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 de l'UQAR (Mémoire)
Directeur(trice) de mémoire/thèse :	Rinkevich, Buki et Desrosiers, Gaston et Brêthes, Jean-Claude
Information complémentaire :	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 :	https://semaphore.uqar.ca/id/eprint/20

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