Academic literature on the topic 'Récifs coralliens – Effets de la pollution'

Les transitions (développementales, écologiques, etc.) au cours du cycle de vie des organismes sont essentielles à la survie de nombreuses espèces animales. Cependant, les mécanismes contrôlant ces événements sont encore largement méconnus. Les poissons des récifs coralliens vivent plusieurs transitions majeures au cours de leur vie. En effet, les adultes se reproduisent à proximité du récif, émettant des œufs qui se dispersent et éclosent dans l’océan où les larves vont se développer. Les larves retournent ensuite vers les récifs où elles s’installent et persistent, cette étape constituant le recrutement larvaire. Cette transition écologique (du grand bleu au récif) qui a lieu au cours du recrutement larvaire est accompagnée d’une transition développementale permettant à la larve de devenir un juvénile. Cette transition essentielle, considérée comme une métamorphose, est contrôlée par les hormones thyroïdiennes (TH : T4, T3) et leurs récepteurs nucléaires (TRαa, TRαb et TRβ). Ainsi, une augmentation des taux de TH et de l’expression des TR chez les larves entraîne le déclenchement de leur métamorphose leur permettant ainsi de s’installer dans les récifs à l’état de juvénile. Nous avons observé ces évènements chez différentes espèces de poissons coralliens, laissant à penser qu’ils pourraient intervenir chez toutes. Du fait de ce contrôle hormonal, la transition de la larve en juvénile peut être affectée par des perturbateurs endocriniens dans l’environnement ainsi que par d’autres polluants. Nous avons notamment montré qu’un pesticide, le chlorpyrifos, perturbe la métamorphose du poisson chirurgien et du poisson clown, diminuant ainsi la qualité des juvéniles sortant de cette transition. La métamorphose et le recrutement larvaire étant essentiels au maintien des populations de poissons et, par voie de conséquence, à la résilience des récifs coralliens, il est important de mieux comprendre aux niveaux moléculaire, développemental et comportemental, comment le changement global et la pollution peuvent menacer les écosystèmes récifaux.

Les coraux d’eau froide tels que Lophelia pertusa et Madrepora oculata, deux espèces ingénieures cosmopolites, sont d’important constructeurs de récifs, qui abritent une riche biodiversité. Toutefois, ces coraux sont menacés par la pollution et le changement climatique, et ce de manière plus importante en Méditerranée. Des expériences menées in situ au cours de cette thèse révèlent que les deux espèces ont des préférences d’habitat différentes, avec l’environnement moins profond étant plus favorable à M. oculata. Les paramètres hydrologiques influencent la croissance des coraux, sans doute en modulant les apports nutritionnels et les taux de sédimentation dans les profondeurs. Nos travaux en conditions contrôlées montrent des modifications précoces du consortium bactérien et des voies métaboliques chez L. pertusa. Une augmentation de la température réduit sa croissance et ses réserves énergétique. Pour M. oculata, la croissance et le consortium bactérien ne changent pas avec une augmentation de température mais une diminution des réserves énergétique est enregistrée. Finalement, ces travaux de thèse montrent que les macro- et les microplastiques limitent la croissance de L. pertusa probablement en réduisant l’accès à la nourriture dans le cas des macroplastiques et en augmentant les coûts énergétiques liés à l’ingestion et le rejet des microplastiques, alors que M. oculata n’est pas impactée. Ce travail souligne qu’en Méditerranée, où la température de l’eau devrait augmenter de 1.5°C et les plastiques s’accumuler dans les profondeurs, la composition des communautés coralliennes pourrait changer, ce qui aura un impact direct sur la biodiversité associée aux récifs
Scleractinian cold-water corals such as Lophelia pertusa and Madrepora oculata, two cosmopolitan engineer species, are important frame-builders that provide ecological niches and nurseries for associated fauna. However, a detailed knowledge of their biology and ecology is still lacking. Such knowledge is important as these corals are threatened by pollution and climate change, especially in the Mediterranean Sea. Experimental in situ studies from this PhD first revealed that the two coral species did not have the same environmental preferences, with M. oculata favoring shallower habitats while L. pertusa did not show marked preferences. Hydrological conditions influenced their growth patterns probably by modulating the quantity and quality of food available in the deep, and by influencing sedimentation rates. Analyses in controlled conditions then showed that L. pertusa’s microbiome and metabolic pathways can change rapidly. However, the temperature increase will reduce L. pertusa’s skeletal growth and energy storage. Madrepora oculata’s skeletal growth and microbiome did not change with temperature increase but their energy storage decreased. Finally, our work showed that exposure to both macro- and microplastics limited L. pertusa’s growth by reducing access to food in one case and by inducing higher energy costs for plastic egestion in the other, while M. oculata did not appear affected to plastic exposure. In conclusion, in the deep Mediterranean Sea where water temperature may increase by 1.5°C during this century, and where plastics accumulate, the composition of coral communities is expected to change, which will have a direct impact on the reef associated fauna

Cette etude a permis de mettre en evidence les effets de l'eutrophisation sur (1) l'evolution de certaines communautes d'organismes benthiques, (2) les modalites de la bioerosion, et (3) les processus sedimentogenetiques sur un recif corallien soumis a des pressions eutrophisantes variables. Le site d'etude choisi est le recif frangeant de la saline (ile de la reunion, ocean indien). Les diverses procedures experimentales appliquees ont permis: l'evaluation du recouvrement du substrat recifal par les organismes benthiques, la determination de la composition des communautes d'organismes erodeurs, la quantification par analyse d'image des taux de bioerosion induits sur des substrats experimentaux soumis pendant un an a l'impact des organismes erodeurs, l'analyse de la sedimentogenese a partir d'echantillons preleves directement sur le fond et de sediments recueillis dans des pieges a particules. Les donnees biologiques et sedimentologiques ont ete confrontees aux donnees de la physico-chimie des eaux recifales. L'augmentation des teneurs en no3 et nh4 des eaux se traduit, sur les communautes benthiques, par le developpement des peuplements algaux. Quand ces peuplements algaux sont suffisamment denses, il se produit un ralentissement de l'activite des organismes brouteurs (echinides et poissons scarides) et des macro-organismes foreurs (polychetes). L'activite residuelle des microperforants beneficie a la fois de la diminution du broutage et d'une protection par les encroutements algaux. Dans la sedimentogenese, l'augmentation des effets eutrophisants se traduit par le role croissant des algues calcaires, des foraminiferes encroutants et des spongiaires

Les récifs coralliens se sont largement dégradés au cours de ces dernières décennies sous l’influence des activités anthropiques. Parmi ces perturbations, l’augmentation des concentrations métalliques concerne de nombreux récifs à travers le monde (e.g. grande barrière australienne, Costa Rica, Mer Rouge, Nouvelle-Calédonie). A ces stress locaux vient s’ajouter le changement climatique, et plus particulièrement l’élévation des températures et l’acidification des océans, auxquelles les coraux doivent désormais faire face. Dans ce contexte particulier, les objectifs de cette thèse ont donc été (1) de déterminer l’effet sur la physiologie corallienne, des principaux métaux présents dans les sédiments latéritiques (fer, manganèse, nickel et cobalt), à des concentrations représentatives de celles mesurées sur le littoral calédonien, et (2) de définir leurs rôles potentiels dans ce contexte de changement climatique. Les résultats obtenus ont montré que les métaux ont des effets très différents sur le métabolisme corallien. Alors qu’à température ambiante un apport en nickel ou en manganèse stimule le métabolisme de l’hôte et la photosynthèse des symbiotes, à l’inverse, un enrichissement en cobalt inhibe la calcification et devient même toxique dès 1.0 μg L-1 pour les symbiotes et l’hôte. De même, malgré son importance dans les processus photosynthétiques, un apport en fer diminue la densité en Symbiodinium des tissus et inhibe la calcification. En période de stress thermique, le manganèse augmente la tolérance des coraux à cette hausse de température, probablement en stimulant leurs défenses antioxydantes, tandis que le nickel aggrave ces effets en diminuant encore davantage leur croissance. Ces travaux constituent une étape importante vers une meilleure compréhension de la réaction des coraux aux enrichissements métalliques et permettraient d’expliquer, dans une certaine mesure, la sensibilité des espèces coralliennes aux changements climatiques
Coral reefs have largely degraded in recent decades under the influence of human activities. Among those disturbances, the increase in metal concentrations affects many reefs worldwide (e.g. Australian Great Barrier Reef, Costa Rica, Red Sea, New Caledonia). Furthermore, reefs have now to face climate change, and more particularly temperature increase and ocean acidification. In this context, the aims of my thesis were to (1) determine the effects of the main metals present in lateritic sediments (iron, manganese, nickel and cobalt) on coral physiology using concentrations representative of those measured along the New Caledonian coastline, and to (2) define their potential roles in this context of climate change. My results showed that metals affect coral metabolism in different ways. While at ambient temperature, a nickel or manganese enrichment stimulates host metabolism and symbiont photosynthesis, conversely a cobalt enrichment inhibits calcification and becomes even toxic for the host and symbionts, from 1 μg L-1. Despite its importance in photosynthetic processes, an iron enrichment induces a decrease in Symbiodinium densities and an inhibition of calcification rates. Under thermal stress, manganese enhances coral tolerance to temperature increase, likely by stimulating their antioxidant defenses, while nickel worsens its effects by decreasing even more their growth. These works represent an important step towards a better understanding of coral responses to metal enrichment and would explain, to some extent, species susceptibility to climate change

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)

Les récifs coralliens fournissent des services écosystémiques critiques aux populations côtières qui en dépendent pour leur mode de vie et leur bien-être. Cependant, les écosystèmes coralliens sont soumis à une combinaison de perturbations naturelles et de facteurs de stress anthropiques de plus en plus importants. Ces pressions peuvent entraîner des changements abruptes et parfois irréversibles dans la structure et le fonctionnement des communautés et, donc, dans les services écosystémiques délivrés par ces écosystèmes. Comprendre la dynamique de ces changements de régime est fondamentale pour gérer durablement les systèmes socio-écologiques des récifs coralliens. L’objectif principal de cette thèse est de développer de meilleurs systèmes de modélisation afin de mieux informer les initiatives de gestion. Deux approches de modélisation ont été utilisées: Ecopath avec Ecosim (EwE) et la modélisation multi-agents. Le système socio-écologique corallien de Moorea, en Polynésie française, a servi de cas d’étude. Dans un premier temps, nous avons recueilli et intégré diverses données écologiques et sociales pour modéliser le réseau trophique de Moorea, textit{avant}, textit{pendant} et textit{après} une perturbation d'origine naturelle. Nous avons ensuite utilisé une analyse de réseau écologique pour évaluer les voies de récupération de cet écosystème corallien. Nous avons montré que, bien que les communautés benthiques se soient rétablies en une dizaine d'années après la perturbation, l’écosystème dans son ensemble présentait des trajectoires de récupération incomplètes. Pour explorer les effets de la pêche sur les dynamiques de l'écosystème, nous avons développé un modèle de réseau trophique dynamique qui revisite un régime de perturbation naturelle selon différents scénarios de pêche. Nous avons montré que l'effet indirect de la pêche peut maintenir un niveau intermédiaire de populations de poissons, atténuant ainsi l'impact des régimes de perturbations naturelles sur la société locale. Finalement, pour mieux prédire l'efficacité des initiatives de gestion des pêches, nous avons développé un modèle multi-agents qui tient compte des dynamiques de pêche plus réalistes. Nous avons montré qu'un réseau d'aires marines protégées (AMP) pourrait, à long terme, avoir des effets positifs sur les populations marines et sur la production halieutique, mais à condition que l'écosystème n'ait pas subi de perturbation naturelle. Cette thèse donne de nouvelles informations sur la manière dont les perturbations naturelles et les activités de pêche façonnent la dynamique des récifs coralliens
Coral reef provides coastal communities with vital and valuable ecosystem services, such as food and coastal protection, sources of income, and contribute to their societal and cultural identity. However, coral reef ecosystems are subjected to a combination of increasing natural disturbance regimes and increasing multiple human stressors. This may cause irreversible shifts in community structure and, thus, in the delivery of ecosystem services. Understanding the dynamics of these state shifts is fundamental to sustainably manage coral reef social-ecological systems. The overarching goal of this PhD thesis is to better develop system modeling methods to better inform sustainability management. We used two main modeling approaches: Ecopath with Ecosim (EwE) and Agent Based Modeling. We used the coral reef social-ecological system of Moorea, French Polynesia, as a case study. Firstly, we collected and integrated various ecological and social data to build three food web models of Moorea, before, during and after a natural disturbance-driven coral mortality. Then, we used an ecosystem network approach to assess recovery pathways of that coral reef ecosystem. We showed that, while benthic communities recovered in a decade after the disturbance, the ecosystem as a whole presented a recovery debt. To investigate how fisheries dynamics interact with this ecosystem dynamic, we developed a dynamic food web model that revisits a natural disturbance regime under different fishing scenarios. We showed that indirect effect of fisheries can maintain intermediate level of fished populations, thus buffering the impact of the disturbance regime on local society. Finally, to better predict local fisheries management initiatives, we developed an agent-based model that accounts for more realist fisheries dynamics. We showed that a network of Marine Protected Areas (MPA) could in the long-term benefit both marine resources and fisheries production, but under a scenario without disturbance regime. Some of our results give new insights on how both natural disturbances and fisheries activities interact to shape coral reef ecosystems

Les récifs coralliens sont de plus en plus menacés par les changements globaux qui affectent à la fois les processus d’accrétion et d’érosion. Parmi ces processus, la bioérosion récifale est un processus de dégradation naturelle majeur résultant de l’action de divers organismes sur et dans les substrats carbonatés. Depuis peu, une attention particulière est portée sur la meilleure compréhension des rôles joués par les microflores bioérodantes (ou perforantes) comprenant des cyanobactéries, microalgues et fungi, dans le fonctionnement des récifs coralliens, et notamment le bilan carbonaté du fait de leur rôle important dans la dissolution récifale des carbonates morts à court terme (jour, mois, année). La présente thèse avait donc pour objectif principal d’étudier les effets de certains facteurs environnementaux, dont le réchauffement et l’acidification des océans à long terme (décennie) sur à la fois la composition, la distribution et l’abondance de communautés microperforantes récifales. Etant donné que des expériences à long terme avec des coraux morts sont peu envisageables, plusieurs carottes coralliennes issues de deux genres coralliens massifs (Diploastrea sp. et Porites sp.) à croissance lente, ont été collectés le long du Canal du Mozambique et en particulier à Mayotte, permettant de couvrir les dernières décennies (30 à 50 ans). Ces coraux massifs sont connus pour être de véritables bioarchives géologiques largement colonisées par les microflores perforantes qui, en dissolvant le CaCO3, créent des galeries. Pour étudier la dynamique des microflores perforantes dans les deux genres coralliens ciblés, deux méthodes innovantes ont été développées: le machine learning pour analyser rapidement et précisément des milliers d’images de galeries microperforantes prises au Microscope Électronique à Balayage (MEB) le long de trois transects verticaux parallèle à l’axe principal de croissance du corail, et l’étude de biomarqueurs lipidiques le long d’une carotte corallienne (Diploastrea sp.). La méthode du machine learning basée sur un model CNN a d’abord été développée sur le corail Diploastrea sp. avec une précision de 93%, puis adaptée au Porites sp. en modifiant notamment un hyperparamètre (précision de 95%). L’approche géochimique a consisté à tenter d’identifier des marqueurs lipidiques spécifiques de la microalgue Ostreobium sp. et du corail Diploastrea sp. au cours des dernières décennies. Les résultats ont montré que l’abondance des galeries microperforantes est 3 à 4 fois plus importante dans le corail Diploastrea sp. que dans le Porites sp. et qu’elle a diminué quelque soit le genre corallien, au cours des dernières décennies. Chez Diploastrea sp., la diminutation est de 90% en 54 ans et est couplée à un changement très important dans la composition des communautés entre 1985-1986. La densité (bulk) du Diploastrea sp. a également chuté de manière significative les 5 dernières décennies. Des régressions logistiques ont montré que la température, la vitesse des vents, le pH interne du corail, plus ou moins couplés, sont correlés à l’abondance des traces microperforantes. L’approche géochimique a également mis en évidence la diminution importante d’un biomarqueur lipidique, les amides, au cours des dernières décennies. Bien qu’il soit difficile d’attribuer les amides à un taxon ou une espèce en particulier présente dans le squelette corallien, j’émets l’hypothèse que potentiellement ces dernières pourrait refléter la présence de communautés microperforantes. Pour confirmer ou infirmer les tendances observées, il est nécessaire d’étudier un plus large nombre de carottes coralliennes sur un temps plus long. En outre, d’autres facteurs pourraient être étudiés pour mieux comprendre la diminution de l’abondance des communautés microperforantes et son implication dans la santé et la résilience des coraux, tels que les métaux traces ou d’autres variables du système des carbonates
Coral reefs are increasingly threatened by global changes as they affect both accretion and erosion processes. Among these processes, reef bioerosion is a major natural process of degradation resulting from the action of various organisms on and in carbonate substrates. Recently, a particular attention has been given to the roles played by bioeroding (or perforating) microflora, which include cyanobacteria, microalgae, and fungi, in the functioning of coral reefs, especially in the carbonate budget, because of their important role in the dissolution of dead carbonates over short term (day, month, year). The thesis's main objective was thus to study the effects of global change factors such as ocean warming and acidification, on the composition, distribution, and abundance of reef microbioeroding communities over long term. Since long-term experiments with dead corals are difficult to carry out, several coral cores from two slow-growing massive coral genera (Diploastrea sp. and Porites sp.) were collected along the Mozambique Channel, particularly in Mayotte. Those cores covered the last decades (30 to 50 years). Such massive corals are known to be natural geological archives largely colonized by microbioeroding communities which leave traces while dissolving CaCO3. To study the dynamics of microbioeroding communities in the two targeted coral genera, two innovative methods were developed: a machine learning approach to quickly and accurately analyze thousands of Scanning Electron Microscope pictures of microbioeroding traces along three vertical transects parallel to the main coral growth axis, and a lipid biomarkers approach along a coral core of Diploastrea sp.. The machine learning method based on a CNN model was first developed on the coral Diploastrea sp. with an accuracy of 93%. It was then adapted to Porites sp. by modifying a hyperparameter (95% accuracy). The geochemical approach tried identifying specific lipid markers of the boring microalga Ostreobium sp. and the coral Diploastrea sp. during the last decades. The results showed that the abundance of microbioeroding traces is 3 to 4 times higher in the coral Diploastrea sp. than in Porites sp and has decreased in both coral genera over the last decades. In Diploastrea sp., the decrease was 90% over the last 54 years and was coupled with a very important change in community composition between 1985-1986. The density (bulk) of Diploastrea sp. has also dropped significantly over the last 5 decades. Logistic regressions showed that temperature, wind speed, and internal pH of the coral, more or less coupled, are correlated to the abundance of microbioeroding traces. The geochemical approach also highlighted a significant decrease of a lipid biomarker group, the amides, over the last decades. Although it is difficult to attribute amides to a specific taxon or species in the coral skeleton, I hypothesize that they could potentially reflect the presence of microbioeroding communities. To confirm or refute the observed trends, there is a need to study more coral cores, from different areas, and over a longer period. In addition, other factors should be studied to understand better the decrease in the abundance of microbioeroding communities and its implication in coral health and resilience, such as trace metals and other variables of the carbonate system

L'impact anthropique sur les écosystèmes coralliens est aujourd'hui largement documenté, que ce soit sur la biodiversité qu'ils hébergent, leur diversité fonctionnelle, les services écosystémiques qu'ils procurent ou leur capacité de résilience. Parmi les groupes trophiques, les prédateurs apicaux en général et les requins en particulier, sont particulièrement sensibles aux perturbations d’origine humaine du fait de leurs traits d'histoire de vie conservateurs (e.g. croissance lente, maturité sexuelle tardive, faible fécondité). D'après certaines estimations, les populations de requins ont décliné de plus de 90% à l'échelle globale. Afin d'assurer le maintien de leurs populations et de leur rôle fonctionnel dans la communauté, il est nécessaire de mettre en place des mesures de gestion adaptées. Les objectifs de cette thèse sont de 1) faire le bilan des populations de requins de Nouvelle-Calédonie ; 2) déterminer l'efficacité des vidéos stéréoscopiques appâtées (S-BRUVS) pour recenser les requins en les comparant aux comptages en plongées (UVC) et évaluer leur possible amélioration ; 3) évaluer l'impact de la proximité humaine sur la diversité, l'abondance et le comportement des requins récifaux et 4) déterminer l'efficacité des mesures de gestion en place pour protéger ces espèces emblématiques. Les résultats des deux méthodes de recensement montrent un important déclin d'environ 90% des abondances de requins récifaux le long d'un gradient anthropique complet en Nouvelle-Calédonie alors que la pêche des requins est historiquement absente dans cet archipel. Une importante altération comportementale du requin gris de récif (Carcharhinus amblyrhynchos) face à la nouveauté d'un appât a été mise en évidence. Les individus se tiennent plus éloigné du dispositif, interagissent moins avec l'appât et mettent plus de temps pour le mordre avec l'augmentation de la proximité humaine. Cette dernière est le principal moteur de ce déclin d’abondance (46 à 71%) et de l'altération comportementale vers des individus plus craintifs (50 à 80%). Globalement, les aires marines protégées de Nouvelle-Calédonie ne sont pas efficaces pour la protection des requins. Néanmoins, la réserve intégrale Merlet héberge des populations de requins proche du niveau de récifs isolés de l’archipel et protège une partie du comportement. Les résultats de ce travail révèlent 1) l'importance et le caractère unique des récifs coralliens isolés ; 2) qu'en absence de pêche la proximité humaine conditionne l'abondance et le comportement des requins de récifs avec des conséquences écologiques potentielles sur l'ensemble du réseau trophique ; 3) que l'efficacité des AMPs réside dans leur capacité à exclure la présence humaine sur une surface suffisamment grande
Anthropogenic impacts on coral reefs are largely documented through changes in functional diversity, ecosystem services or resilience. Among trophic groups, apex predators in general and sharks in particular are the most sensitive to disturbance due to conservative life history traits (e.g. slow growth, late sexual maturity, low fecundity). By some estimates, shark populations have declined by >90% worldwide. To ensure the sustainability of their populations and their functional role in the reef community, appropriate management measures must be implemented. The aims of this thesis are 1) to assess reef shark populations in New Caledonia; 2) to evaluate the efficiency of stereo baited remote underwater video systems (S-BRUVS) in surveying shark distribution comparing them to underwater visual censuses (UVC) and to evaluate their potential improvements ; 3) to evaluate the impact of human proximity on diversity, abundance and behaviour of reef sharks and 4) to determine the efficiency of management measures currently in place in New Caledonia to protect reef shark populations. The results of S-BRUVS and UVC were congruent and revealed a dramatic decline of shark abundance of ~90% along the anthropogenic gradient in a country where shark fishing is historically absent. An important behavioural alteration of the grey reef shark (Carcharhinus amblyrhynchos) towards bait was highlighted. Individuals remained farther from the device, exhibited more cautious approaches, interacted less with the bait and took longer to bite it as human proximity increased. Human proximity was the main driver of the abundance decline (46 to 71%) and the behavioural alteration towards shier individuals (50 to 80%). Globally, MPAs in New Caledonia are not effective in protecting reef sharks. However, the oldest and most restrictive MPA (Merlet) hosts shark abundance close to that of some remote reefs of the archipelago and partially protect the behaviour of individuals. These results 1) emphasize the unique role of remote coral reefs as the last refuges for sharks ; 2) reveal that in absence of shark fishing, human proximity condition shark abundance and behaviour with potential ecological consequences and 3) indicate that the MPAs efficiency to ensure the protection of reef sharks is effected by their ability to exclude human presence over a sufficiently large area

Les changements environnementaux globaux (CEG) menacent les écosystèmes marins et les populations humaines qui en dépendent. Une recherche scientifique croissante tente d’évaluer les impacts des changements environnementaux sur les écosystèmes et les services écosystémiques, notamment pour guider les politiques publiques. Focalisée sur les systèmes socio-écologiques (SSE) des récifs coralliens, cette thèse analyse les approches proposées dans la littérature et conçoit de nouvelles méthodologies, évaluations et indicateurs pour guider la science et l’action publique. Nous montrons qu’une stratégie de recherche régionale doit prendre en compte la complexité et produire de meilleures projections des impacts des CEG sur les récifs coralliens et les services associés. Nous cartographions des indicateurs à l’échelle globale pour évaluer où la dépendance des sociétés aux récifs coralliens sera affectée par les menaces globales dues à un niveau de CO2 élevé. Nous analysons comment la science répond aux impacts des CEG sur les récifs coralliens et nous identifions des pistes pour la recherche. Enfin, nous opérationnalisons une facette de la vulnérabilité, la capacité d’adaptation écologique, pour servir d’outil pour évaluer l’effectivité des actions locales dans un contexte de CEG. Ce manuscrit contribue à des avancées théoriques et méthodologiques sur l’évaluation des impacts, de la vulnérabilité et de l’adaptation aux CEG. Il développe des approches interdisciplinaires pour l’étude des SSE et des services écosystémiques, ciblant les récifs coralliens comme étude de cas. Enfin, il analyse l’émergence d’un champ scientifique sur les solutions aux GEC pour les récifs coralliens
Global environmental change (GEC) in the ocean threatens marine ecosystems and the people who depend on them. A growing scientific effort is attempting to evaluate the impacts of environmental changes on ecosystems and ecosystem services and guide policy-making to respond to this global issue. Focusing on social-ecological systems of coral reefs, this thesis critically reviews the approaches put forward in the literature to understand gaps and to design new methodologies, assessments, and indicators to guide science and policy. Our findings show that a regionally targeted strategy of research should address complexity and provide more realistic projections about the impacts of GEC on coral reefs ecosystems and ecosystem services. We map global-scale indicators to understand where human dependence on coral reef ecosystems will be affected by globally-driven threats expected in a high-CO2 world. We then analyze how science is responding to the challenge posed by GEC on coral reefs and to identify gaps in research.Finally, we attempt to operationalize an overlooked component of vulnerability assessments, ecological adaptive capacity, to serve as a tool to help assess where local actions can be effective in the context of climate change. This manuscript contributes to theoretical and methodological advances to evaluate impacts, vulnerability and adaptation to GEC. It develops interdisciplinary approaches for the study of social-ecological systems and ecosystem services, targeting coral reefs as a case study. Finally, it synthesizes critically the emergence of a scientific field on solutions to GEC for coral reef social-ecological systems

Les octocoralliaires vivant en symbiose avec des dinoflagellés photosynthétiques représentent l’un des principaux groupes benthiques des récifs coralliens tropicaux. Ils sont notamment abondants au sein des écosystèmes perturbés où les changements environnementaux entraînent le déclin des coraux scléractiniaires. Bien que la nutrition joue un rôle fondamental dans la régulation de l’abondance d’une population, l’acquisition de nutriments par les octocoralliaires reste à ce jour méconnue. Les objectifs de cette thèse étaient de caractériser la nutrition autotrophe et hétérotrophe des espèces d’octocoralliaires de mer Rouge, depuis la surface jusqu’à la zone mésophotique supérieure. Les résultats démontrent que par rapport aux scléractiniaires, la fixation de carbone autotrophe chez les octocoralliaires est plus faible en surface, mais équivalente en profondeur. De plus, l’assimilation de composés azotés dissous est bien inférieure chez les octocoralliaires, en comparaison avec les scléractiniaires. Ces résultats suggèrent que les octocoralliaires dépendent largement de sources alimentaires hétérotrophes pour satisfaire leurs besoins nutritionnels. Une telle mixotrophie leur confère une grande plasticité trophique, ce qui pourrait contribuer à une plus grande résistance aux changements environnementaux en cours
Octocorals living in symbiosis with photosynthetic dinoflagellates are one of the major benthic groups of tropical coral reefs. They are notably abundant within disturbed ecosystems where environmental changes have led to the decline of reef-building corals. Although nutrition plays a fundamental role in regulating the abundance of a population, the acquisition of nutrients by octocorals has received little attention to date. The aims of this thesis were to characterize the acquisition and assimilation of autotrophic and heterotrophic nutrients by octocoral species from the Red Sea, from the shallow down to the upper mesophotic zone. The results show that the autotrophic carbon fixation in octocorals is lower at shallow depth compared to scleractinians, but equivalent at mesophotic depths. In addition, the assimilation of dissolved nitrogen compounds is lower in octocorals than in scleractinian corals. These results suggest that octocorals strongly depend on heterotrophic food sources to meet their nutritional requirements. Such mixotrophy provides octocorals with a wide trophic plasticity, which may contribute to their higher resistance to cope with already on-going environmental changes