Soutenance de thèse de CHIA-TING CHEN

Cette thèse analyse les variations temporelles de l’alimentation et de la condition corporelle relative de 8 espèces de poissons planctonophages pêchés dans la Baie de Marseille (Nord-Ouest de la Méditerranée), en lien avec leur environnement trophique lors d’une période d’observation de 20 mois. L’analyse met en évidence la saisonnalité et les différences interannuelles des paramètres environnementaux et les mécanismes en cascade de leurs impacts dans les réseaux trophiques planctoniques jusqu’aux prédateurs planctonophages. Cette étude part d’une discrimination des différentes sources de matière organique, et analyse la part des forçages climatiques et anthropiques dans ces apports. Par les traceurs isotopiques stables du carbone (δ13C) et de l’azote (δ15N), on démontre comment cette matière est transférée entre les différents échelons trophiques planctoniques, pour finalement identifier les échelons servant de ressource aux poissons planctonophages. On met en évidence aussi que les variations des apports sont en partie atténuées, ou au moins décalées temporairement au niveau des poissons, avec un impact pouvant être quantitatif et qualitatif. Cette étude démontre que l’alimentation et la condition corporelle relative des poissons planctonophages dépendent directement des espèces planctoniques les plus énergétiques. L’analyse de la taxonomie des proies dans les contenus stomacaux montre que les différentes espèces planctonophages consomment différentes proies principales dans la gamme 500-2000 µm, et donc se partagent une même ressource, ce qui est également montré par l’analyse des isotopes stables. La condition corporelle relative des poissons varie saisonnièrement avec la dynamique des proies, mais aussi avec la taille et le sexe des individus pour certaines espèces. Pour la sardine, dont l’étude a été la plus complète, la meilleure condition a été observée au printemps-été, en relation avec de proies plus riches en énergie, alors qu’en automne-hiver, leur condition était basse liée aussi à l’investissement de l’énergie pour la ponte. Le lien avec le plancton a été mis en évidence en prenant en compte un décalage temporel, pour une durée correspondante à l’intégration de la matière organique dans les muscles de poissons. Dans l’étude de la qualité biochimique du plancton, on a observé que le phytoplancton était plus riche en lipides alors que le zooplancton du milieu et le plancton du bol alimentaire de la sardine étaient plus riches en protéines. Cette étude aborde aussi les résultats obtenus en baie de Marseille dans le contexte plus large du Golfe du Lion qui connait depuis 2007 un changement très marqué de la dynamique de population des poissons petits pélagiques, à la fois en espèces dominantes, en stocks et en qualité des individus pêchés. La sardine et l’anchois de la Baie de Marseille étaient plus grands avec une meilleure condition que dans le Golfe du Lion. Ce travail tend à démontrer qu’une observation fine temporelle de la condition des poissons en relation avec l’environnement trophique est nécessaire, car elle permet de prendre en compte les délais de réactions des différents composantes des chaînes trophiques jusqu’aux poissons. De façon générale, le couplage des méthodes utilisées dans cette thèse a permis une avancée notable dans la compréhension de la dynamique complexe des liens entre l’environnement, le plancton et les poissons planctonophages dans la Baie de Marseille. Ceci permettra d’appréhender au mieux les répercussions écologiques et économiques des changements du réseau trophique planctonique dans le Golfe du Lion.

This thesis analyzes temporal variations in diet and the relative body condition of 8 species of planktivorous fish caught in the Bay of Marseille (north-western Mediterranean Sea) in relation to their trophic environment during a 20-month observation period. The analysis highlights seasonality and inter-annual differences in environmental parameters and their impacts in terms of cascading in planktonic food webs to planktivorous predators. This study is based on a discrimination of the different sources of organic matter and analyzes the impact of climatic and anthropogenic forcings on the organic matter. How this organic matter is transferred between the different planktonic trophic levels was demonstrated through the stable isotopic tracers of carbon (δ13C) and nitrogen (δ15N), in order to identify which serves as the resource for planktivorous fishes. The variations of the inputs of organic matter are partially attenuated, or with different time lags for the fish, with an impact which can be quantitative and qualitative. The diet and relative body condition of planktivorous fish depend directly on the most energetic planktonic species. Results of stomach content analyses showed that different planktivorous species consumed different plankton prey with their size ranging from 500 to 2000 μm. They thus share the same resources, which was also identified with the stable isotope analysis. The relative body condition of the fish varies seasonally with the prey dynamics but also with the size and sex of the individuals for some species. For example, for sardines, the best relative body condition was observed in spring-summer, in relation to more energy-rich prey, while in autumn-winter, their condition was low due to the energy investment for laying. The link with plankton has been highlighted by taking into account a time lag, for a duration corresponding to the integration of organic matter in the fish muscles. In the study of the biochemical quality of plankton, it was observed that phytoplankton was richer in lipids, while zooplankton and the alimentary bolus of sardine were richer in protein. In the broader context, the results obtained in the Bay of Marseille are compared with those obtained in the Gulf of Lion, which since 2007 has undergone a very marked change in the population dynamics of small pelagic fish, both in dominant species, in stocks and in quality of the individuals caught. Larger individuals of sardines and anchovies were observed in the Bay of Marseille with a better condition than in the Gulf of Lion. This work tends to show that a finer seasonal investigation of the condition of fish in relation to the trophic environment is necessary because it allows to take into account the reaction times of the different components of trophic chains to fish. In general, the coupling of the methods used in this thesis has led to a significant advance in the understanding of the complex dynamics of the links between the environment, plankton and planktivorous fish in the Bay of Marseille. This will make it possible to better understand the ecological and economic repercussions of the planktonic food web changes in the Gulf of Lion.