Soutenance de thèse de Guillaume MARCHESSAUX

L’étang de Berre est un écosystème lagunaire historiquement perturbé par de forts rejets industriels et par des apports importants en eau douce naturels et anthropiques (centrale hydroélectrique EDF). Alors que les politiques de réhabilitation de l'étang de Berre, initiées depuis 1994, commencent à enregistrer leurs premiers succès, l'introduction et la prolifération de Mnemiopsis leidyi en 2005 pourraient limiter leur efficacité. L’originalité de cette étude est d’associer océanographie et sociologie afin d’estimer l’impact de M. leidyi sur le fonctionnement de ce socio-écosystème. Nous avons pu montrer que la population de M. leidyi est capable de se maintenir sur une large gamme de températures (3°C-28°C) et de salinités (10-30), pour une quantité de carbone disponible > 3 µgC L-1. Nous avons démontré en laboratoire que la ponte est observée chez les adultes dès 8°C, et à partir de 10°C chez les larves transitoires. La température apparait ainsi être un facteur déterminant dans la dynamique de la population de ce cténaire. Les larves voient leur développement en adulte bloqué pour des températures inférieures à 14°C. En été la population est dominée par des adultes dont les taux de reproduction sont élevés (2 221 ± 2 496 œufs ind-1 j-1) soutenant de larges blooms (jusqu’à 96 ind m-3). L’ingestion de Mnemiopsis sur la communauté zooplanctonique (principalement copépodes et larves méroplanctoniques) est très variable de 4 ± 2 proies ind-1 j-1 à 1 370 ± 97 proies ind-1 j-1, mais montre une capacité à contrôler jusqu’à 80 % du stock de zooplancton réduisant le control top-down sur les communautés phytoplanctoniques. De plus, Mnemiopsis contribue faiblement via son excrétion N-NH4 (jusqu’à 3,8 %) au pool d’Ammonium et à la production régénérée, favorisant aussi la croissance du phytoplancton. De ce fait, la population agit favorablement sur le maintien de l’eutrophisation de l’étang de Berre par effet « top-down » et « bottom-up ». L’absence de ce cténaire au cours d’évènements froids et sa réapparition plusieurs mois après laissent penser soit à l’existence d’une source externe à l’étang ou à la présence de zone refuge. L’utilisation de la modélisation lagrangienne des transports de particules couplée aux mesures des variables environnementales a non seulement permis de comprendre la distribution de Mnemiopsis dans l’étang mais aussi d’identifier une zone refuge (l’étang de Vaine) favorable au maintien de M. leidyi. Les fortes proliférations de M. leidyi dans l’étang de Berre affectent principalement la pêche professionnelle. Le fort colmatage des filets, la mutilation des prises, la dégradation accélérée du matériel et l’augmentation de la pénibilité induisent une perte économique annuelle estimée à 50 % par les pêcheurs. La baignade est peu impactée sauf en cas de fortes proliférations durant lesquelles il peut y avoir désertion des plages de la lagune, de même, le nautisme n’indique une gêne qu’en cas de fortes proliférations lorsque les cténaires colmatent les circuits de refroidissement des moteurs. Dans le cadre interdisciplinaire, la compréhension des interactions biologiques et anthropiques a permis de montrer que Mnemiopsis présentait une entrave à la mise en œuvre des efforts de réhabilitation. De plus, la récente installation de l’hydroméduse invasive urticante Gonionemus vertens pourrait également être une menace en raison de l’élargissement de son aire de répartition liée à la transplantation des herbiers à zostère. Par conséquent, dans un contexte d’invasions biologiques, les perspectives de réhabilitation de l’étang de Berre restent toutefois soumises au caractère imprévisible de la nature.

The Berre Lagoon is an ecosystem historically disturbed by strong industrial discharges and significant freshwaters inputs from both natural and anthropogenic (EDF hydroelectric power station) origins. While rehabilitation policies initiated in 1994 are already showing some success, the introduction and proliferation of Mnemiopsis leidyi since 2005 could limit their effectiveness. The originality of this study is to associate oceanography and sociology in order to estimate the impact of M. leidyi on the functioning of this socio-ecosystem. We were able to show that the population of M. leidyi is maintained within a large range of temperatures (3°C-28°C) and salinities (10-30), with a quantity of carbon available ~ 3 mg C L-1 or more. In the laboratory, spawning by adults was observed at temperatures as low as 8°C, while transition larvae can spawn at 10°C. The temperature thus appears to be a determining factor in the dynamics of the population of this ctenophore. Larval stages see their development into adults blocked for temperatures below 14 °C. In summer the population is dominated by adults with high spawning rates (2 221 ± 2 496 eggs ind-1 d-1) supporting large blooms (up to 96 ind m-3). Ingestion of Mnemiopsis on the zooplankton community (mainly copepods and meroplankton larvae) was highly variable from 4 ± 2 prey ind-1 d-1 to 1 370 ± 97 prey ind-1 d-1 but was able to control up to 80% of the standing stock of zooplankton, reducing the top-down control over the phytoplankton communities. In addition, Mnemiopsis contributes poorly through its N-NH4 excretion (~3.8% at the most) to the pool of ammonium pool and to the regenerated production, also favouring phytoplankton growth. As a result, the population acts positively on maintaining the eutrophication of the lake by "top-down" and "bottom-up" effects. The absence of this ctenophore on during cold events and its recurrence several months later suggests either the existence of an external source or the presence of a refuge zone. The use of a Lagrangian modelling of particle transport coupled with measurements of the environmental variables has not only helped to understand the distribution of Mnemiopsis within the lagoon but also to identify a refuge zone (the Vaine lagoon) favorable to the maintenance of M. leidyi. The strong proliferation of M. leidyi in the Berre lagoon mainly affects professional fishermen. The clogging of nets, the mutilation of catches, the accelerated degradation of the material and the increase in the strenuousness induce an annual economic loss estimated at 50%. Swimming is not affected except in case of large blooms during which beaches of the lagoon might be avoided; likewise, boating activities are impacted only in case of strong blooms when the organisms clog the cooling systems of the engine. Here in our interdisciplinary framework, the understanding of the biological and the anthropogenic interactions has shown that Mnemiopsis is tempering with the implementation of the rehabilitation efforts. In addition, the recent installation of the invasive highly potent hydromedusae Gonionemus vertens could also become a real threat as the widening of its range can be associated with the transplantation of eelgrass. Therefore, in the context of biological invasions, the prospects for the rehabilitation of the Berre Lagoon remain subject to the unpredictability of nature.