Étude de la diversité spécifique et fonctionnelle des communautés benthiques d'estuaires subarctiques le long des gradients de salinité et détermination des seuils de tolérance d'espèces clés aux stress hypoosmotique et associés aux inondations printanières

Loiseau, Marie-Valentine (2025). Étude de la diversité spécifique et fonctionnelle des communautés benthiques d'estuaires subarctiques le long des gradients de salinité et détermination des seuils de tolérance d'espèces clés aux stress hypoosmotique et associés aux inondations printanières. Thèse. [Rimouski], Université du Québec à Rimouski, Département de biologie, chimie et géographie, 261 p.

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Résumé

RÉSUMÉ : Les communautés estuariennes, qui soutiennent diverses fonctions écosystémiques, sont vulnérables aux modifications dans les cycles hydrologiques liées aux changements globaux. Les précipitations accrues et les inondations associées entraînent des variations brusques des paramètres physico-chimiques de l'eau dans les estuaires (p. ex. salinité, pH, turbidité), causant des stress pour les macroalgues et macroinvertébrés benthiques. Les modifications du climat se font particulièrement ressentir en hautes latitudes, pourtant les écosystèmes subarctiques restent peu étudiés. Cette thèse a donc comme objectif principal d'évaluer la vulnérabilité des communautés benthiques estuariennes subarctiques aux inondations. Elle sera composée d'une introduction écrite en français, suivie de trois chapitres rédigés en anglais sous forme d'articles scientifiques, et d'une conclusion générale rédigée en français. Dans le chapitre 1, nous avons décrit la composition et diversité taxonomique et fonctionnelle des communautés benthiques de substrat dur retrouvées dans de petits estuaires de la Côte-Nord. Le long du gradient de salinité, l'apport en eau douce causait une perte de biomasse et de richesse taxonomique et fonctionnelle, en plus d'une diminution de la taille des macroalgues. Il façonnait aussi les structures taxonomiques et fonctionnelles des communautés, en diminuant la proportion de filtreurs et d'espèces aux larves se déplaçant sur de longues distances. Les indices de traits fonctionnels se sont avérés efficaces pour détecter les changements de communauté le long des gradients de salinité, et dévoilent une possible perte de services écosystémiques en cas d'inondations plus fréquentes. Dans le chapitre 2, nous avons utilisé un gradient de stress hypoosmotique pour évaluer la vulnérabilité à des inondations intenses plus ou moins prolongées chez trois espèces de mollusques (c.-à-d. la littorine des rochers Littorina saxatilis, la macoma baltique Macoma balthica et la moule bleue Mytilus spp.). L'utilisation d'un gradient de 15 durées de pulses d'eau douce durant de 0 à 9 jours, entrecoupés de 1 jour en eau salée et répétés pendant 6 semaines, a permis de déterminer que les inondations de 2 jours ou moins ne posent pas de risque majeur pour notre assemblage de mollusques. Littorina saxatilis présentait la vulnérabilité la plus élevée, suivie par M. balthica et Mytilus spp. De plus, la croissance de la coquille et la masse corporelle chez L. saxatilis diminuaient avec l'augmentation de la durée des pulses d'eau douce, tandis que seule la masse corporelle était affectée négativement chez M. balthica. Ni la masse corporelle ni la croissance n'était affectée chez Mytilus spp., mais sa teneur énergétique était plus élevée dans les pulses d'eau douce les plus longs, suggérant des réponses physiologiques complexes au stress hypoosmotique. Ces résultats contrastant avec la distribution des espèces dans les estuaires, nous avons exploré dans le chapitre 3 si les conditions des inondations printanières pouvaient modifier la vulnérabilité de ces espèces au stress hypoosmotique, en ajoutant une diminution du pH et une augmentation de la turbidité aux pulses d'eau douce. Pendant cinq semaines, les organismes ont été exposés en laboratoire à des conditions d'eau douce « d'inondations printanières » ou à des conditions d'eau douce « sans conditions d'inondations printanières », avec un gradient de 12 durées de pulses d'eau douce d'une durée comprise entre 0 et 9 jours, entrecoupées d'une exposition de 1 jour à l'eau de mer. Comme pour le chapitre précédant, L. saxatilis présentait la mortalité la plus rapide et la plus élevée, tandis que M. balthica et Mytilus spp. ont montré une plus grande résistance, bien que la mortalité ait augmenté chez les deux espèces en conditions d'inondation printanière. La vulnérabilité prononcée de L. saxatilis en conditions d'inondation printanière est probablement due à la dissolution de sa coquille, qui n'a pas été observée chez les deux espèces plus résistantes. Les résultats de cette thèse montrent q e les communautés subarctiques semblent vulnérables aux modifications futures des régimes d'inondation, affectant potentiellement des services écosystémiques comme la filtration des matières en suspension. De plus, l'utilisation d'un gradient de niveau de stress (ici, la durée des pulses d'eau douce) s'avère efficace pour détecter des seuils de vulnérabilité, qui peuvent apparaitre ou être avancés vers des niveaux de stress plus faibles avec l'addition d'autres stresseurs ou avec le temps. La détermination de ces seuils permet d'émettre des recommandations précises pour la gestion des barrages et évacuateurs de crues. Enfin, nos résultats soulignent le besoin crucial d'étudier les facteurs de stress combinés représentant mieux les conditions naturelles et permettant de ne pas sous-estimer les risques (contrairement à l'étude de stresseur individuel) pour une gestion efficace des écosystèmes estuariens. -- Mot(s) clé(s) en français : inondations, estuaires, changements globaux, salinité, traits fonctionnels, pH, turbidité, gradient, multi-facteurs, communautés. --
ABSTRACT : Estuarine communities, which support various ecosystem functions, are vulnerable to modifications in the hydrological cycle related to global changes. Increased precipitation and associated flooding lead to abrupt changes in the physicochemical parameters of the water in the estuaries (e.g., salinity, pH, turbidity), causing stresses for benthic macroalgae and macroinvertebrates. Climate changes are particularly noticeable at high latitudes, yet subarctic ecosystems remain poorly studied. The main objective of this thesis is to assess the vulnerability of subarctic estuarine benthic communities to flooding. It will consist of an introduction written in French, followed by three chapters written in English in the form of scientific articles, and a general conclusion written in French. Chapter 1 describes the composition and taxonomic and functional diversity of hard substrate benthic communities found in small estuaries on the northern shore of the St-Lawrence marine estuary. Along the salinity gradient, freshwater input causes a loss of biomass and taxonomic and functional richness, in addition to a decrease in the size of macroalgae. It also shapes taxonomic and functional community structures, decreasing the proportion of filter feeders and long-distance larval dispersers. Functional trait indices were shown to be effective in detecting community changes along salinity gradients and reveal a possible loss of ecosystem services in the event of more frequent flooding. In Chapter 2, we used a hypoosmotic stress gradient to assess the sensibility to intense flooding of various durations in three mollusk species (i.e., rough periwinkle Littorina saxatilis, Baltic clam Macoma balthica, and blue mussel Mytilus spp.). The use of a gradient of duration of freshwater pulses lasting 0 to 9 days, interspersed with 1 day in salt water and repeated for 6 weeks, determined that flooding of two days or less does not pose a major risk to our mollusk assemblage. Littorina saxatilis had the highest sensibility, followed by M. balthica and Mytilus spp. In addition, shell growth and body mass in L. saxatilis decreased with increasing duration of freshwater pulses, while only body mass was negatively affected in M. balthica. Neither body mass nor growth were affected in Mytilus spp., but its energy content was higher in the longest freshwater pulses, suggesting complex physiological responses to hypoosmotic stress. As these results contrast with the distribution of species in estuaries, we explored in Chapter 3 whether spring flood conditions could modify the sensibility of these species to hypoosmotic stress, by adding a decrease in pH and an increase in turbidity to freshwater pulses. For five weeks, organisms were exposed in the laboratory to "spring flood" or "no spring flood" freshwater, with a gradient of 12 levels of freshwater pulses lasting between 0 and 9 days, interspersed with 1-day exposure to seawater. As in the previous chapter, L. saxatilis had the fastest and highest mortality, while M. balthica and Mytilus spp. showed greater tolerance, although mortality increased in both species under flood conditions. The pronounced sensibility of L. saxatilis to spring flooding conditions is likely due to the dissolution of its shell, which was not observed in the two more tolerant species. The results of this thesis show that subarctic communities appear vulnerable to future changes in flood regimes, potentially affecting ecosystem services such as the filtration of suspended matter. In addition, the use of a stress level gradient (in this case, the duration of freshwater pulses) is effective in detecting thresholds of sensibility, which can appear or be advanced to lower stress levels with the addition of other stressors or over time. The determination of these thresholds makes it possible to put forward precise recommendations for the management of dams and spillways. Finally, our results highlight the crucial need to study combined stressors that better represent natural conditions and allow not to underestimate the ris s (unlike the study of individual stressors) for an effective management of estuarine ecosystems. -- Mot(s) clé(s) en anglais : floods, estuaries, global changes, salinity, functional traits, pH, turbidity, gradient, multi-factors, communities.

Type de document :	Thèse ou mémoire de l'UQAR (Thèse)
Directeur(trice) de mémoire/thèse :	Calosi, Piero
Co-directeur(s) ou co-directrice(s) de mémoire/thèse :	Cusson, Mathieu et Geandreau, Yanick
Information complémentaire :	Thèse présentée dans le cadre du programme de doctorat en biologie en vue de l'obtention du grade de Philosophiae Doctor.
Mots-clés :	Benthos - Effets des inondations sur - Québec (Province) - Saint-Laurent, Estuaire du; Cours d'eau - Salinité; Littorine rugueuse; Macoma baltique; Mytilus; Vulnérabilité (Écologie); Écologie littorale; Littorina saxatilis; Macoma balthica.
Départements et unités départementales :	Département de biologie, chimie et géographie > Biologie
Date de dépôt :	16 sept. 2026 19:44
Dernière modification :	16 sept. 2026 19:44
URI :	https://semaphore.uqar.ca/id/eprint/3623