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Aspects écologiques et physiologiques de la restauration des récifs coralliens : transplantation de coraux de culture sur un récif dégradé

Horoszowski, Yael (2009). Aspects écologiques et physiologiques de la restauration des récifs coralliens : transplantation de coraux de culture sur un récif dégradé. Mémoire. Rimouski, Québec, Université du Québec à Rimouski, Institut des sciences de la mer de Rimouski, 159 p.

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Résumé

RÉSUMÉ : Les récifs coralliens, classés parmi les écosystèmes les plus productifs et biodiversifiés au monde, protègent les zones côtières limitrophes contre l'érosion, jouent un rôle économique de premier plan pour les populations humaines et fournissent une source importante de protéines à des centaines de millions d'individus. Les activités anthropogènes ont réduit considérablement la capacité des récifs à faire face aux perturbations naturelles et ont mené à une dégradation substantielle de cet écosystème au cours des dernières décennies. L'échec des actions traditionnelles a montré qu~ la restauration active est devenue maintenant inévitable afin d'entraver le déclin des récifs et d'assurer la persistance de cet habitat. Dans le but d'améliorer les pratiques de restauration active et de surmonter certains inconvénients des méthodes traditionnelles, un nouveau concept, le "Jardinage du Récif Corallien", a été proposé. Inspiré de la sylviculture, cette méthode se présente en deux étapes: 1) la génération et la culture de grandes quantités de minuscules fragments de coraux ou de larves dans une pouponnière à corail, 2) la transplantation de ces colonies, une fois adultes, sur des zones de récif dégradé. La réalisation de la première étape de cette méthode à Eilat (sur le bord de la Mer Rouge, en Israël), dans le but d'examiner si ce concept de Jardinage pouvait être mis en application, a été effectuée avec succès et a eu pour résultat la génération d'un nouveau stock de coraux disponibles pour la restauration. Ceci a permis de démarrer la seconde étape de cette méthode, à Eilat également. 554 colonies de Stylophora pistillata et de Pocillopora damicornis issues de la pouponnière ont été transplantées sur cinq massifs coralliens dénudés du récif d'Eilat, afin d'évaluer la faisabilité de l'utilisation de colonies coralliennes issues de pouponnière pour la transplantation. La transplantation a été divisée en deux activités principales, la préparation des transplants en pouponnière, d'une part, et le transfert et la fixation des colonies sur le site étudié, d'autre part. La phase de préparation a été mise en oeuvre avec l'aide de treize bénévoles et a duré une semaine. Le transfert des coraux de culture vers la zone à restaurer et leur fixation sur les massifs coralliens par cinq plongeurs a été terminée en deux semaines. Un suivi de 17 mois a révélé que les deux espèces ont la capacité de s'intégrer dans le nouveau milieu que constitue un récif dégradé. L'étape de pouponnière précédant la transplantation sur récif dégradé a permis de réduire le stress initial du à leur transfert ou à la transplantation elle-même. Les transplants de P. damicornis ont montré une forte capacité d'adaptation aux conditions rudes de l'habitat naturel. Leur taux de survie, de 77,8% ±2,9% après 17 mois, ne différait pas de façon déterminante de celui des colonies naturelles; la proportion des colonies transplantées souffrant de mort tissulaire partielle, ainsi que l'ampleur de la perte de tissu par colonie, étaient comparables à celles des colonies locales. De plus, la prédation des poissons corallivores sur P. damicornis n'excédait pas celle sur les colonies naturelles témoins. Les transplants de S. pistillata se sont avérés moins performants que ceux de P. damicornis face à cet environnement difficile. Leur taux de survie, de 52,2% ±5,7% après 17 mois, était significativement plus faible que celui des colonies naturelles. La mort tissulaire partielle était courante chez les colonies de S. pistil/ata sur le site restauré. Néanmoins, parmi les colonies souffrant de ce syndrome, la proportion de transplantées surpassait celle de colonies naturelles. Il en allait de même de l' importance de la perte de tissu par colonie. Durant les premiers mois qui ont suivi la transplantation, les colonies de S. pistillata issues de pouponnière ont été sévèrement attaquées par les poissons, attaques dont le nombre a diminué avec le temps . pour atteindre une valeur comparable aux niveaux des colonies témoins au bout de 4 mois. Après avoir passé 16 mois sur le récif naturel, les colonies de S. pistillata transplantées montraient un nombre de zooxanthelles par unité d'aire plus faible que les colonies témoins en pouponnière. La concentration totale de chlorophylle par cellule de zooxanthelle ne présentait cependant aucune variation. Par contraste avec les colonies à croissance naturelle sur le site restauré, les transplants de S. pistillata ont contribué à la reproduction corallienne locale en libérant un nombre important de larves planula. Durant cette étude, nous avons enregistré un taux de détachement de colonies 3 et 10 fois plus important respectivement pour les transplants de S. pistillata et de P. damicornis, en comparaison avec les colonies témoins naturelles. Le taux de croissance des deux espèces transplantées n'a pas été influencé par la transplantation car il est resté identique au taux de croissance élevé des colonies conservées dans la pouponnière à corail. Les deux espèces ont créé de nouveaux espaces de vie sur le récif, de nouvelles niches écologiques, qui ont été utilisées par des invertébrés associés aux coraux. Le nombre de décapodes Trapezia et d'annélides Spirobranchus comptés dans les transplants, ainsi que le pourcentage de colonies transplantées où ces invertébrés élisaient domicile ont augmenté avec le temps. Néanmoins, davantage de colonies de transplants de P. damicornis que de colonies de S. pis tilla ta ont été colonisées par les invertébrés associés aux coraux et les premières ont abrité un plus grand nombre de ces invertébrés. Des décapodes Alpheus ont également colonisés les transplants de P. damicornis. 5 mois après la transplantation, de nouveaux bivalves Lithophaga ont été remarqués sur les deux espèces de coraux. Ces deux espèces ont ainsi stimulé la faune récifale par leurs capacités d'ingénieurs écologiques. Nous en concluons que cette nouvelle méthode peut offrir une alternative aux pratiques traditionnelles. Une pouponnière de corail présente l'avantage certain de produire, en peu de temps, un grand nombre de colonies en bonne santé capable de prospérer, de croître et de se reproduire dans des zones dégradées. Toutes les colonies transplantées survivantes ont constitué un accroissement net de la population du récif dégradé car, issues de pouponnière, aucune d'entre elles n'a été prélevée sur la nature. Nous proposons quelques directives pouvant permettre aux praticiens d'obtenir une restauration réussie. Nos résultats suggèrent que l'utilisation des espèces de coraux branchus a des avantages supplémentaires à une simple restauration de la communauté corallienne en zones dégradées. Les capacités d'ingénieurs écologiques de ces espèces sont un avantage important pour la restauration de l'ensemble de l'écosystème du récjf corallien. -- ABSTRACT : Coral reefs, one of the most productive and diverse ecosystems on earth, not only protect adjacent costal areas from erosion, but also serve as an economical assess for human populations, providing as ,well a major source of protein to hundreds of million of people. Anthropogenic activities have greatly reduced the reefs' ability to cope with natural disturbances and have led to a severe degradation of this ecosystem during the past few decades. The failure of traditional acts have clarified that active restoration measures are now crucial to impede the reefs' further decline and to ensure the persistence of this habitat. With the aim of improving active restoration practices and overcoming disadvantages of the traditional methods, a new concept, "Gardening Coral Reefs", has been proposed. Inspired from silviculture, this concept consists of two steps: 1) generating and culturing of large pool of minute coral fragments or coral larvae in a coral nursery, 2) transplanting these colonies, when grown up, in degraded reef sites. In order to test the applicability of the Gardening concept the first step of the method was applied successfully in Eilat (Red Sea, Israel) and has resulted in the generation of a new coral stock for the purposes of restoration. This has permitted to initiate the second step of the method in Eilat. By transplanting 554 nursery-grown Stylophora pistil/ata and Pocillopora damicornis colonies onto five denuded knolls in Eilat's reef, we evaluate the feasibility of using nursery-grown coral colonies for coral transplantation. The transplantation act was divided into two major activities, in-nursery preparation of the transplants and transfer and attachment of the colonies at the study site. The preparation phase was carried out with the help of 13 volunteers and lasted one week. The transfer of the farmed corals to the restoration site and their attachment on the knolls by 5 SCUBA divers were completed within two weeks. Seventeen months of monitoring revealed that both species have the capacity to acclimate to the new environrnent in a degraded reef. The nursery phase priOf to transplantation was successful in diminishing any initial stress to the transplants due to their transfer or to the transplantation act. P. damicornis transplants showed high adaptability to the harsh conditions at the natural habitat. Their survival, 77.8±2.9% after 17 months, did not differ significantly from naturally growing colonies. The proportion of colonies suffering from partial tissue death and the average magnitude of the tissue loss per colony . were comparable with local colonies. The fish . predation on P. damicornis transplants did not exceed that ·of the natural colonies. S. pistillata transplants showed lower performance than P. damicornis transplants once faced with the harsh conditions of the natural habitat. Their survival, 52.2±5.7% after 17 months, was significantly lower than that of the naturaIlygrowing colonies. Partial tissue death was cornrnon for S. pistillata colonies at the restored site, though the average proportion of transplants suffering from this syndrome was higher than natural colonies as weIl as the magnitude of tissue loss per colony. During the first months after transplantation, the nursed S. pis til/a ta colonies were heavily attacked by fish, attacks that decreased with time and became comparable to the control levels after 4 months. After 16 months at the natural reef, transplanted S. pistillata colonies had lower numbers of zooxanthellae per area unit than the nursery-control colonies. Total chlorophyll concentrations per zooxanthella cell, however, showed no change. In contrast to the naturally-growing colonies at the restored site, the S. pis tilla ta transplants contributed to the local coral reproduction by liberating significant numbers of planula larvae. A 3 and 10 fold higher detachment was recorded during this study for S. pistil/ata and P. damicornis transplants respectively, in comparison to the natural controls. The growth rates of both transplanted species were not impacted by the transplantation act as they remained identical to the high growth rates of colonies kept. at the coral nursery. Both specie~ created new living space at the reef, ecological niches that were used by coral associated invertebrates. The number of Trapezia decapods and Spirobranchus annelids counted in the transplants as well as the percentage of transplanted colonies recruited by those invertebrates increased with time. Nevertheless, more colonies of P. damicornis transplants were colonized by the coral-associated invertebrates than S. pistil/ata and they housed higher numbers of these invertebrates. Alpheus decapods were also observed settling in P. damicornis transplants. Five months after transplantation new recruits of Lithophaga bivalves were observed on both species. Thus, both S. pis tilla ta and P. damicornis stimulated the reef-associated fauna by their ecological engineering capacity. It is conc1uded that this new methodology can offer an efficient alternative to traditional measures; a coral nursery has clear benefits of providing, in a short time, a large number of physiologically fit colonies capable of thriving, growing and reproducing in degraded areas. AlI of the surviving nursery-grown transplants at a degraded reef area are a net addition to the coral population since none of the new colonies is collected from the wild. We propose sorne guidelines that could help achieving successful restoration by practitioners. Our results suggest that the use of branching species has additional benefits to simply restoring the coral community in degraded areas. The engineering capacity of branching corals is an important advantage for the restoration of the entire coral reef ecosystem.

Type de document: Thèse ou Mémoire (Mémoire)
Directeur de mémoire/thèse: Rinkevich, Buki et Desrosiers, Gaston et Brêthes, Jean-Claude
Informations complémentaires: Mémoire présenté à l'Université du Québec à Rimouski comme exigence partielle du programme de maîtrise ès sciences (M. Sc.) en océanographie. Publié aussi en version papier.
Mots-clés: Recif Corallien Corail Restauration Transplantation Culture Pouponniere
Départements et unités départementales: Institut des sciences de la mer de Rimouski (ISMER) > Océanographie
Déposé par: DIUQAR UQAR
Date de dépôt: 15 févr. 2011 18:35
Dernière modification: 15 févr. 2011 18:37
URI: http://semaphore.uqar.ca/id/eprint/20

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