Auswahl der wissenschaftlichen Literatur zum Thema „Écosystèmes marins méditerranéens“

La connectivité, concept vaste et multidimensionnel, joue un rôle essentiel dans la compréhension des interactions au sein des écosystèmes, qu'ils soient terrestres ou marins. Elle fait référence aux flux de matière, d'énergie et d'organismes qui se déplacent et interagissent à travers les habitats, influençant la dynamique des populations et leur résilience face aux perturbations. Cette thèse se concentre sur l'étude de la connectivité dans les écosystèmes marins côtiers méditerranéens, et plus précisément sur la dispersion larvaire des espèces à cycle de vie biphasique. L'objectif principal de ce travail de recherche est de prédire les tendances de dispersion larvaire et de connectivité chez des espèces clés, tout en mettant un accent particulier sur le rôle des îles dans ce processus, grâce à une approche de modélisation biophysique. Ce questionnement vise à mieux comprendre la dynamique des populations et à apporter des réponses cruciales pour la gestion durable des écosystèmes marins méditerranéens. Ces systèmes complexes sont soumis aux activités humaines, qui exercent une pression importante sur les populations naturelles, notamment celles exploitées par les pêcheries. Une étude préliminaire a permis de sélectionner l’outil de modélisation le plus adapté au contexte : Ichthyop, développé par l'équipe du laboratoire MARBEC. Ce logiciel, qui modélise le transport larvaire, a été enrichi au cours de cette thèse avec des fonctionnalités spécifiques aux espèces étudiées, telles que la nage orientée et la variation des proportions de particules dans les zones de lâcher. Le cœur de cette thèse repose sur l'étude de quatre espèces modèles représentatives des écosystèmes côtiers méditerranéens : Paracentrotus lividus (l’oursin comestible), Callinectes sapidus (le crabe bleu invasif), Maja squinado (la grande araignée de mer) et Diplodus sargus (le sar commun). Chaque espèce illustre des dynamiques écologiques spécifiques, influencées par leurs comportements larvaires. Qu'elles soient exploitées ou invasives, ces espèces constituent des enjeux économiques et écologiques majeurs pour la Méditerranée. Pour Paracentrotus lividus, les simulations ont révélé des taux d’autorecrutement élevés, notamment en Corse et en Sardaigne, démontrant une connectivité régulière et durable entre ces habitats rocheux. Le modèle pour Callinectes sapidus a mis en lumière des groupes de connectivité stables dans le temps entre la Corse, la Sardaigne et la Tunisie, contribuant ainsi à la rapide expansion de cette espèce invasive en Méditerranée occidentale. Concernant Maja squinado, les simulations ont montré que sa faible capacité de dispersion larvaire, liée à une courte période larvaire pélagique (PLD), pourrait compromettre la survie des populations locales en cas de mauvaise gestion, soulignant la nécessité d'une surveillance accrue des stocks, en particulier en Corse. Enfin, pour Diplodus sargus, les résultats ont confirmé que la nage orientée des larves joue un rôle clé dans la connectivité et le recrutement, avec une validation par des données de terrain collectées sur plusieurs décennies dans les Pyrénées-Orientales. Ces conclusions soulignent l'intérêt des outils de transport lagrangiens et de la modélisation biophysique en tant que méthodes prédictives pour anticiper les tendances de connectivité. Leur puissance prédictive est, et sera encore, renforcée par leur couplage avec d'autres approches scientifiques et par l'amélioration de la qualité des données qui les alimentent
The concept of connectivity, which is both vast and multidimensional, plays a crucial role in understanding interactions within ecosystems, whether terrestrial or marine. Connectivity refers to the movement of materials, energy, and organisms across habitats, influencing population dynamics and ecosystem resilience to disturbances. This thesis focuses on connectivity in Mediterranean coastal marine ecosystems, emphasizing larval dispersal in species with biphasic life cycles. The primary objective of this research is to predict larval dispersal and connectivity patterns for key species, highlighting particularly the role of islands in this process through a biophysical modelling approach. This research project aims to enhance understanding of population dynamics and provide essential insights for the sustainable management of Mediterranean marine ecosystems. These complex systems are subject to human activities that exert significant pressure on natural populations, particularly those targeted by fisheries. A preliminary study was conducted to select the most suitable modelling tool for this context, identifying Ichthyop, developed by the MARBEC laboratory team. This software, which simulates larval transport, was enhanced during this thesis with specific features tailored to the studied species, including oriented swimming behaviour and varying proportions of particles in release zones. The core of this thesis centers around four model species representative of Mediterranean coastal ecosystems: Paracentrotus lividus (the edible sea urchin), Callinectes sapidus (the invasive blue crab), Maja squinado (the European spider crab), and Diplodus sargus (the white seabream). Each species illustrates distinct ecological dynamics influenced by their larval behaviours. Whether exploited or invasive, these species represent major economic and ecological challenges for the Mediterranean region. Simulation results indicated that Paracentrotus lividus exhibited high self-recruitment rates, notably in Corsica and Sardinia, highlighting consistent and enduring connectivity between these rocky habitats. The model for Callinectes sapidus revealed stable connectivity clusters over time between Corsica, Sardinia, and Tunisia, contributing to the rapid spread of this invasive species in the Western Mediterranean. For Maja squinado, simulations demonstrated that its limited larval dispersal capacity, associated with a short pelagic larval duration (PLD), could jeopardize the survival of local populations under poor management, emphasizing the need for increased stock monitoring, particularly in Corsica. Lastly, results for Diplodus sargus confirmed that oriented larval swimming plays a critical role in connectivity and recruitment, validated by field data collected over several decades along the coastal zones of the Eastern Pyrenees (France). These findings underscore the utility of Lagrangian transport models and biophysical modelling as predictive tools to anticipate connectivity patterns. Their predictive power will continue to be strengthened by coupling with other scientific approaches and by improving the quality of the input data

L’étude de la relation entre la structure des communautés bactériennes marines et des différentes sources nutritives est essentielle à une meilleure compréhension du rôle des groupes bactériens dans les cycles biogéochimiques des éléments. Dans le cadre de cette thèse, des approches in situ et expérimentales couplées aux différentes techniques de biologie moléculaires ont été utilisées pour étudier cette question. L’impact des poussières Sahariennes sur la structure de la communauté bactérienne a été abordé par le déploiement des mésocosmes sur un site oligotrophe côtier de la Corse. Malgré la forte évolution temporelle de la structure de la communauté bactérienne au cours de l’expérience, une réponse à l’ajout de poussières a été détectée au rang taxinomique du genre illustrée par une augmentation de l’activité d’Alteromonas macleodii. Une étude menée sur un site hauturier oligotrophe en Mer Méditerranée Nord Occidentale a mis en évidence que la matière organique associée aux masses d’eau dessalée stimulait la production bactérienne hétérotrophe. Par contre, ces masses d’eau dessalée n’était pas associées à une diversité bactérienne particulière. La forte production observée était attribuable à peu d’OTUs cosmopolites. L’activité du cluster SAR11 dans différents conditions de limitations en nutriments a été étudiée. Un suivi de l’abondance et de l’activité de SAR11 sur une année a permis de montrer que SAR11 est un composant actif de la communauté bactérienne et que son activité est représentative de celle de la communauté bactérienne globale à la station MOLA. De plus l’activité de SAR11 était positivement liée à la limitation en P.

Afin de déterminer les facteurs biologiques et environnementaux jouant un rôle sur la variation de l’intensité du remaniement sédimentaire, deux voies de recherche complémentaires ont été suivies : une expérimentation in vitro sur une population monospécifique à Nereis diversicolor et deux études temporelles sur des communautés macrobenthiques issues d’environnements méditerranéens différents, le canal St. Antoine (golfe de Fos) et l’étang de Thau. Une première partie de ce travail a été de déterminer les espèces présentes dans chacun des sites et de leur attribuer un groupe fonctionnel de bioturbation en fonction des connaissances actuelles sur leur comportement, notamment trophique et de locomotion. Une deuxième partie de ce travail a été de quantifier le remaniement sédimentaire induit par ces organismes en utilisant des traceurs particulaires (luminophores). L’impact des différents facteurs étudiés sur l’intensité de remaniement sédimentaire a pu être évalué à l’aide d’un modèle 1-D. Les résultats de l’expérience in vitro ont montré l’existence d’une relation non-linéaire de densité-dépendance pour l’intensité de remaniement sédimentaire réalisé par le diffuseur à galeries N. Diversicolor. L’intensité du transport biodiffusif (Db) et du biotransport (r) augmente tout d’abord avec la densité pour atteindre ensuite une valeur maximale. Cette expérimentation a montré l’importance de la densité de population qui apparaît comme un facteur clé dans le fonctionnement de l’écosystème sédimentaire. Les études portant sur des communautés in situ ont permis de mettre en évidence l’importance primordiale des traits fonctionnels des espèces et de la diversité fonctionnelle des communautés sur la dynamique du mélange sédimentaire. Ce travail nous a permis de montrer que les variations temporelles de l’intensité de remaniement sédimentaire sont complexes. Elles sont dues à l’association de plusieurs facteurs biologiques (composition fonctionnelle de la communauté, densité), associés à l’influence directe et/ou indirecte de facteurs environnementaux (température de l’eau, concentration en oxygène dans les sédiments, quantité de matière organique dans la colonne sédimentaire et taille des particules)
In order to define the biological and environmental factors playing a role in the sediment reworking intensity changes, works have been carried out both on monospecific Nereis diversicolor population (in vitro) and in situ macrobenthic communities. The studies about in situ communities were realised over time in contrasted Mediterranean environments : St. Antoine canal (Gulf of Fos) and Thau Lagoon. The first part of this work was to characterize the species and more particularly their belonging bioturbation functional group according to their tropic and locomotive behaviors. In the second part, using particle tracers (luminophores), intensity of sediment reworking induced by organisms was quantified. The impact of the different studied factors on sediment reworking intensity was assessed with 1-D model. The results of the in vitro experiment showed the existence of a non-linear relationship between density of gallery-diffusor N. Diversicolor and sediment reworking intensity. The intensity of biodiffusive transport (Db) and the biotransport (r) first increased with the density and then reached a maximal value. This experimentation showed the importance of the population density which appears as a key factor in the sedimentary ecosystem functioning. The studies related to in situ communities allowed to highlight the crucial importance of the species functional traits and the functional diversity of the communities on the sediment mixing dynamics. This work has enabled us to show that temporal changes in sediment reworking are a complex phenomenon which can be explain by combined influence of biological factors (functional composition and density of the community), associated with the direct and indirect influence of environmental (temperature of water, oxygen concentration in the sediments, organic quantity of matter in the sedimentary column and particle size)

Ce travail a porté sur l'étude de l'évolution des communautés zooplanctoniques à partir de séries temporelles de relevés effectués de 1995 à 2010 dans deux écosystèmes côtiers couplés, la Petite Rade de Toulon (PR) et Grande Rade de Toulon (GR) (Méditerranée Nord Occidentale, France) en relation avec les facteurs climatiques, les paramètres physiques et chimiques de l'eau et avec le phytoplancton. Le pas d'échantillonnage des relevés de zooplancton et du phytoplancton était d'un mois en moyenne. La maille du filet utilisé était de 90 µm, afin de cibler le mésozooplancton. La PR a différé de la GR dans son fonctionnement écologique, car elle est semi-fermée, mais aussi parce que l'activité anthropique y était beaucoup plus importante. Nos résultats ont montré que, de 1995 à 2010 dans les deux baies, l'abondance du zooplancton a sensiblement augmenté, surtout dans la PR. Il a été également établi, en utilisant différents outils statistiques, que la plus grande partie des espèces de zooplancton évolue de manière coordonnée chaque année, mais d'une manière différente d'une année à l'autre. C'est ce que nous avons appelé la signature annuelle, qui était très marquée dans la PR. Plusieurs paramètres environnementaux comme la température, l'oxygène, la salinité et l'ensoleillement, qui ont été simultanément enregistrés, expliquent cette signature annuelle. Il a été montré en effet qu'ils influencent très sensiblement la population de zooplancton, de manière instantanée ou avec un effet retardé. Les interactions responsables de cette évolution sont fort complexes, mais il a été aussi établi que ces facteurs sont plus forts lorsqu'ils agissaient de manière coordonnée. La répartition du zooplancton en groupes taxonomiques a montré que la diversité a augmenté jusqu'en 2005, puis a diminué légèrement, tout en restant à des niveaux plus élevés qu'en 1995. L'étude détaillée de la diversité, avec une classification des indices eux-mêmes, a fait l'objet du dernier chapitre. Enfin, nous émettons l'hypothèse que la diminution des stocks de poissons au cours des dernières décennies dans toute la région a entraîné une diminution des taux de prédation sur les communautés zooplanctoniques, ce qui peut expliquer l'augmentation de peuplements zooplanctoniques au cours de ces dernières années. Cet accroissement de l'abondance du zooplancton a pu entraîner à son tour une diminution de la biomasse du phytoplancton. Cette diminution a été parallèlement observée par notre équipe. Ceci suggère un système de contrôle top-down du réseau trophique.

Au cours du siècle dernier, le développement des activités anthropiques a engendré une augmentation des pressions sur les écosystèmes marins côtiers. Les données scientifiques pour aborder ce phénomène sont fragmentaires et d’une précision insuffisante (de l’ordre du km) pour la prise de décisions locales. La gestion de ces menaces multiples et simultanées exige pourtant des données fiables et précises sur la répartition des pressions et la localisation des écosystèmes les plus sensibles. Ces constations ont été à la base de la rédaction de deux directives européennes (la DCE, directive cadre eau et la DCSSM, directive cadre stratégie sur le milieu marin). Afin de répondre à ces directives, les objectifs de ce projet doctoral ont été de caractériser la vulnérabilité et d’aborder la sensibilité de deux écosystèmes marins prioritaires : les herbiers de posidonie et les communautés coralligènes. Ce projet focalisé sur la méditerranée française a permis la quantification et la localisation de ces écosystèmes et des pressions anthropiques auxquelles ils sont soumis, ainsi que l’estimation de leur état écologique à une résolution fine (de l’ordre de 20 m). Le déclin des herbiers a également pu être modélisé en relation avec les pressions et la profondeur et a permis de définir des seuils de résistance de cet habitat aux différentes pressions et des zones prioritaires de gestion. Ce travail devrait contribuer à améliorer l'élaboration d'indicateurs pour l'évaluation de l'état de santé des systèmes côtiers. Il pourrait également aider à mieux appliquer et coordonner les mesures de gestion à une échelle pertinente pour la conservation de la biodiversité
During the last century, human activities were at the origin of increasing pressures impacting marine coastal ecosystems. Scientific data concerning this phenomena are fragmentary and the grid scale (1 x 1 km pixel) is insufficient to permit relevant local decision making. The management of these multiple and simultaneous threats necessitates reliable and accurate data concerning the distribution of pressures and the localization of the most sensitive ecosystems. This is at the origin of two European directives: the Water Framework Directive (WFD) and the Marine Strategy Framework Directive (MSFD). In response to these directives, the objectives of this work were to characterize the vulnerability and sensitivity of two priority ecosystems: Posidonia oceanica seagrass beds and coralligenous reefs. Focusing on the French Mediterranean coastline (depth ranging from 0 to – 100 m), results were: the fine-scale (20 x 20 m pixel size) quantification and localization of the encountered anthropogenic pressures, the quantification and localization of these two priority ecosystems, and the assessment of their ecological state. Seagrass beds decline was modelled in link with depth and pressures; resistance thresholds to pressures, but also management priority areas were defined. This work should contribute to improve the development of indicators for the ecological state of coastal ecosystems. It should also help to better apply and coordinate management actions at a relevant scale for biodiversity conservation

La matière organique dissoute chromophorique (CDOM) est une fraction significative du pool global de matière organique dissoute (MOD) dans les océans. La CDOM absorbe une partie de la lumière dans le domaine du rayonnement ultraviolet (UV-R) et du visible. Une fraction de cette CDOM peut émettre une fluorescence lorsqu'elle est excitée par un UV-R. Cette fraction est alors appelée matière organique dissoute fluorescente (FDOM). La CDOM a donc d'une part, un effet positif, en protégeant les cellules contre les dommages causés par les UV-R, mais d'autre part, un effet négatif en réduisant la quantité de radiation disponible pour la photosynthèse. Les propriétés optiques de la CDOM, particulièrement sensibles aux processus physiques (abiotiques) et biologiques (biotiques), renseignent sur l'intensité des processus biogéochimiques en milieux aquatiques. Des suivis de la dynamique de la CDOM en zones côtière et hauturière en Méditerranée Nord occidentale ont permis de décrire différentes tendances temporelles claires, qui vont d’une faible à une forte saisonnalité et qui peuvent être découplées des variations du pool global de MOD caractérisé par les concentrations en carbone organique dissous (COD). Dans les zones tempérées, les événements météorologiques conduisent à des changements beaucoup plus brusques dans la frange littorale que dans l’océan, où les variations tendent à être plus progressives au cours de l'année. En outre, l'apport de nutriments et de polluants dans les zones côtières est fortement influencé par l'activité anthropogénique et ces entrées ne suivent pas nécessairement de tendances saisonnières nettes. Dans la présente étude qui effectue un premier bilan de la distribution et du devenir de la CDOM/FDOM aux stations d'observation à long terme du laboratoire Arago (stations côtière SOLA et hauturière MOLA) à partir respectivement d'un suivi hebdomadaire et mensuel, nous nous sommes attachés à extraire un signal cohérent et une variabilité claire des sources des différentes fractions de la MOD entre février 2013 et avril 2014 ceci, de manière à mieux comprendre les rôles respectifs des facteurs biotiques et abiotiques. Nos observations ont ensuite pu être replacées dans un contexte synoptique d'évolution climatologique des écosystèmes méditerranéens
Chromophoric dissolved organic matter (CDOM) is a major fraction of dissolved organic matter (DOM). CDOM absorbs light over a broad range of ultraviolet (UV-R) and visible wavelengths. A small fraction of CDOM can emit fluorescence when excited by ultraviolet radiation; so called fluorescent dissolved organic matter (FDOM). CDOM plays a key role in regulating light penetration into the ocean, absorbing high-energy electromagnetic spectrum (visible and ultraviolet light) waves. On one hand, it protects aquatic organisms of potential photo-damage; in the other hand it induces a negative effect by reducing light for photosynthesis. The optical properties of the CDOM are sensitive to biological (biotic) and physical (abiotic) processes and for this reason the colored matter can provide valuable information about the biogeochemical processes in aquatic environments. CDOM monitoring in Mediterranean coastal areas has shown different temporal trends, which go from weak to strong seasonality. Interestedly, these temporal trends were uncoupled with those of the total dissolved organic carbon. In temperate areas, episodic meteorological events can induce much more abrupt changes in the littoral than in the open sea, where changes tend to be more gradual along the year. In addition, the input of nutrients and pollutants in coastal areas is strongly influenced by the anthropogenic activity on land, and those inputs do not necessarily follow seasonal trends. In the present study, weekly and monthly samplings were performed to investigate the temporal variability in SOLA and MOLA stations, respectively. The fluctuation of different fractions of dissolved organic matter (DOM) was evaluated from February 2013 to April 2014 and referred to long time-frame databases of SOLA and MOLA stations. Inorganic nutrients and chlorophyll shown the classical seasonal patterns, with a winter period characterized by an enrichment of surface waters favoring the spring bloom, followed by a calm period that allows the summer stratification and the depletion of nutrients in the photic zone. The stratification extended until autumn winds and low temperatures eroded the thermocline. In contrast, colored DOM fractions did not follow a clear temporal trend. Interestingly, dissolved organic carbon (DOC) exhibited the highest variability in summer, when the rest of parameters showed minimum variations. To explain this mismatch we proposed a sequence of abiotic and biotic phenomena driving the DOC dynamics. In the suggested conceptual frame, DOC dynamics depended strongly on episodic meteorological events (winds, rains, etc.) along the year, except in summer, where the biological factors were more relevant. In order to better understand the influence of biological factors, we examined the temporal trends of phytoplankton composition in relation to those of the different colored DOM fractions. We found that both phytoplankton and CDOM were strongly influenced by abiotic factors such as the intrusions of fresh waters, the vertical mixing due to convection and the light exposure. However we did not find a correlation between any of the CDOM fractions and any of phytoplankton groups. In addition, we use the dust deposition database of ADEPT project (ICM-CSIC, Barcelona) to investigate the potential role of atmospheric deposition in the CDOM temporal variability, and also performed two dust addition experiments with natural plankton communities collected in the Catalan coast

L’espace maritime côtier méditerranéen abrite des trésors de biodiversité, à l’image de l’herbier de posidonie. Cet espace concentre aussi les activités humaines. Ce travail doctoral est né du constat de la nécessité d’une connaissance fine des pressions anthropiques et de leurs impacts pour une protection efficace du milieu marin, rendu possible par l’augmentation exponentielle des données disponibles, de la capacité de calcul, et de la performance des algorithmes.Dans un premier temps, les cartes de 13 pressions anthropiques en Méditerranée française ont été mises à jour, affinées, et diffusées à la communauté scientifique et au grand public (projet «Impact» sur la plateforme Medtrix). Un focus a ensuite été réalisé sur les pressions issues de l’ancrage et des rejets urbains.La pression d’ancrage de la grande plaisance (≥ 24 m) et son impact sur l’herbier de posidonie en Méditerranée française ont ensuite été estimés à l’aide de l’analyse des positions AIS (« Automatic Identification System »). Ce travail a permis de montrer l’efficacité de la réglementation de l’ancrage (arrêtés 155/2016 et 123/2019) pour la protection de l’herbier de posidonie.Une étude comparative des différentes technologies existantes pour estimer la pression d’ancrage de la petite plaisance (< 24 m) a ensuite été conduite. Ce travail a montré la présence d’un impact de l’ancrage de la petite plaisance sur l’herbier de posidonie, et a été l’occasion du développement d’un outil innovant de détection-localisation des navires à l’ancrage à partir d’images de sources variées. Des recommandations ont été formulées à l’attention des acteurs de la protection du milieu marin pour une surveillance efficace de l’ancrage de la petite plaisance.La première cartographie de la pression d’ancrage sur l’herbier de posidonie à l’échelle de la mer Méditerranée a ensuite été réalisée à partir des données AIS. Ce travail a permis de quantifier des différences spatio-temporelles de pression d’ancrage en Méditerranée, et de mettre en valeur des zones à fort enjeu de gestion.La pression issue des rejets urbains et son impact sur l’herbier de posidonie ont finalement été analysés à l’aide d’un jeu de donnée de plus de 10 années de suivi, montrant une corrélation entre la progression de la limite inférieure de l’herbier et la mise en conformité des systèmes de traitement des eaux usées en Méditerranée française.Plusieurs perspectives de travaux de recherche et de gestion ont été soulevées par ce travail de doctorat, synthétisées sous forme de fiches projet
The Mediterranean coastal area is home to treasures of biodiversity. Posidonia meadows are one of them. It is also an area of intense human activity. This doctoral project arose from the realization that detailed knowledge of anthropogenic pressures and their impacts is essential for effective protection of the marine environment. This knowledge is made possible by the exponential increase in available data, computing capacity and algorithm performance.As a first step, maps of multiple anthropogenic pressures in the French Mediterranean sea have been updated, refined and shared with the scientific community and the public (IMPACT project on the Medtrix platform). A focus was then set on the pressures resulting from anchoring and urban discharges.The anchoring pressure of large yachts (≥ 24 m) and their impact on the Posidonia meadow in the French Mediterranean Sea were then estimated using AIS position analysis. This work demonstrated the effectiveness of anchoring regulations (Decrees 155/2016 and 123/2019) in protecting the Posidonia meadow.A comparative study of the various existing technologies for estimating the anchoring pressure of small yachts (< 24 m) was then carried out. This work demonstrated the impact of small yachts anchoring on the Posidonia meadow, and provided the opportunity to develop an innovative tool for detecting and locating anchored vessels using images from a variety of sources. Recommendations were formulated for marine protection stakeholders, to ensure effective monitoring of small yachts anchoring.The first map of anchoring pressure on the Posidonia meadow in the Mediterranean Sea was then produced using AIS data. This work made it possible to quantify the spatio-temporal differences in anchoring pressure in the Mediterranean Sea, and to highlight areas with high management challenges.Urban wastewater effluents and their impact on the Posidonia meadow were finally analyzed using a dataset of over 10 years of monitoring, showing a correlation between the progression of the meadow's lower limit and the compliance of urban wastewater treatments in the French Mediterranean Sea.A number of research and management needs were raised by this doctoral work, summarized in the form of project sheets

La matière organique dissoute chromophorique (CDOM) est une fraction significative du pool global de matière organique dissoute (MOD) dans les océans. La CDOM absorbe une partie de la lumière dans le domaine du rayonnement ultraviolet (UV-R) et du visible. Une fraction de cette CDOM peut émettre une fluorescence lorsqu'elle est excitée par un UV-R. Cette fraction est alors appelée matière organique dissoute fluorescente (FDOM). La CDOM a donc d'une part, un effet positif, en protégeant les cellules contre les dommages causés par les UV-R, mais d'autre part, un effet négatif en réduisant la quantité de radiation disponible pour la photosynthèse. Les propriétés optiques de la CDOM, particulièrement sensibles aux processus physiques (abiotiques) et biologiques (biotiques), renseignent sur l'intensité des processus biogéochimiques en milieux aquatiques. Des suivis de la dynamique de la CDOM en zones côtière et hauturière en Méditerranée Nord occidentale ont permis de décrire différentes tendances temporelles claires, qui vont d’une faible à une forte saisonnalité et qui peuvent être découplées des variations du pool global de MOD caractérisé par les concentrations en carbone organique dissous (COD). Dans les zones tempérées, les événements météorologiques conduisent à des changements beaucoup plus brusques dans la frange littorale que dans l’océan, où les variations tendent à être plus progressives au cours de l'année. En outre, l'apport de nutriments et de polluants dans les zones côtières est fortement influencé par l'activité anthropogénique et ces entrées ne suivent pas nécessairement de tendances saisonnières nettes. Dans la présente étude qui effectue un premier bilan de la distribution et du devenir de la CDOM/FDOM aux stations d'observation à long terme du laboratoire Arago (stations côtière SOLA et hauturière MOLA) à partir respectivement d'un suivi hebdomadaire et mensuel, nous nous sommes attachés à extraire un signal cohérent et une variabilité claire des sources des différentes fractions de la MOD entre février 2013 et avril 2014 ceci, de manière à mieux comprendre les rôles respectifs des facteurs biotiques et abiotiques. Nos observations ont ensuite pu être replacées dans un contexte synoptique d'évolution climatologique des écosystèmes méditerranéens
Chromophoric dissolved organic matter (CDOM) is a major fraction of dissolved organic matter (DOM). CDOM absorbs light over a broad range of ultraviolet (UV-R) and visible wavelengths. A small fraction of CDOM can emit fluorescence when excited by ultraviolet radiation; so called fluorescent dissolved organic matter (FDOM). CDOM plays a key role in regulating light penetration into the ocean, absorbing high-energy electromagnetic spectrum (visible and ultraviolet light) waves. On one hand, it protects aquatic organisms of potential photo-damage; in the other hand it induces a negative effect by reducing light for photosynthesis. The optical properties of the CDOM are sensitive to biological (biotic) and physical (abiotic) processes and for this reason the colored matter can provide valuable information about the biogeochemical processes in aquatic environments. CDOM monitoring in Mediterranean coastal areas has shown different temporal trends, which go from weak to strong seasonality. Interestedly, these temporal trends were uncoupled with those of the total dissolved organic carbon. In temperate areas, episodic meteorological events can induce much more abrupt changes in the littoral than in the open sea, where changes tend to be more gradual along the year. In addition, the input of nutrients and pollutants in coastal areas is strongly influenced by the anthropogenic activity on land, and those inputs do not necessarily follow seasonal trends. In the present study, weekly and monthly samplings were performed to investigate the temporal variability in SOLA and MOLA stations, respectively. The fluctuation of different fractions of dissolved organic matter (DOM) was evaluated from February 2013 to April 2014 and referred to long time-frame databases of SOLA and MOLA stations. Inorganic nutrients and chlorophyll shown the classical seasonal patterns, with a winter period characterized by an enrichment of surface waters favoring the spring bloom, followed by a calm period that allows the summer stratification and the depletion of nutrients in the photic zone. The stratification extended until autumn winds and low temperatures eroded the thermocline. In contrast, colored DOM fractions did not follow a clear temporal trend. Interestingly, dissolved organic carbon (DOC) exhibited the highest variability in summer, when the rest of parameters showed minimum variations. To explain this mismatch we proposed a sequence of abiotic and biotic phenomena driving the DOC dynamics. In the suggested conceptual frame, DOC dynamics depended strongly on episodic meteorological events (winds, rains, etc.) along the year, except in summer, where the biological factors were more relevant. In order to better understand the influence of biological factors, we examined the temporal trends of phytoplankton composition in relation to those of the different colored DOM fractions. We found that both phytoplankton and CDOM were strongly influenced by abiotic factors such as the intrusions of fresh waters, the vertical mixing due to convection and the light exposure. However we did not find a correlation between any of the CDOM fractions and any of phytoplankton groups. In addition, we use the dust deposition database of ADEPT project (ICM-CSIC, Barcelona) to investigate the potential role of atmospheric deposition in the CDOM temporal variability, and also performed two dust addition experiments with natural plankton communities collected in the Catalan coast

L’étude de l’écologie des bactéries, du phytoplancton et du zooplancton est d’intérêt majeur puisque ces organismes constituent la base du réseau trophique. En milieux côtiers, ces communautés planctoniques sont soumises à des apports anthropiques susceptibles de modifier leur écologie. C’est dans cette problématique que se situe ce travail de thèse. Un suivi annuel (avec un pas d’échantillonnage bimensuel) ainsi que nycthéméral, des bactéries, du phytoplancton et du zooplancton a été effectué dans deux écosystèmes différemment influencés par les apports anthropiques, la Petite Rade et la Grande Rade de Toulon (France, Méditerranée occidentale). Durant le cycle annuel, les concentrations de cuivre, plomb et cadmium ont également été dosées dans l’eau, la matière particulaire en suspension, les bactéries, le phytoplancton et le zooplancton. Il en a résulté que l’écologie planctonique était principalement influencée par les facteurs météorologiques, les deux rades démontrant une écologie différente du fait de leur géomorphologie. La Petite Rade a notamment mis en évidence une densité planctonique supérieure et une diversité inférieure à celles de la Grande Rade. Concernant les métaux, l’étude in situ a permis de mettre en évidence des concentrations métalliques plus importantes dans la Petite Rade que dans la Grande Rade, quel que soit le compartiment étudié. Il a été également montré que certains facteurs tels que la densité, la composition taxonomique et le milieu dans lequel évoluent les communautés planctoniques, avaient une influence sur l’évolution des concentrations métalliques dans les communautés planctoniques. Les bactéries et le phytoplancton ont démontré des capacitésd’accumulation des métaux, en particulier pour le cuivre et le plomb, très importantes. En revanche, le zooplancton semble constituer une rupture dans la bioaccumulation des métaux dans le réseau trophique. Enfin, le rôle prépondérant de la matière particulaire en suspension dans le piégeage des métaux a été confirmé, démontrant de ce fait la nécessité de travailler sur des échantillons planctoniques purs pour avoir une bonne estimation des concentrations métalliques dans les différents compartiments planctoniques
Ecological studies of bacteria, phytoplankton and zooplankton are of major interest because these organisms constitute the food web basis. In coastal ecosystems, plankton communities are subjected to anthropogenic inputs which could influence their ecology. The framework of this study is plankton ecology and measurments of metal concentrations in different compartments of coastal ecosystems. An annual study (sampling twice a month) and a diel cycle were made in two neighbouring ecosystems differently affected by anthropogenic inputs, Little Bay and Large Bay of Toulon (France, north-west Mediterranean Sea), considering bacteria, phytoplankton and zooplankton communities. During the annual cycle, copper, lead and cadmium concentrations were measured in seawater, suspended particulate matter, bacteria, phytoplankton and zooplankton. Results showed that plankton ecology was principally influenced by meteorological conditions, both bays showing a different functioning because of their geomorphology. Plankton density was higher in Little Bay than in Large Bay, whereas diversity was higher in Large Bay than in Little Bay. Concerning metals, the in situ study showed metal concentrations higher in Little Bay than in Large Bay whatever the compartment studied. Some biological factors as density, taxonomic composition and the place where organisms live, showed an influence on the metal composition of plankton communities. Bacteria and phytoplankton showed great capacities to concentrate metals, in particular for copper and lead. In contrast, zooplankton constituted a break in the metal bioaccumulation along the food web. Finally, the important role of the suspended particulate matter as a metal trap was confirmed, showing the importance of working on pure plankton samples to have a good estimation of metal concentrations in the different plankton compartments