Étude du régime alimentaire du sébaste (Sebastes sp.) dans le golfe du Saint-Laurent : utilisation complémentaire de trois approches méthodologiques

Brown-Vuillemin, Sarah (2023). Étude du régime alimentaire du sébaste (Sebastes sp.) dans le golfe du Saint-Laurent : utilisation complémentaire de trois approches méthodologiques. Thèse. Rimouski, Université du Québec à Rimouski, Institut des sciences de la mer de Rimouski (ISMER), 223 p.

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Résumé

RÉSUMÉ : Depuis environ une décennie, un réchauffement des masses d’eau, une diminution de l’abondance des espèces d’eau froide et une augmentation rapide de la biomasse du sébaste, avec principalement Sebastes mentella, sont constatés dans le golfe du Saint-Laurent (GSL). Avec l'arrivée consécutive de trois cohortes importantes en 2011–2013, le retour fulgurant du sébaste constitue un évènement déstabilisateur pour l’écosystème et le secteur halieutique du GSL. En particulier, ce retour entraîne des incertitudes concernant le rôle trophique du sébaste et ses impacts en tant que prédateur sur les autres espèces au sein du réseau trophique du GSL. L’objectif général de cette thèse doctorale, qui est divisée en trois chapitres, consistait à décrire et comprendre le régime alimentaire du sébaste, du stade juvénile au stade adulte, sur la base de la combinaison novatrice de trois approches méthodologiques : l’analyse visuelle de ses contenus stomacaux (ACS) ; l’analyse comparative de la composition en acides gras (AG) des sébastes et de ses principales proies et l’application du métabarcoding aux contenus stomacaux (ADN). Le chapitre 1 a permis de décrire le régime alimentaire du sébaste sur la base de l’ACS de plus de 6900 estomacs provenant de relevés annuels au chalut de fond dans le GSL. Les résultats ont offert un aperçu unique de la variabilité de l’alimentation du sébaste sur deux périodes, l’une de faible abondance (1993–1999) et l’autre de forte abondance de sébastes (2015–2019). Le zooplancton représentait la principale catégorie de proies pour les petits sébastes (< 20 cm), avec principalement des amphipodes du genre Themisto dans les années 1990, et des copépodes du genre Calanus et des euphausiacés dans les années 2010. Au fur et à mesure que le sébaste grandissait, la contribution du zooplancton au régime alimentaire diminuait pour être remplacée par une consommation dirigée vers les crevettes et les poissons. La crevette nordique (Pandalus borealis), une espèce de haute importance commerciale, et la crevette blanche (Pasiphaea multidentata), sont devenues les proies de prédilection des grands sébastes (≥ 30 cm), un constat observé pour les deux périodes. Cette relation sébastes-crevettes représente une source de compétition importante avec d’autres poissons de fond du GSL tels que la morue franche et le flétan du Groenland. Les grands sébastes des années 2010 sont également devenus cannibales, suggérant un contrôle densité-dépendant à une abondance élevée. Le chapitre 2 a combiné l’ACS et l'analyse des profils en AG comme traceurs alimentaires sur 350 sébastes échantillonnés lors du relevé au chalut de fond en août 2017. Les analyses multivariées réalisées sur les signatures lipidiques des sébastes et de ses principales proies ont suggéré que les proies zooplanctoniques avec des signatures en 16:1n7, 20:1n ?, 22:1n9 et 20:5n3, étaient davantage liées aux sébastes de petite et moyenne taille (< 20 cm et 20–30 cm). Les crevettes qui affichaient des signatures en 18:2n6 et 22:6n3 semblaient être reliées aux sébastes de grande taille (≥ 30 cm). Alors que l’ACS a offert un aperçu du régime alimentaire basé sur les proies les plus récemment consommées par les sébastes, l'analyse des profils en AG a permis de fournir une description des proies assimilées, représentant ainsi l’intégration sur plusieurs semaines de la contribution des proies au régime alimentaire des sébastes. Cette étude souligne les avantages des AG en tant qu’outil qualitatif et offre des idées d’améliorations pour des études futures. Le chapitre 3 a utilisé le métabarcoding en combinaison avec l’ACS sur 185 contenus stomacaux prélevés lors du relevé au chalut de fond en août 2017. En utilisant un marqueur mitochondrial universel de la sous-unité I de la cytochrome c oxydase (COI), un total de 27 séquences taxonomiques, attribuables à 16 espèces considérées comme des proies primaires ont été obtenues avec le métabarcoding et comparées aux résultats de l’ACS. L’analyse des contenus stomacaux à travers l’identification visuelle et le métabarcoding des proies a permis d’offrir une description du régime alimentaire du sébaste à un haut niveau de précision taxonomique. Les deux techniques aboutissaient à une description similaire de la composition du régime alimentaire et le métabarcoding a confirmé les tendances alimentaires observées en fonction de la taille des sébastes. Les résultats révélaient néanmoins que les deux techniques fonctionnaient différemment selon les différentes proies, tant en termes de détectabilité, de résolution taxonomique et de quantification. À travers l’utilisation complémentaire de trois méthodologies, les trois articles scientifiques constituant cette thèse contribuent à dresser un portrait global du régime alimentaire et des relations trophiques du sébaste dans le GSL. Ces travaux soutiennent le concept selon lequel plusieurs techniques combinées permettent d’obtenir un niveau maximal d’informations sur l’écologie alimentaire d’un prédateur. Les résultats pourront être utiles pour concevoir les futures stratégies de gestion au sein de l’écosystème du GSL. Ces recherches ont également permis d’initier une réflexion sur le choix et la pertinence des méthodologies employées pour le cas du sébaste dans le GSL et d’offrir des perspectives d’études trophiques précieuses. -- Mot(s) clé(s) en français : Écologie trophique, Identification taxonomique, Variations temporelles, Variations spatiales, Contenus stomacaux, Acides gras, Métabarcoding, Crevettes, Poisson, Zooplancton, Cannibalisme. --
ABSTRACT : Warming of water masses, decreases in the abundance of cold-water species, and rapid increases of redfish biomass, mainly Sebastes mentella, have been observed in the Gulf of St. Lawrence (GSL) since the last decade. With the consecutive arrival of three important cohorts in 2011–2013, the return of redfish is a disruptive event for the ecosystem and the fisheries sector of the GSL. This unprecedented comeback leads to uncertainties regarding the trophic role of redfish and their impacts as a predator on other species within the GSL food web. The overall objective of this thesis, which is divided into three chapters, was to describe and understand the diet of redfish from the juvenile to the adult stage based on the combination of three methodological approaches: visual analysis of stomach contents (SCA); comparative analysis of fatty acid (FA) composition of redfish and its main prey; and the application of genetic metabarcoding (DNA) to identify prey in stomach contents. Chapter 1 described the diet of redfish based on SCA of over 6900 stomachs obtained from annual bottom trawl surveys in the GSL. It provided insights into redfish diet variability across two time periods, one with low abundance (1993–1999) and one with high abundance (2015–2019). Zooplankton represented the main prey category for small (< 20 cm) redfish, with primarily Themisto amphipods in the 1990s, and the Calanus copepods and euphausiids in the 2010s. With an increase in redfish size, the contribution of zooplankton to the diet decreased while contributions of shrimp and fish increased. Northern shrimp (Pandalus borealis), a commercially important species, and pink glass shrimp (Pasiphaea multidentata) became the preferred prey of large redfish (≥ 30 cm), a finding observed for both time periods. This redfish-shrimp relationship would represent a significant source of competition with other GSL groundfish such as Atlantic cod and Greenland halibut. Large redfish in the 2010s also became cannibalistic suggesting a density-dependent control of the high abundance. Chapter 2 combined SCA and FA profile analysis as dietary tracers on 350 redfish sampled from the August 2017 survey. Multivariate analyses performed on FA signatures of redfish and its major prey items suggested that zooplankton with signatures in 16:1n7, 20:1n?, 22:1n9, and 20:5n3, were more closely linked to small- and medium-sized redfish (< 20 cm and 20–30 cm). Shrimp that displayed 18:2n6 and 22:6n3 signatures appeared to be more linked to large redfish (≥ 30 cm). While SCA revealed redfish diet based on the most recently consumed prey items, analysis of FA profiles provided a medium-term view, representing the integration of several weeks of prey contributions to redfish diet. This study highlighted the benefits of FA as a qualitative tool and also suggests improvements for future studies. Chapter 3 applied DNA metabarcoding in combination with SCA on 185 stomach contents collected during the August 2017 survey. Using a universal mitochondrial marker of cytochrome c oxidase subunit I (COI), a total of 27 taxonomic sequences, attributable to 16 species considered to be primary prey were obtained with metabarcoding and compared to SCA results. The analysis of stomach contents through visual identification and metabarcoding of prey provided a description of the redfish diet at a high level of taxonomic resolution. Both techniques resulted in a similar description of diet composition, and metabarcoding confirmed the observed dietary patterns with respect to redfish size. Nevertheless, the results revealed that the two techniques performed differently for different prey species, both in terms of detectability, taxonomic resolution, and quantification. Through the complementary use of diet methodologies, the three scientific papers of this thesis contributed to a comprehensive description of the diet and trophic relationships of redfish in the GSL. This work supports the concept that several techniques combined together provide the maximum level of information about the feeding ecology of a predator. The results may be useful in the development of future management strategies for the GSL ecosystem. This study has also initiated consideration of the choice and relevance of methodologies employed for the case of redfish in the GSL and provided valuable insights into trophic studies. -- Mot(s) clé(s) en anglais : Trophic ecology, Taxonomic identification, Temporal variations, Spatial variations, Stomach contents, Fatty acids, Metabarcoding, Shrimp, Fish, Zooplankton, Cannibalism.

Type de document :	Thèse ou mémoire de l'UQAR (Thèse)
Directeur(trice) de mémoire/thèse :	Robert, Dominique
Co-directeur(s) ou co-directrice(s) de mémoire/thèse :	Tremblay, Réjean et Sirois, Pascal et Chabot, Denis
Information complémentaire :	Thèse présentée dans le cadre du programme de doctorat en océanographie en vue de l'obtention du grade de philosophiae doctor (Ph.D.)
Mots-clés :	Sébastes; Alimentation; Saint-Laurent, Golfe du; Chaînes alimentaires (Écologie).
Départements et unités départementales :	Institut des sciences de la mer de Rimouski (ISMER) > Océanographie
Déposé par :	DIUQAR UQAR
Date de dépôt :	11 sept. 2023 14:40
Dernière modification :	11 sept. 2023 14:40
URI :	https://semaphore.uqar.ca/id/eprint/2378

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