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Étude de la dynamique des populations de Calanus finmarchicus dans l'estuaire et le golfe du St-Laurent (Canada)

Maps, Frédéric (2009). Étude de la dynamique des populations de Calanus finmarchicus dans l'estuaire et le golfe du St-Laurent (Canada). Thèse. Rimouski, Québec, Université du Québec à Rimouski, Institut des sciences de la mer de Rimouski, 254 p.

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Résumé

L'espèce de copépode pélagique Calanus finmarchicus est une espèce ubiquiste qui domine les communautés zooplanctoniques de l'Atlantique au nord du Gulf Stream, du Mid-Atlantic Bight à l'océan Arctique et du coeur des basins océaniques aux plateaux continentaux. Au cours de ce travail de doctorat, l'emploi pertinent de la modélisation numérique en complément d'abondantes données d'abondance et de biomasse a permis de mieux comprendre et quantifier le couplage entre la variabilité des processus physiques et certains aspects critiques de la dynamique des populations de ce copépode dans le système de l'estuaire et du golfe du St Laurent (ESL-GSL). Le golfe du Saint-Laurent (GSL) soutient un écosystème pélagique productif dominé par C. finmarchicus. Afin d'étudier la dynamique de populations de C. finmarchicus dans le GSL pour l'année 1999, nous avons dans un premier temps développé un modèle numérique tri-dimensionnel couplé physique-biologique résumant l'état de nos connaissances du système. Le deuxième chapitre de cette thèse présente les résultats d'un modèle de cycle de vie de C. finmarchicus représentant les propriétés moyennes de la population en regard des taux de production d'oeufs, de mortalité, de développement et de comportement de nage couplé à un modèle de circulation régionale, piloté par des forçages atmosphériques, hydrologiques et océaniques réalistes. En raison des fortes cisailles verticales et horizontales de courant, le comportement de migration s'est révélé essentiel pour reproduire les patrons d'abondance et de distribution observés. Cette étude identifie pour la première fois dans le GSL le « circuit Calanus », composé de structures hydrodynamiques distinctes reliées entre elles par la phénologie et le comportement de nage de C. finmarchicus. Aux échelles régionales et saisonnières, il ressort toutefois de cette étude que le processus de diapause mérite une attention particulière. En effet, afin de survivre à long terme dans cet environnement boréal fortement saisonnier, C. finmarchicus dépend d'une phase de diapause pendant laquelle l'espèce échappe aux conditions environnementales hivernales défavorables. Le rôle du métabolisme des lipides semble crucial dans le contrôle de la diapause, et nous présentons donc dans le troisième chapitre de cette thèse un modèle de cycle de vie de C. finmarchicus implémentant une approche mécaniste du contrôle de la diapause basée sur le métabolisme des lipides. Nous avons appliqué le modèle en 1-0 à une colonne d'eau, et nous avons comparé nos résultats à deux années consécutives de données d'abondance des copépodites et de contenu lipidique des CS provenant du nordouest du golfe du Saint-Laurent. Le modèle reproduit une phénologie, des patrons d'abondance et de contenu lipidique de C. finmarchicus réalistes en réponse aux forçages environnementaux. Il génère également des variations inter-annuelles du timing d'entrée en diapause et de la contribution relative des différentes générations au stock en diapause. Nos résultats démontrent ainsi la possibilité d'implémenter au sein d'un modèle de dynamique des populations de C. finmarchicus un mécanisme de contrôle par le métabolisme des lipides de l'entrée et de la sortie de diapause. Au delà de l'efficacité potentielle du processus de diapause au sein de l'environnement du GSL, la variabilité spatio-temporelle à méso-échelle des patrons de recrutement des stades copépodites détermine ultimement la quantité d'individus entrant en diapause, et donc le succès réel de cette stratégie. Or la variabilité spatio-temporelle des patrons de mortalité des premiers stades de développement de C. finmarchicus pourrait influencer fortement le succès de recrutement des stades suivants. Nous présentons donc dans le quatrième chapitre de cette thèse des observations décrivant la climatologie saisonnière et les patrons spatiaux de mortalité et de recrutement des premiers stades de C. finmarchicus dans l'estuaire et le golfe du Saint-Laurent, respectivement. Les patrons de recrutement des stades nauplii N3 ou N6 dictent respectivement les patrons d'abondance de nauplii N4-6 (ESL) ou copépodites Cl-2 (GSL). Or ils sont essentiellement liés aux patrons de survie durant le développement des oeufs à N3 ou N6 qui montrent des variations saisonnières et spatiales importantes, le plus souvent indépendantes des patrons de production d'oeufs. Un modèle de régression multiple démontre les effets opposés de la biomasse phytoplanctonique et de l'abondance des femelles dans le contrôle de la mortalité, illustrant l'impact bénéfique d'une forte biomasse phytoplanctonique sur la survie, que ce soit par une relaxation du cannibalisme ou de la mortalité par inanition. Une analyse de modélisation démontre l'impact des différentes formulations des taux de mortalité sur l'amplitude et le timing du recrutement vers les derniers stades nauplii. Nos simulations suggèrent de plus que la température n'est pas déterminante pour les patrons de survie des stades, en raison de son impact général inverse sur le développement. Notre étude insiste ainsi sur l'importance de représenter de façon mécaniste la mortalité et la survie dans les modèles numériques de dynamique des population de C. finmarch icus. L'ensemble des travaux entrepris au long de ce doctorat visaient à améliorer la description mécaniste des processus fondamentaux du cycle de vie de C. finmarchicus. Or dans le contexte des changements climatiques appréhendés, les résultats présentés dans cette thèse permettront d'identifier les zones optimales, sub-optimales et néfastes de variation des variables environnementales pour C. finmarchicus dont la présence pérenne repose sur des patrons de circulation, de température, de production primaire et de mortalité relativement prévisibles et récurrents.

Type de document: Thèse ou Mémoire (Thèse)
Directeur de mémoire/thèse: Zakardjian, Bruno
Co-directeur(s) de mémoire/thèse: Plourde, Stéphane
Informations complémentaires: Thèse présentée à l'Université du Québec à Rimouski comme exigence partielle du programme de doctorat en océanographie. Publié aussi en version papier.
Mots-clés: Calanus Finmarchicus Calanide Dynamique Population Golfe Estuaire Saint-laurent
Départements et unités départementales: Institut des sciences de la mer de Rimouski (ISMER) > Océanographie
Déposé par: DIUQAR UQAR
Date de dépôt: 08 févr. 2011 19:34
Dernière modification: 08 févr. 2011 19:36
URI: http://semaphore.uqar.ca/id/eprint/102

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