Academic literature on the topic 'Écologie des récifs coralliens – Mayotte'

L’environnement côtier de l’île de Mayotte (nord du canal du Mozambique, océan Indien) se caractérise par l’existence d’un vaste complexe récifo-lagonaire au sein duquel se développe un littoral particulièrement diversifié et marqué par la présence de nombreuses mangroves. Plusieurs campagnes de mesures hydrodynamiques et d’observations morphologiques ont été effectuées afin d’apporter des éléments de compréhension sur l’évolution et le fonctionnement morphodynamique de ce type de littoral mixte à mangroves et récifs coralliens. Les observations de terrain conjuguées à une analyse diachronique de photographies aériennes ont permis de montrer le caractère très variable de la dynamique des mangroves avec une progression ou une stabilité au nord et à l’est de l’île, et inversement, une évolution nettement régressive au sud et à l’ouest. Les mesures hydrodynamiques ont donné lieu à une analyse des paramètres de houle et de courant en se focalisant sur leurs variabilités spatiales et temporelles. Les résultats obtenus montrent l’importance de l’architecture récifale sur les processus hydrosédimentaires et le développement des formes littorales. L’évolution et la dynamique des mangroves de Mayotte apparaissent ainsi fortement influencées par les caractéristiques morphologiques des structures récifales amont qui engendrent une plus forte vulnérabilité des mangroves du sud et de l’ouest face à une déstabilisation naturelle ou anthropique. La disparition des formations végétales des mangroves du sud et de l’ouest de l’île entraine une réorganisation des répartitions sédimentaires et la mise en place de nouveaux systèmes de fonctionnement morphodynamique. L’ampleur des phénomènes constatés a montré la nécessité de mettre en place un observatoire opérationnel de surveillance de la dynamique côtière. Cet outil, basé sur un réseau de mesures et d'observations de terrain et sur la réalisation d’un Système d’Information Géographique (SIG), a pour but de favoriser le suivi et l’évaluation de l’état du littoral. Dans un contexte local de fort développement et dans celui, plus global, de mutations environnementales, cet outil de surveillance et d’analyse permet une meilleure compréhension de la morphodynamique des côtes mahoraises et apporte une aide à la décision et à la gouvernance afin d’orienter les politiques de gestion de ce milieu fragile, à forts enjeux et en constante évolution
Mayotte Island is characterised by a vast reef-lagoon complex comprising significant mangrove development. Several field experiments involving hydrodynamic measurements, topographic surveys, and observations were coupled with the analysis of aerial photographs in order to gain a better understanding of the evolution of the reef-lagoon complex and of the morphodynamic interactions. The results highlight a remarkably variable mangrove system subject to progression or stability in the north and east of the island, but exhibiting a clearly regressive pattern along the southern and western shores. The hydrodynamic data acquired during the field experiments clearly bring out the spatial and temporal variations in wave and mean current patterns involved in these differences. These data also throw light on the short-term morphodynamics of the small pocket beaches associated with some of these mangroves. The degree of exposure to waves, and reef structure, notably in terms of width and elevation relative to the tidal frame, have a determining influence on the afore-mentioned variations in mangrove dynamics along the shores of the island, and in the greater vulnerability of the mangrove shores of the south and west of the island, especially in the face of strong impinging development pressures. The extermination of these mangrove systems leads to a reorganisation of the sediment stocks and the emergence of new shoreline morphodynamic patterns. These changes have necessitated the construction of an operational observatory aimed at monitoring the coastal dynamics. This tool is based on a network sourced by the measurements and field observations integrated into a GIS

Dans les années 1970, la communauté scientifique a commencé à mettre en évidence les processus d’effondrement de la biodiversité, tous groupes vivants confondus à l’échelle du globe. Les travaux de recherches effectués depuis montrent une situation de plus en plus préoccupante. La nécessité d’une gouvernance de la biodiversité s’est ainsi imposée sur la scène internationale. Les objectifs des grandes instances et des conventions internationales (IPBES, UICN, CDB, COP, etc.) se sont affirmés sur l’intérêt de préservation et de conservation des écosystèmes face à l’urgence écologique. Ces dix dernières années, les récifs coralliens subissent un déclin progressif de leur couverture mondiale, accusant des pertes historiques importantes et un déclin rapide. Leur équilibre fonctionnel atteint, ces derniers sont de moins en moins résilients. L’élaboration de solutions durables, rentables et innovantes est au cœur des échanges pour parvenir à la durabilité de cet écosystème. De ce fait, l’une des mesures phares de la COP15-Biodiversité de décembre 2022 met l’accent sur la restauration des milieux naturels dégradés. Un de ses objectifs est de réussir à restaurer les habitats et les fonctionnalités de l’écosystème à partir d’actions humaines mobilisant connaissances scientifiques, savoirs locaux et savoir-faire techniques. La restauration des récifs coralliens n’est cependant pas toujours à la hauteur de ces objectifs.Portant sur les techniques de réparation écologique dites actives, nous nous sommes intéressés à la question de cette efficacité. Ce travail a été réalisé à partir des hypothèses suivantes : (1) l’évaluation de l’efficacité de la réparation écologique ne prend guère en compte la dimension sociale, (2) l’efficacité sociale des projets de réparation écologique dépend en premier lieu de leur acceptation sociale, fruit des perceptions et représentations que les acteurs se font de l’écosystème à réparer, des usages qu’ils font de cet écosystème et du projet de réparation, (3) cette efficacité sociale peut se résumer en quelques indicateurs qui peuvent être inclus dans un tableau de bord d’indicateurs de pilotage de la réparation écologique, (4) ce tableau de bord a une double fonction : d’une part, estimer la capacité des acteurs, du milieu physico-chimique, des matériaux et des savoir-faire mis en œuvre pour générer un projet de réparation écologique efficace, d’autre part suivre la durabilité de cette efficacité.Notre question de recherche est la suivante : comment améliorer l’efficacité de cette réparation écologique par une meilleure prise en compte de ses dimensions sociales ? Nous avons abordé cette question par une approche géographique (territoire, milieu et acteurs), avec une ouverture pluridisciplinaire en biologie de la conservation et en sociologie de l’environnement. Les récifs coralliens sont appréhendés comme un socio-écosystème en abordant la dimension socio-écologique de cet écosystème. Plusieurs postulats autour de l’ingénierie écologique récifale ont été mobilisés, de l’acceptation sociale et de la gouvernance environnementale.Nous avons analysé l’efficacité de 62 projets d’ingénierie écologique récifale issus de 13 territoires différents du bassin océan Indien. Cette analyse vise à déduire les différentes composantes de cette efficacité. En parallèle ont été identifiés des critères d’efficacité des projets et la mise en évidence du manque de considération de la dimension sociale des projets d’ingénierie écologique. Cette dimension a été étudiée à travers les perceptions et les représentations de 247 acteurs enquêtés sur l’île de La Réunion et de Mayotte. Enfin, des indicateurs écologiques et sociologiques de l’ingénierie écologique récifale ont été élaborés et appliqués à un projet de réparation écologique
In the 1970s, the scientific community began to highlight the collapse of biodiversity, across all living groups, on a global scale. Research carried out since then has revealed an increasingly worrying situation. As a result, the need for biodiversity governance has emerged on the international stage. The objectives of the major international organisations and conventions (IPBES, IUCN, CBD, COP, etc.) have focused on the importance of preserving and conserving ecosystems in the face of the ecological emergency. Over the last ten years, coral reefs have suffered a progressive loss of their global coverage, with significant historical losses and a rapid decline. Their functional equilibrium has been reached, making it increasingly difficult for them to remain resilient. The development of sustainable, cost-effective and innovative solutions is at the centre of discussions aimed at achieving the sustainability of this ecosystem. Sustainability is linked to the interdependence between the ecosystem and the accompanying socio-system. For this reason, one of the key measures of the COP15-Biodiversity Summit in December 2022 focuses on the restoration of degraded natural environments.One of its objectives is to successfully restore habitats and ecosystem functionalities through human actions that combine scientific knowledge, local knowledge and technical expertise. However, the restoration of coral reefs does not always live up to these objectives.Focusing on so-called active ecological repair techniques, we are interested in the question of this effectiveness. We formulate the following hypotheses: (1) Assessment of the effectiveness of ecological repair takes little account of the social dimension, (2) The social effectiveness of ecological repair projects depends first and foremost on their social acceptance, which is the result of the perceptions and representations that stakeholders have of the ecosystem to be repaired, the uses they make of this ecosystem and the repair project, (3) this social effectiveness can be summarised in a few indicators that can be included in a dashboard of ecological repair management indicators, (4) this dashboard has a dual function: on the one hand, to estimate the capacity of the players, the physico-chemical environment, and the materials and know-how used to generate an effective ecological repair project, and on the other hand, to monitor the sustainability of this effectiveness.Our problematic of resarch is: how can the effectiveness of this ecological repair be improved by taking better account of its social dimensions? We take a multidisciplinary approach to this question, understanding coral reefs as a socio-ecosystem and addressing the socio-ecological dimension of this ecosystem. We mobilise several postulates around reef ecological engineering, social acceptance and governance.We analysed the effectiveness of 62 reef ecological engineering projects from 13 different territories in the Indian Ocean basin. The aim of this analysis was to deduce the various components of this effectiveness. At the same time, we identified project effectiveness criteria and highlighted the lack of consideration given to the social dimension of ecological engineering projects. This dimension was studied through the perceptions and representations of 247 stakeholders on the islands of Réunion and Mayotte. Finally, ecological and sociological indicators of reef ecological engineering were developed and applied

Les environnements climatiques des iles de mayotte (sw ocean indien) et de nouvelle-caledonie (sw ocean pacifique), qui appartiennent toutes deux a la province indopacifique, sont analyses comparativement. Il en ressort de multiples similitudes, alors que l'origine des iles montre une difference structurale: la nouvelle-caledonie est une ile cratonique ancienne, alors que mayotte est issue d'un volcanisme recent. Cela se reflete dans la structure des recifs coralliens et du lagon, ainsi que dans la nature des terres emergees et des deversements terrigenes qui en sont issus. L'extension et la nature des apports terrigenes sont definis, au sein des masses d'eaux lagonaires, puis des sediments. Les zones sous influence terrigene sont identifiees, essentiellement d'apres la teneur des sediments en metaux issus des sols lateritiques des iles (fe, al, cr, ni et mn). Ces apports plus massifs et plus recents a mayotte que dans le sw de la nouvelle-caledonie, s'y etendent sur des surfaces croissantes, en liaison avec nombre de facterus anthropiques, en constante augmentation depuis une quinzaine d'annees. Les peuplements macrobenthiques endoges, associes a ces fonds lagonaires envases, sont pauvres (densite, richesse et diversite specifiques faibles) ou bien ils presentent des facies peu diversifies, avec proliferation d'une ou deux especes. Dans les deux lagons, des especes lutitophiles tolerantes colonisent l'ensemble des sediments mais, parmi elles, des polychetes et des crustaces thalassinides caracterisent les fonds terrigenes envases par leurs abondances. Les peuplements des zones subissant des deversements brutaux, comme a mayotte, sont instables. Bien que les deux sites d'etude ne subissent pas le meme type de sedimentation, leurs peuplements, a conditions similaires, sont comparables et caracteristiques du macrobenthos littoral de l'indopacifique

Ce travail porte sur l'écologie de cette phase cruciale de la vie des poissons récifaux que constitue la colonisation du milieu démersal à l'issue du développement larvaire pélagique. Des échantillonnages mensuels de post-larves de poissons colonisant un récif corallien de la Guadeloupe ont été réalisés durant 15 mois à l'aide d'un filet de crête. De plus, des échantillonnages de micronecton pélagique ont été effectués au large des côtes de la Martinique avec un chalut mésopélagique. Ainsi, 3867 colons appartenant à 50 familles ont été échantillonnés sur le platier. La colonisation annuelle du platier récifal est donc de 65 individus par mètre carré de platier. Le mode de colonisation du récif semble ainsi se rapprocher du modèle dit « de compétition », selon lequel les poissons coloniseraient en excès par rapport aux ressources du milieu. La famille la mieux représentée est celle des Gobiidae (50 % des effectifs, 43 % d'occurrences relatives), puis celles des Clinidae, des Scaridae et des Clupeidae. Le facteur environnemental exerçant la plus grande influence sur la colonisation est le nycthémère et l'heure de prédilection pour coloniser se situe entre 03h et 05h. Les principaux facteurs favorables à la colonisation sont donc l'absence de lumière, ainsi que des conditions hydrodynamiques agitées. Les échantillonnages pélagiques ont permis de capturer 678 post-larves appartenant à 54 familles en 30 traits de chalut. L'étude a mis en évidence un phénomène de migration nycthémérale et une densité de post-larves significativement plus élevée en côte sous le vent qu'en côte au vent. Il apparaît que la colonisation est un phénomène actif et volontaire pour les post-larves
The aim of the present work was to study a crucial stage in the Iife of coral reef fishes: settlement on the reefs after a pelagic larval development stage. Monthly samplings of post-Iarval fishes settling on a coral reef fiat of Guadeloupe Island were carried out with a crest net over 15 months. Moreover, samplings of pelagic patches of micronekton were realized with a mesopelagic trawl at several distances from the coasts of Martinique Island. So, 3867 settlers belonging to 50 families were sampied on the reef flat. Thus, there is an annual colonization of 65 individuals. M-2. The colonization on the studied reef is close to the "competition" model, based on the hypothesis that the fishes would settle in excess relatively to habitat and resources provided by the reef. The most abundant families of settlers are the Gobiidae (50 % of total number, 43 % of relative occurrences), then the Clinidae, the Scaridae and the Clupeidae. The main environmental factor governing the colonization is the nycthemeral cycle and the favoured hour for settlement appeared to be between 3:00 am and 5:00 am. The other important factor favourable to settlement is a strong hydrodynamism. A total of 678 post-Iarvaeı belonging to 54 families were collected during the pelagie samplings (30 tows). This study has verified a phenomenon of nycthemeral vertical migration, furthermore, densities of pelagic post-Iarvae were significantly higher in the leeward coast of Martinique. It thus appeared that colonization is an active and controlled behaviour of the competent post-Iarvae

Le problème de la dégradation des récifs coralliens est actuellement au centre de nombreuses recherches en écologie. Le présent travail apporte des résultats sur le rôle des poissons herbivores dans la dynamique des récifs et a permis d'évaluer leur importance pour la resilience des communautés benthiques récifales. Le peuplement de poissons herbivores a été étudié en plongée à l'aide de relevés visuels sur les platiers et pentes externes de Guadeloupe. Les données recueillies ont été analysées par le calcul de descripteurs synthétiques de la biodiversité, par des méthodes d'ordination et de groupement et à l'aide d'autocorrélogrammes. L'étude temporelle a montré que le peuplement de poissons herbivores varie au long de l'année sans suivre de modèle saisonnier et que des facteurs écologiques comme la houle, le vent ou la marée influencent le peuplement. L'étude de la variabilité spatiale à montré l'existence d'une structuration du peuplement de poissons herbivores en fonction de la profondeur, avec un peuplement de platier distinct de celui des pentes externes. Les variables environnementales influençant la répartition des poissons herbivores sont les peuplements algaux, la couverture corallienne, la profondeur et la protection des récifs. L'étude de la consommation en algues des poissons herbivores sur les récifs a révélé que ceux ci ont du mal à réguler la croissance des algues lorsqu'ils sont surpêchés. L'attraction des espèces envers certains faciès algaux (gazon algal,débris coralliens,macroalgues brunes et vertes calcifiées),évaluée par comptage des coups de dents données par des poissons herbivores, à montré que ceux-ci évitent les macroalgues brunes
The degradation of coral reefs is currently under investigation in many ecology studies. The present work provides information about the role herbivorus fishes for the reef community and allows to estimate the importance of these fises for the resilience of the benthic coral communities. The herbivorous fish assemblage was studied by scuba diving with quantitative visual censuses in several reef flats and slopes of Guadeloupe. The collected data were processed using several community descriptors, ordination and cluster analyses and autocorrelograms. The study of the temporal variations showed that the herbivorous fish assemblage is submitted to fluctuations during the year but does not follow a seasonal pattern and that some ecological descriptors influence the community such as the swell. The wind and the tide. The study of spatial distribution showed a separation of herbivorous fish assemblages according to depth, with a shallow water fish assemblage distinct from that living on the reef slope. The ecological descriptors responsible for the spatial distribution of herbivorous fishes are the type of algal assemblages, coral cover, depth and the status of reef protection. The fish algal consumption evaluated on the reef revealed that herbivores are not able to regulate. The algal growth when they are overfished. The attraction for different algal facies(turf,rubble,Brown algae,calcified chlorophyta) estimated bymeasuring fish bites,showed that fishes avoid grazing on bottoms dominated by brown algae

La variabilite a long terme des peuplements majeurs du paysage sous-marin du recif de tiahura (moorea, polynesie francaise) a ete etudiee de 1971 a 1997. Cinq peuplements ont ete echantillonnes (algues, coraux, mollusques, echinodermes et poissons) sur les trois unites geomorphologiques du recif (recif frangeant, recif-barriere et pente externe). Les facteurs retenus pour expliquer la variabilite temporelle observee sont essentiellement les perturbations naturelles (acanthaster planci, blanchissements des coraux, cyclones, marees anormalement basses) et les pressions anthropiques (extractions de sable et de blocs coralliens, pietinement des colonies coralliennes, rejets d'eaux usees, eutrophisation). Les donnees ecologiques ont ete recoltees : 1. Irregulierement dans le temps sur l'ensemble du recif depuis 1971 ; 2. Tous les ans sur le recif-barriere, depuis 1990, et sur la pente externe, depuis 1991. Il ressort, de cette etude holistique, que la variabilite a long terme des peuplements recifaux de tiahura est fortement conditionnee par la manifestation des perturbations naturelles et des pressions anthropiques. Le degre d'anthropisation est essentiel dans l'explication des tendances observees. Ainsi, sur le recif frangeant ou les pressions anthropiques sont fortes, l'ecosysteme initialement domine par les coraux se transforme en un ecosysteme domine par les macroalgues et moins diversifie en mollusques. Sur la pente externe ou les pressions anthropiques sont quasi-absentes, l'ecosysteme reste domine par les coraux et les peuplements y evoluent au gre des perturbations naturelles et de leur dynamique propre. La situation est intermediaire sur le recif-barriere ou les coraux, actuellement moins bien representes que par le passe mais toujours dominants, sont en competion pour l'espace avec les macroalgues qui progressent. Cette etude montre enfin qu'il n'est pas correct de caracteriser la biocenose d'un ecosysteme recifal sans considerer le facteur temps.

La premiere partie de cette etude concerne les recifs de polynesie francaise ou 9 especes d'eponges perforantes (genres cliona, cliothosa, thoosa et aka) ont ete identifiees. La distribution de ces eponges est observee a partir de carottes en tenant compte de la pression de broutage exercee sur le substrat qu'elles colonisent et d'un hydrodynamisme croissant. Le broutage du a l'action des poissons scarides et des echinides est defavorable au developpement des eponges perforantes sur le recif de moorea. L'etude d'un modele experimental, implante sur 4 stations d'atolls et 2 stations d'iles hautes montre une relation etroite et positive entre la densite de microperforants dans le substrat et l'intensite de bioerosion par les eponges perforantes. L'action des organismes brouteurs est aussi plus elevee lorsque la densite des macroperforants est plus importante. Les plus forts taux d'erosion externe (9,04 6,06 kg. M##2. An##1) et de macrobioerosion (1,045 0,409 kg. M##2. An##1) sont observes dans les lagons d'atolls, en particulier a tikehau apres 5 ans d'exposition des blocs experimentaux. L'etude des eponges perforantes sur 3 radiales d'un recif de la reunion (ocean indien) en fonction d'un degre d'eutrophisation croissant, montre une abondance plus elevee des eponges dans les zones eutrophisees. La distribution des 6 especes de cliones identifiees sur le recif frangeant de saint gilles-la saline (genres cliona, alectona et cliothosa), est inversement proportionnelle a la densite d'echinides presents (principalement echinometra mathei), quel que soit le degre d'eutrophisation. L'etude des eponges perforantes dans des milieux recifaux actuels a montre une forte correlation entre la densite d'organismes brouteurs (poissons et echinides) et l'intensite de l'erosion par les eponges. Le developpement des eponges perforantes n'est pas seulement fonction d'un degre croissant d'eutrophisation puisqu'elles ont une action tres destructrice meme dans des zones oligotrophes. Les traces laissees par les cliones dans les bioconstructions d'une plate-forme carbonatee messinienne du sud de l'espagne ont permis de definir 7 ichnoespeces (ichnogenre entobia). On observe sur cette plate-forme la dominance d'une ichnoespece tant au niveau de l'abondance que de l'intensite de bioerosion. Une meilleure connaissance de la typologie des galeries de cliones dans l'actuel en fonction de la nature du substrat et de facteurs environnementaux determines devrait contribuer significativement a la reconstitution des paleoenvironnements dans les milieux anciens, en particulier dans les plates-formes carbonatees.

Les récifs coralliens soutiennent une forte biodiversité en poissons (environ 7000 espèces) qui est la source de plusieurs services écosystémiques comme l’apport en protéines via la pêche, la régulation des flux de matière mais aussi le support d’activités récréatives comme la plongée. Cependant, ces poissons subissent des pressions croissantes comme la surexploitation par la pêche et la destruction du corail par réchauffement climatique. Dans ce contexte, un des enjeux majeurs de l’écologie marine est d’estimer précisément la biodiversité, l’abondance et la biomasse de ces poissons récifaux et ce, avec une fréquence temporelle permettant de détecter les modifications liées aux changements environne-mentaux, aux pressions anthropiques et aux stratégies de gestion (e.g. réserves marines). Jusqu’à récemment, le recensement des poissons récifaux s’effectuait principalement en plongée au cours desquelles l’observateur identifiait toutes les espèces visibles et estimait leurs abondances (nombre d’individus). Ce protocole induit des limites comme la durée et la profondeur des plongées ainsi que des erreurs ou des biais liés à l’expérience du plongeur qui ne sont pas quantifiables ou corrigibles a posteriori. Face à ces limitations, les récents développements technologiques dans la prise de vidéos sous-marines en haute définition à moindre coût offrent des protocoles beaucoup moins contraignants. Cependant, il n’existe à l’heure actuelle aucun moyen rapide et fiable d’analyser ces quantités de données ce qui empêche l’essor de ces suivis vidéos à grande échelle. Au cours de cette thèse, nous avons mis en place des algorithmes d’identification et de localisation automatiques de poissons dans des vidéos sous-marines. L’ensemble du processus fut abordé, depuis les campagnes terrain permettant de récolter les vidéos à l’annotation de ces données afin de les rendre exploitables par des algorithmes d’apprentissage profond (ou Deep Learning), à la conception des modèles, au test de ces modèles et au traitement des sorties des différents modèles. Nous avons ainsi récolté plus de 380.000 images appartenant à plus de 300 espèces de poissons récifaux. Nous avons développé des méthodes d’identification précises (94% de bonnes classifications) pour 20 espèces parmi les plus présentes sur les récifs coralliens autour de Mayotte, ainsi que des méthodes de post-traitement permettant de détecter et de supprimer les erreurs commises par le modèle (diminuant ainsi le taux d’erreur jusqu’à 2%). Nous avons aussi développé un algorithme de détection permettant de localiser plus de 84% des individus présents à l’image sur une vidéo
Coral reefs are home of a great fish biodiversity (approximately 7000 species). This biodiversity is the source of many vital ecosystem services such as protein intakes for local populations, nutrients cycle or regulation of algae abundancy. However, increasing human pressure through over-fishing and global warming is destroying both fish popu-lations and their habitats. In this context, monitoring the coral reef fish biodiversity,abundancy and biomass with precision is one of the major issues for marine ecology. To face the increasing pressure and fast globals changes, such monitoring has to be done at a large sclae, temporally and spatially. Up to date, most of fish underwater census is achieved through diving, during which the diver identify fish species and count them. Such manual census induces many constraints (depth and duration of the dive) and biais due to the diver experience. These biais (mistaking fish species or over/under estimating fish populations) are not quantifiable nor correctable. Today, thanks to the improvement of high resolution, low-cost, underwater cameras, new protocoles are developed to use video census. However, there is not yet a way to automaticaly process these underwater videos.Therefore, the analysis of the videos remains a bottleneck between the data gathering through video census and the analysis of fish communities. During this thesis, we develop-ped automated methods for detection and identification of fish in underwater videos with Deep Learning based algorithm. We work on all aspects of the pipeline, from video acqui-sition, data annotation, to the models and post-processings conception, and models testing. Today, we have gather more than 380,000 images of 300 coral reef species. We developped an identification model who successfully identified 20 of the most common species onMayotte coral reefs with 94% rate of success, and post-processing methods allowing us to decrease the error rate down to 2%. We also developped a detection method allowing us to detect up to 84% of fish individuals in underwater videos

Un accroissement de la biomasse algale et une diminution de l'abondance et de la diversité des espèces coralliennes caractéristiques d'une pollution chronique de l'écosystème récifal ont été observés dès le début des années quatre-vingt dans différents secteurs des récifs de l'île de La Réunion. Des percolations d'eaux souterraines (2,5-4 micromoles par litre de phosphates; 60-290 micromoles par litre de nitrates) enrichissent la zone d'arrière-récif en nitrates et en phosphates, ainsi que le montrent les corrélations observées en bas de plage entre ces sels nutritifs et la silice ou la salinite. Sur le récif de la Saline, la répartition de ces eaux sur le platier, fonction de la courantologie et de la morphologie récifales, coïncide avec la carte de vitalité des peuplements établie par Naim. L'influence des eaux douces est discutée, compte tenu d'une régénération d'azote et d'une source de phosphates non identifiée dans la zone bioconstruite. La production primaire brute (3,2-8,2 gc par mètre carré et par jour) reflète les variations de biomasse algale au cours de l'année, mais la production nette n'est jamais nettement positive. La calcification est particulièrement faible (inférieure ou égale à 1 kg caco3 par mètre carré et par an), et traduit des processus accrus de dissolution. A l'Etang-Salé, l'influence d'une source de contamination extérieure au système des eaux souterraines est discutée. (Doc Thèses)

La complexité structurelle de l'habitat joue un rôle clé dans la structure, la dynamique et la capacité de résilience des communautés récifales. La situation critique des récifs coralliens plaide pour l’amélioration des méthodes de suivi, afin d’assister la mise en œuvre de mesures de conservation efficaces. Aujourd’hui, les nouvelles technologies aident les chercheurs et gestionnaires à recueillir des informations spatio-temporelles de haute précision. Parmi elles, la photogrammétrie par Structure-from-Motion (SfM) permet de créer des modèles tridimensionnels et de cartographier les zones récifales à partir de photos, afin de réaliser des suivis quantitatifs des communautés benthiques. Quatre objectifs ont structuré cette thèse : 1) définir des protocoles de photogrammétrie sous-marine pour créer des modèles 3D des colonies coralliennes et des récifs permettant de mener des analyses physiques et écologiques, 2) développer de nouveaux descripteurs quantitatifs de l'habitat récifal, 3) déterminer les liens entre ces descripteurs et les fonctions clés assurées par les assemblages de poissons associés, 4) comparer les méthodes photogrammétriques avec une méthode de suivi traditionnellement employée, le Line Intercept Transect (LIT). Au total, 120 colonies coralliennes, 24 paysages récifaux de pentes externes et deux structures artificielles (digues) ont été modélisés dans deux régions biogéographiques : la Nouvelle-Calédonie (océan Pacifique), l'île d'Europa et La Réunion (océan Indien). Deux protocoles photogrammétriques ont été mis au point, correspondant aux deux échelles d'étude : la colonie de corail (≤ 2 m3) et les paysages récifaux et digues (> 100 m2). Les analyses des modèles 3D de colonies coralliennes ont fourni des mesures 2D et 3D permettant de quantifier le volume de refuge qu’elles offrent. Des modèles linéaires de prédiction ont ensuite été développés pour estimer la capacité de refuge à l’échelle des paysages récifaux. La cartographie des paysages récifaux a permis le calcul de 22 nouveaux descripteurs de l'habitat. Parmi eux, sept ont été retenus pour leur pertinence (la complexité de la surface, la capacité et la diversité des refuges, l’abondance des colonies branchues, tabulaires et massives, et le recouvrement corallienne totale), expliquant respectivement 63 % et 70 % de la distribution des biomasses et des abondances de poissons. L’importance de ces descripteurs pour le maintien de la diversité et la biomasse des groupes de poissons assurant des fonctions clés écosystémiques (herbivorie-bioérosion, production secondaire, assimilation du plancton, prédation, broutage des polypes coralliens) a été montrée. Des comparaisons entre les outils photogrammétriques et la méthode LIT ont révélé que la méthode d’analyse surfacique sur les orthomosaïques, couplée aux modèles numérique d’élévation, est la plus efficace en termes de temps et d’information écologique. Le LIT reste la méthode la moins chronophage et la plus efficace pour les identifications taxonomiques précises. En revanche, elle est la plus limitée en terme de représentativité de l'écosystème. Dans l'ensemble, les travaux de cette thèse ont démontré la pertinence des applications de la photogrammétrie sous-marine par SfM pour les études scientifiques, la gestion et les programmes de sensibilisation des environnements récifaux. En outre, les données collectées et les analyses réalisées contribuent à établir une base de référence pour améliorer les suivis et les mesures de gestion des récifs, et s’inscrivent dans les ambitieux objectifs de conservation du 21ème siècle
Habitat structural complexity plays a key role in the dynamics and resilience of coral reef communities. The critical situation of coral reef ecosystems beseeches a rapid improvement of monitoring tools to assist in the implementation of efficient conservation measures. Today, new reef assessment technologies support researchers and managers to collect information safer, faster, and with greater accuracy. Among them, photogrammetry by Structure-from-Motion (SfM) creates three-dimensional models and reef zone maps from overlapping images to conduct quantitative surveys of benthic communities. This thesis addressed four objectives: 1) define underwater photogrammetry protocols to create 3D models of coral colonies and reefscapes, in order to conduct physical and ecological assessments, 2) develop new quantitative reef habitat descriptors, 3) determine the links between these descriptors and the key functional processes ensured by associated fish assemblages, 4) compare photogrammetric methods with a traditional monitoring method, the Line Intercept Transect (LIT). Overall, 120 coral colonies, 24 reefscapes, and two artificial structures (breakwaters) were 3D modeled in two biogeographic provinces: New Caledonia (Pacific Ocean), Europa Island, and Reunion Island (Indian Ocean). Two photogrammetric protocols were defined corresponding to the study scales: the coral colony (≤ 2 m3) and the reefscapes and breakwaters (> 100 m2). Analyzing the 3D models of coral colonies provided 2D and 3D metrics to estimate their shelter volume. Predictive models were then built and fitted to estimate shelter capacity at the reefscape scale. Mapped reefscapes provided the necessary information to calculate 22 new quantitative descriptors. Among them, seven were the most complementary: surface complexity, shelter capacity, diversity of shelter - Shannon Shelter Index, the abundance of branching, massive and tabular, and total coral cover. They explained 63% and 70% of the distribution of reef fish biomass and abundance, respectively. Multifactorial analyses demonstrated the importance of these habitat descriptors in supporting five key functions of reef ecosystems that are ensured by groups of fishes (herbivory-bioerosion, secondary production, plankton assimilation, predation, and coral feeding). Comparisons between photogrammetric methods and the LIT method showed that the surface analysis on the orthomosaics is the most efficient method considering the quantity and quality of data that can be gathered and the time expenditure. The LIT method is less time-consuming and more efficient for specific taxonomic identifications, though it is the most limited method in terms of descriptors and the representativeness of the ecosystem. In addition to the four principle objectives, the 3D models and other photogrammetric outputs served as communication tools in different awareness actions.To sum up, this thesis demonstrated the relevance of underwater SfM photogrammetry applications for coral reef studies, management, and awareness actions. The collected data and their analyses also contribute to establishing a baseline for monitoring the state of reef ecosystems and their functions. In doing so, it provides new scientific information to enhance future management measures and confront the ambitious twenty-first-century conservation targets