation de chaque individu (six populations françaises). A défaut d'apporter des éléments de réponses concrets quant à l'existence de MNIs chez M. balthica, et ses répercussions évolutives en terme de dépression d'hybridation, ce travail constitue un tremplin vers une étude approfondie de la zone hybride française en développant de nouveaux outils moléculaires, et de solides techniques expérimentales pour la conduite de futurs croisements artificiels.

ECOSCOPA. Evaluer la qualité des écosystèmes conchylicoles en lien avec les pressions climatiques et anthropiques. Rapport annuel campagne 2015

Le réseau ECOSCOPA, co-financé par la DPMA, a pour objectif de développer un outil permettant de mesurer, à plusieurs échelles, des paramètres environnementaux et biologiques en lien avec la croissance et la survie d’huîtres creuses en élevage. Sur l’année 2015 et afin de préparer de façon concertée ce projet, il a été proposé dans un premier temps de renforcer la synergie existante entre les réseaux RESCO et VELYGER afin de disposer d’un suivi proactif du cycle complet de production de l’huître (incluant le captage, la croissance, la reproduction, les éventuelles mortalités) à partir d’animaux communs sur différents sites ateliers, en lien avec l’acquisition de descripteurs environnementaux et physiologiques susceptibles d’influencer chacune de ces traits de vie. En complément du fonctionnement des réseaux VELYGER et RESCO II, le projet ECOSCOPA a donc pris en charge le dispositif de déploiement et de suivi bimensuel d’huîtres sentinelles sur 6 sites (Arcachon, Marennes Oléron, Baie de Bourgneuf, Rade de Brest, Etang de Thau, Rivière de Pénerf). Plus précisément, ECOSCOPA a suivi les paramètres biologiques de survie et de croissance, sur ces six sites ateliers. Les huîtres sentinelles(identiques à celles utilisées par le réseau RESCO II) correspondant à 3 classes d’âge d’huîtres creuses (« 6 mois », « 18 mois » et « 30 mois ») ont été déployées et suivies de manière synchrone sur l’ensemble des sites, selon le même calendrier que celui établie pour RESCO II. Les descripteurs environnementaux ont été obtenus grâce à des enregistrements en haute fréquence de la température, de la pression et de la salinité, réalisés sur l'ensemble des 6 sites au moyen de sondes SMATCH permettant la transmission en temps réel de ces paramètres sur un serveur dédié. La totalité des sites ateliers équipés avec ce type de sondes, en complément des sondes de type STPS prévues par le réseau RESCO II, apermis d'assurer une prise de données sans discontinuité pendant les opérations d'entretien.Les données sur les populations phytoplanctoniques ont été acquises grâce aux points de suivi du réseau REPHY là où ces points existent. Des prélèvements additionnels ont été réalisés dans le cas contraire via des partenaires extérieurs. Enfin, des descripteurs physiologiques ont été acquis dans cette étude afin de qualifier le statut physiologique de l’huître en lien avec les variations de l’environnement. Plus précisément, une étude spécifique permettant d’approfondir les résultats acquis dans le cadre de l’expérimentation PHYSITU en 2014, a été réalisée. En effet, dans cette étude, des mesures d’expression de gènes impliqués dans la réponse des naissains aux mortalités ont été réalisées afin de qualifier l’évolution du statut physiologique de l’huître avant, pendant, et après les mortalités. Cette action a permis, entre autre, d’identifier 4 gènes d’intérêt, dont l’expression varie significativement selon les périodes avant et après mortalité. L’action ECOSCOPA a donc pris en charge la poursuite de cette étude afin de tester l’intérêt de ces marqueurs en tant qu’indicateur précoce de la réponse de l’huître face aux agents pathogènes, et de valider si ces marqueurs pourraient être utilisés à plus large échelle pour la surveillance de la qualité des écosystèmes côtiers.

Observer, Analyser et Gérer la variabilité de la reproduction et du recrutement de l’huître creuse en France : Le Réseau Velyger. Rapport annuel 2015

La conchyliculture, et principalement l’élevage de l’huître creuse, Crassostrea gigas, constitue la principale activité aquacole française. Cette activité repose, en grande partie, sur le recrutement naturel de l’espèce qui assure 60 à 70% des besoins en jeunes huîtres (naissain) : cette activité de collecte s’appelle le captage. Les deux principaux centres de captage en France sont les bassins d’Arcachon et de Marennes-Oléron. Or, depuis une dizaine d'années, sur le bassin d'Arcachon, le captage devient très variable: à des années de captage nul (par exemple 2002, 2005, 2007) ou faible (2009, 2010, 2011) succèdent des années excellentes voire pléthoriques (2003, 2006, 2008, 2012, 2014). A Marennes-Oléron, cette variabilité existe, mais s’avère beaucoup moins marquée. En outre, à la faveur du lent réchauffement des eaux, le captage peut désormais se pratiquer de plus en plus vers le nord. Ainsi, la baie de Bourgneuf, mais aussi la rade de Brest sont devenues, depuis quelques années, des secteurs où un nombre croissant d’ostréiculteurs pratiquent le captage avec succès, mais avec, là aussi, des irrégularités dans le recrutement qu’il convient de comprendre. Enfin, depuis la crise des mortalités de 2008, il se développe aussi sur la lagune de Thau une volonté de pratiquer le captage. Afin de mieux comprendre les facteurs de variations du captage, l’Ifremer a mis en place, à la demande du Comité National de la Conchyliculture, un réseau national de suivi de la reproduction : le Réseau Velyger. Créé en 2008 sur financements européens et financé désormais par la Direction des Pêches Maritimes et de l’Aquaculture, ce réseau apporte, chaque année, sur les écosystèmes cités précédemment, une série d’indicateurs biologiques (maturation, fécondité, date de ponte, abondance et survie larvaire, intensité du recrutement, survie du naissain) dont l’analyse croisée avec des indicateurs hydrologiques et climatiques permet progressivement de mieux appréhender les causes de variabilité du recrutement de l’huître creuse en France, modèle biologique et espèce clé de la conchyliculture française. Ce rapport présente donc les résultats 2015 de ce réseau d’observation et fait appel, pour la partie hydro-climatique, à des données acquises par d’autres réseaux régionaux et nationaux. Il détaille et analyse par site toutes les caractéristiques du cycle de reproduction de l’huître creuse : maturation et fécondité des adultes, période de ponte, abondance et survie des larves, intensité du captage et mortalités précoces. Il fournit ensuite une interprétation et une synthèse des résultats 2015 à la lueur des résultats des années antérieures. Ainsi, pour l’année 2015, on retient les faits majeurs suivants : • Sur le plan hydro-climatique, cette année se caractérise par un hiver doux et un printemps dans les normales, suivis d’un été là aussi très proches des normales à quelques exceptions près : l’étang de Thau affiche tout au long de l’été des températures largement excédentaires. Compte tenu d’une pluviométrie là aussi proche des normales, les concentrations en phytoplancton sont restées à un niveau moyen de la rade de Brest aux pertuis charentais et plutôt déficitaires dans le bassin d’Arcachon et la lagune de Thau. • En termes de biologie, ces conditions hydro-climatiques se sont traduites, chez les populations d’huîtres adultes, par des indices de condition, proxy de la fécondité, généralement proches des moyennes, avec toujours l’existence d’un gradient nord-sud observé chaque année, corrélativement à la concentration en phytoplancton. En outre, l’absence d’excédent thermique au printemps et en début d’été n’a pas permis de ponte précoce (à l’exception de la lagune de Thau), elle a même été plutôt tardive surtout dans le bassin d’Arcachon. • Sur la façade atlantique, les températures de l’eau lors du développement larvaire des principales cohortes ont été plutôt basses (inférieures à 20°C en rade de Brest et inférieures à 21°C ailleurs) et donc la vitesse de croissance larvaire a été ralentie et la survie amoindrie. Les rendements larvaires ont été effectivement très bas (e.g. 0,002 % à Arcachon). In fine, il y a eu peu de larves grosses dans l’eau, ce qui s’est traduit par un captage faible à modéré. Une exception tout de même : dans la lagune de Thau, les températures caniculaires tout au long de l’été ont permis une concentration moyenne de larves ‘grosses’ modérée (80 larves/1,5m3). Cependant, les méthodes et les techniques de captage sont encore en cours d’optimisation sur ce secteur et cette année, malgré cette présence de larves grosses, le captage est resté faible (< 10 naissains par coupelle à l’automne). • En conséquence, l’année 2015, se caractérise par un captage globalement « faible à modéré » dans tous les secteurs s’échelonnant autour de 10 naissains/coupelle dans la lagune de Thau et en baie de Bourgneuf à plus de 200 naissains/coupelle dans les pertuis charentais. Enfin, à partir de l’ensemble des résultats acquis depuis 2008, ce rapport fournit en conclusion une série de recommandations à prendre en compte pour préserver le captage dans les années à venir.

Directive Cadre sur l’Eau : les pressions anthropiques et leur impact sur les indicateurs de l’état écologique des masses d’eau littorales de la façade Manche-Atlantique. Synthèse bibliographique

Within the European water framework directive (WFD), the status assessment of littoral waters is based both on the chemical quality and on the ecological quality of each water body. Quality elements enabling to assess the ecological status of a water body are, among other things, biological quality elements (phytoplankton, macroalgae, angiosperms, benthic invertebrates, fish), for each of which the member states have developed quantitative indicators. This document is one of the deliverables of a multi-annual study intended to characterize the sensitivity of these biological indicators towards the various anthropogenic pressures exerted on the French Atlantic and Channel coast: ultimately, the goal is to establish a quantitative and predictive relationship, statistically robust, between the WFD indicators used along the French channel and Atlantic coastline, and various anthropogenic pressures acting on these coasts. The aim of the WFD is indeed to restore or maintain a good chemical and biological quality of coastal waters, and thus to limit the impact of human activities potentially responsible for the degradation of ecosystems. This understanding of the linkages and interactions existing between anthropogenic pressures and ecological status of water bodies is therefore essential to identify priorities for action (challenges, substances ...), prioritize actions to implement within restoration programs (technical, fiscal, financial), but also to be able to communicate constructively and persuasively in talks between managers and the various stakeholders of coastal regions. Using the DPSIR methodology, this literature analysis has permitted to identify, for each WFD biological quality element (except fish), which pressures (or pressure types) are potentially relevant in the light of their impact on the indicators of the ecological status of water bodies. Some metrics and indicators of anthropogenic pressures used in the literature to characterize the sensitivity of the biological quality elements, within quantitative approaches, were also identified. It is also clear from this review that the biological quality elements can be particularly sensitive to intrinsic environmental conditions, and therefore to certain changes related to natural phenomena occurring at large scales (e.g. climate change, paroxysmal climate episode...). Therefore, when one is interested in the sensitivity of biological indicators to different anthropogenic pressures, two factors can complicate the analysis and are likely to weaken the resulting statistical relationships: on the one hand, the variability of biological responses depending on the natural context and, on the other hand, interactions (so called synergistic effects) between different types of anthropogenic pressures and the alterations they can generate.

Intérêt biogéographique de la côte basque rocheuse

During recent decades, works on rocky shore biodiversity have been multiplied in the southern part of the Bay of Biscay and more precisely on intertidal and subtidal area were communities present a great interest. Necessity of conservation of coastal habitats and their communities and a growing pressure on coastal environments explain awareness of services provided by these ecosystems. Those communities are very sensitive to water quality change. Moreover, since the beginning of the XXI century various European directives require a good ecological status of coastal waters and conservation of their communities : Water Framework Directive (WFD), Marine Strategy Framework Directive (MSFD) and conservation of habitats with Directive Habitat Fauna and Flora (DHFF).... Integrated environmental status assessment approach is needed for this requirement in front of specific component at the regional scale of the Bay of Biscay. This analyze, at this regional scale, bring a particular interest to follow some biological groups in front of their ecological sensitivity. Among them, some example are listed like algae, invertebrate as species of mollusc opistobranch and fishes of the family blennidae are targets of interest for future monitoring. The biogeographic specificity of species of these groups is to present strong ecological requirements, in a trophic point of view for example, as well as boundary in local distribution in the southern part of the Bay of Biscay. Thus, monitoring of their distribution and abundance should be a relevant indicator of environmental change. If the presence of individuals is relatively easy to implement, monitoring in terms of abundance are more complex to develop to obtain representative data in coastal areas. The mobile character of the individual and their high location variability based on fluctuating environmental conditions is a challenge that needs to be considered. Interest concerns both the development of their number and their migration to the north for species in northern limit, and/or disappearance for species in southern distribution limits. Moreover, acquisition of knowledge on the taxonomy of local species is a way to improve biodiversity knowledge and assessment of global change as climatic change.

Influence des conditions hydrométéorologiques sur les flux et bilans sédimentaires en estuaire de Seine

La dynamique sédimentaire à l’embouchure de l’estuaire de Seine est principalement contrôlée par les forçages hydrométéorologiques (débit, vent, vagues, marée) et les fortes pressions anthropiques (endiguement, dragage, clapage). La compréhension et la quantification de la dynamique des flux sédimentaires en suspension (sable/vase) est un enjeu majeur, autant d’un point vu écologique (ex. turbidité, envasement) que financier (ex. gestion des chenaux de navigation). La mise en place de réseaux de mesure in situ permet une meilleure compréhension de la dynamique sédimentaire de l’estuaire, mais leur caractère local rend difficile toute estimation des flux et bilans sédimentaires. Pour répondre à ces questions, cette étude s’appuie sur la modélisation numérique, validée par de nombreuses séries de mesures in situ, afin de quantifier les flux et bilans sédimentaires à différentes échelles caractéristiques de temps et d'espace. Les concentrations simulées dans la zone d'extension du bouchon vaseux sont du même ordre que les observations et leur dynamique associée aux différentes phases et cycles de la marée, ainsi qu'au cycle hydrologique, est satisfaisante. L’analyse des flux résiduels et bilans sédimentaires aux échelles annuelle et trimestrielle a permis d’identifier un schéma de circulation à l’embouchure de l’estuaire et de quantifier l’importance du forçage hydrologique (crue/étiage) sur les échanges sédimentaires. Enfin, ce travail se poursuivra par l’étude de ces flux et bilans pour différents scénarios hydrométéorologiques contrastés.