Nutrients in coastal ecosystems : long-term changes, global change drivers and consequences on the phytoplankton biomass and diversity

Du fait de leur position à l’interface entre les écosystèmes continentaux, les écosystèmes océaniques et l’atmosphère, les écosystèmes côtiers sont soumis à de nombreuses pressions et sont particulièrement sensibles aux perturbations. En effet, ils sont un lieu important pour de nombreux processus biogéochimiques et comptent parmi les zones les plus productives de la planète. Ainsi, étudier l’évolution des écosystèmes côtiers au travers des prismes des concentrations en nutriments et de la structure des communautés phytoplanctoniques devient intéressant et indispensable afin de comprendre l’impact du changement global sur ces écosystèmes. Les pressions qu’ils subissent sont en grande partie d’origine naturelle, mais, au cours du dernier siècle, ces dernières ont été modifiées en nombre, en intensité et en magnitude par les activités de l’homme. En effet, les pratiques agricoles et industrielles ont engendré une augmentation des apports nutritifs dans les écosystèmes côtiers. L’augmentation de la température, couplée aux perturbations des régimes des vents et des précipitations, a entrainé des modifications des échanges entre les écosystèmes côtiers et les compartiments voisins (continent, océan, sédiment, atmosphère). Afin de déterminer l’influence du changement global sur les écosystèmes côtiers, cette thèse se base sur des services d’observation français (SOMLIT, REPHY), au travers de 29 stations réparties dans 11 écosystèmes sur les 3 façades maritimes françaises. Des données d’apports continentaux et de la variation climatique locale et régionale ont été couplées aux mesures in-situ et considérées comme données forçantes. Les relations entre les forçages environnementaux et les écosystèmes côtiers ont été étudiées au travers d’un panel d’analyses statistiques univariées et multivariées.Il en ressort que les écosystèmes côtiers français présentent une grande diversité de caractéristiques (statut trophique, habitat, climat, apports continentaux…) et que cette diversité permet de différencier spatialement les écosystèmes. Cependant, leurs évolutions temporelles, étudiées au travers de 3 prismes (concentrations en nutriments, structures taxonomique et fonctionnelle des communautés phytoplanctoniques), ont permis de grouper certains écosystèmes entre eux, en fonction de leurs caractéristiques, selon l’approche considérée. Certains écosystèmes se sont démarqués en montrant des évolutions opposées au schéma général détecté (e.g. vers une diminution des concentrations en nutriments).Cela met en lumière le caractère dynamique et la complexité des écosystèmes côtiers, bien que les écosystèmes côtiers français soient situés dans une zone géographique limitée.Because of their position at the interface between continental ecosystems, the ocean and the atmosphere, coastal ecosystems struggle with numerous pressures and are particularly sensitive to disturbances. Indeed, they are of particular importance for many biogeochemical cycles and are among the most productive zones of the planet. Thus, studying changes in coastal ecosystems through the nutrients concentrations and the phytoplankton communities structure is thought to be of primary importance and mandatory in order to understand the impact of global change onto these ecosystems. The pressures they struggle with are mainly of natural origins, but they have been modified in number and in magnitude by anthropogenic activities during the last century. Indeed, agrarian and industrial activities lead to an increase nutritive matter load to coastal ecosystems. The increase in temperature, coupled to the changes observed in wind regimes and precipitations are responsible for changes in the exchange between coastal ecosystems and the neighbouring compartment (continent, ocean, sediment, atmosphere). In order to determine global change influence on coastal ecosystem, this thesis is based on two French monitoring networks (SOMLIT, REPHY), through 29 stations sprayed over 11 ecosystems belonging to the three French coastlines. Continental discharges data as well as climate variability data were coupled to in-situ observations and considered as driver variables. The relationship between environmental drivers and coastal ecosystems was studied through a panel of both uni- and multivariate statistical analyses. The principal messages are that the French coastal ecosystems were very diverse in terms of functioning (trophic status, habitat, climate, continental discharges…) and that this diversity enabled to spatially differentiate the ecosystems. However, their temporal evolutions, studied through 3 prisms (nutrients concentrations, taxonomic and functional structures of the phytoplankton communities), enabled to group some ecosystems together, through their characteristics, depending on the considered prism. Some of them were different and showed changes opposed to the general detected scheme (e.g. towards decreasing nutrients concentrations). This highlights that the French coastal ecosystems are dynamic and complex and that although they are geographically close, they are still differen

Nutrients in coastal ecosystems : long-term changes, global change drivers and consequences on the phytoplankton biomass and diversity

Du fait de leur position à l’interface entre les écosystèmes continentaux, les écosystèmes océaniques et l’atmosphère, les écosystèmes côtiers sont soumis à de nombreuses pressions et sont particulièrement sensibles aux perturbations. En effet, ils sont un lieu important pour de nombreux processus biogéochimiques et comptent parmi les zones les plus productives de la planète. Ainsi, étudier l’évolution des écosystèmes côtiers au travers des prismes des concentrations en nutriments et de la structure des communautés phytoplanctoniques devient intéressant et indispensable afin de comprendre l’impact du changement global sur ces écosystèmes. Les pressions qu’ils subissent sont en grande partie d’origine naturelle, mais, au cours du dernier siècle, ces dernières ont été modifiées en nombre, en intensité et en magnitude par les activités de l’homme. En effet, les pratiques agricoles et industrielles ont engendré une augmentation des apports nutritifs dans les écosystèmes côtiers. L’augmentation de la température, couplée aux perturbations des régimes des vents et des précipitations, a entrainé des modifications des échanges entre les écosystèmes côtiers et les compartiments voisins (continent, océan, sédiment, atmosphère). Afin de déterminer l’influence du changement global sur les écosystèmes côtiers, cette thèse se base sur des services d’observation français (SOMLIT, REPHY), au travers de 29 stations réparties dans 11 écosystèmes sur les 3 façades maritimes françaises. Des données d’apports continentaux et de la variation climatique locale et régionale ont été couplées aux mesures in-situ et considérées comme données forçantes. Les relations entre les forçages environnementaux et les écosystèmes côtiers ont été étudiées au travers d’un panel d’analyses statistiques univariées et multivariées.Il en ressort que les écosystèmes côtiers français présentent une grande diversité de caractéristiques (statut trophique, habitat, climat, apports continentaux…) et que cette diversité permet de différencier spatialement les écosystèmes. Cependant, leurs évolutions temporelles, étudiées au travers de 3 prismes (concentrations en nutriments, structures taxonomique et fonctionnelle des communautés phytoplanctoniques), ont permis de grouper certains écosystèmes entre eux, en fonction de leurs caractéristiques, selon l’approche considérée. Certains écosystèmes se sont démarqués en montrant des évolutions opposées au schéma général détecté (e.g. vers une diminution des concentrations en nutriments).Cela met en lumière le caractère dynamique et la complexité des écosystèmes côtiers, bien que les écosystèmes côtiers français soient situés dans une zone géographique limitée.Because of their position at the interface between continental ecosystems, the ocean and the atmosphere, coastal ecosystems struggle with numerous pressures and are particularly sensitive to disturbances. Indeed, they are of particular importance for many biogeochemical cycles and are among the most productive zones of the planet. Thus, studying changes in coastal ecosystems through the nutrients concentrations and the phytoplankton communities structure is thought to be of primary importance and mandatory in order to understand the impact of global change onto these ecosystems. The pressures they struggle with are mainly of natural origins, but they have been modified in number and in magnitude by anthropogenic activities during the last century. Indeed, agrarian and industrial activities lead to an increase nutritive matter load to coastal ecosystems. The increase in temperature, coupled to the changes observed in wind regimes and precipitations are responsible for changes in the exchange between coastal ecosystems and the neighbouring compartment (continent, ocean, sediment, atmosphere). In order to determine global change influence on coastal ecosystem, this thesis is based on two French monitoring networks (SOMLIT, REPHY), through 29 stations sprayed over 11 ecosystems belonging to the three French coastlines. Continental discharges data as well as climate variability data were coupled to in-situ observations and considered as driver variables. The relationship between environmental drivers and coastal ecosystems was studied through a panel of both uni- and multivariate statistical analyses. The principal messages are that the French coastal ecosystems were very diverse in terms of functioning (trophic status, habitat, climate, continental discharges…) and that this diversity enabled to spatially differentiate the ecosystems. However, their temporal evolutions, studied through 3 prisms (nutrients concentrations, taxonomic and functional structures of the phytoplankton communities), enabled to group some ecosystems together, through their characteristics, depending on the considered prism. Some of them were different and showed changes opposed to the general detected scheme (e.g. towards decreasing nutrients concentrations). This highlights that the French coastal ecosystems are dynamic and complex and that although they are geographically close, they are still differen

Les nutriments dans les écosystèmes côtiers : évolution à long terme, forçages du changement global et conséquence sur la biomasse et la diversité du phytoplancton

Because of their position at the interface between continental ecosystems, the ocean and the atmosphere, coastal ecosystems struggle with numerous pressures and are particularly sensitive to disturbances. Indeed, they are of particular importance for many biogeochemical cycles and are among the most productive zones of the planet. Thus, studying changes in coastal ecosystems through the nutrients concentrations and the phytoplankton communities structure is thought to be of primary importance and mandatory in order to understand the impact of global change onto these ecosystems. The pressures they struggle with are mainly of natural origins, but they have been modified in number and in magnitude by anthropogenic activities during the last century. Indeed, agrarian and industrial activities lead to an increase nutritive matter load to coastal ecosystems. The increase in temperature, coupled to the changes observed in wind regimes and precipitations are responsible for changes in the exchange between coastal ecosystems and the neighbouring compartment (continent, ocean, sediment, atmosphere). In order to determine global change influence on coastal ecosystem, this thesis is based on two French monitoring networks (SOMLIT, REPHY), through 29 stations sprayed over 11 ecosystems belonging to the three French coastlines. Continental discharges data as well as climate variability data were coupled to in-situ observations and considered as driver variables. The relationship between environmental drivers and coastal ecosystems was studied through a panel of both uni- and multivariate statistical analyses. The principal messages are that the French coastal ecosystems were very diverse in terms of functioning (trophic status, habitat, climate, continental discharges…) and that this diversity enabled to spatially differentiate the ecosystems. However, their temporal evolutions, studied through 3 prisms (nutrients concentrations, taxonomic and functional structures of the phytoplankton communities), enabled to group some ecosystems together, through their characteristics, depending on the considered prism. Some of them were different and showed changes opposed to the general detected scheme (e.g. towards decreasing nutrients concentrations). This highlights that the French coastal ecosystems are dynamic and complex and that although they are geographically close, they are still differentDu fait de leur position à l’interface entre les écosystèmes continentaux, les écosystèmes océaniques et l’atmosphère, les écosystèmes côtiers sont soumis à de nombreuses pressions et sont particulièrement sensibles aux perturbations. En effet, ils sont un lieu important pour de nombreux processus biogéochimiques et comptent parmi les zones les plus productives de la planète. Ainsi, étudier l’évolution des écosystèmes côtiers au travers des prismes des concentrations en nutriments et de la structure des communautés phytoplanctoniques devient intéressant et indispensable afin de comprendre l’impact du changement global sur ces écosystèmes. Les pressions qu’ils subissent sont en grande partie d’origine naturelle, mais, au cours du dernier siècle, ces dernières ont été modifiées en nombre, en intensité et en magnitude par les activités de l’homme. En effet, les pratiques agricoles et industrielles ont engendré une augmentation des apports nutritifs dans les écosystèmes côtiers. L’augmentation de la température, couplée aux perturbations des régimes des vents et des précipitations, a entrainé des modifications des échanges entre les écosystèmes côtiers et les compartiments voisins (continent, océan, sédiment, atmosphère). Afin de déterminer l’influence du changement global sur les écosystèmes côtiers, cette thèse se base sur des services d’observation français (SOMLIT, REPHY), au travers de 29 stations réparties dans 11 écosystèmes sur les 3 façades maritimes françaises. Des données d’apports continentaux et de la variation climatique locale et régionale ont été couplées aux mesures in-situ et considérées comme données forçantes. Les relations entre les forçages environnementaux et les écosystèmes côtiers ont été étudiées au travers d’un panel d’analyses statistiques univariées et multivariées.Il en ressort que les écosystèmes côtiers français présentent une grande diversité de caractéristiques (statut trophique, habitat, climat, apports continentaux…) et que cette diversité permet de différencier spatialement les écosystèmes. Cependant, leurs évolutions temporelles, étudiées au travers de 3 prismes (concentrations en nutriments, structures taxonomique et fonctionnelle des communautés phytoplanctoniques), ont permis de grouper certains écosystèmes entre eux, en fonction de leurs caractéristiques, selon l’approche considérée. Certains écosystèmes se sont démarqués en montrant des évolutions opposées au schéma général détecté (e.g. vers une diminution des concentrations en nutriments).Cela met en lumière le caractère dynamique et la complexité des écosystèmes côtiers, bien que les écosystèmes côtiers français soient situés dans une zone géographique limitée

Les nutriments dans les écosystèmes côtiers : évolution à long terme, forçages du changement global et conséquence sur la biomasse et la diversité du phytoplancton

Because of their position at the interface between continental ecosystems, the ocean and the atmosphere, coastal ecosystems struggle with numerous pressures and are particularly sensitive to disturbances. Indeed, they are of particular importance for many biogeochemical cycles and are among the most productive zones of the planet. Thus, studying changes in coastal ecosystems through the nutrients concentrations and the phytoplankton communities structure is thought to be of primary importance and mandatory in order to understand the impact of global change onto these ecosystems. The pressures they struggle with are mainly of natural origins, but they have been modified in number and in magnitude by anthropogenic activities during the last century. Indeed, agrarian and industrial activities lead to an increase nutritive matter load to coastal ecosystems. The increase in temperature, coupled to the changes observed in wind regimes and precipitations are responsible for changes in the exchange between coastal ecosystems and the neighbouring compartment (continent, ocean, sediment, atmosphere). In order to determine global change influence on coastal ecosystem, this thesis is based on two French monitoring networks (SOMLIT, REPHY), through 29 stations sprayed over 11 ecosystems belonging to the three French coastlines. Continental discharges data as well as climate variability data were coupled to in-situ observations and considered as driver variables. The relationship between environmental drivers and coastal ecosystems was studied through a panel of both uni- and multivariate statistical analyses. The principal messages are that the French coastal ecosystems were very diverse in terms of functioning (trophic status, habitat, climate, continental discharges…) and that this diversity enabled to spatially differentiate the ecosystems. However, their temporal evolutions, studied through 3 prisms (nutrients concentrations, taxonomic and functional structures of the phytoplankton communities), enabled to group some ecosystems together, through their characteristics, depending on the considered prism. Some of them were different and showed changes opposed to the general detected scheme (e.g. towards decreasing nutrients concentrations). This highlights that the French coastal ecosystems are dynamic and complex and that although they are geographically close, they are still differentDu fait de leur position à l’interface entre les écosystèmes continentaux, les écosystèmes océaniques et l’atmosphère, les écosystèmes côtiers sont soumis à de nombreuses pressions et sont particulièrement sensibles aux perturbations. En effet, ils sont un lieu important pour de nombreux processus biogéochimiques et comptent parmi les zones les plus productives de la planète. Ainsi, étudier l’évolution des écosystèmes côtiers au travers des prismes des concentrations en nutriments et de la structure des communautés phytoplanctoniques devient intéressant et indispensable afin de comprendre l’impact du changement global sur ces écosystèmes. Les pressions qu’ils subissent sont en grande partie d’origine naturelle, mais, au cours du dernier siècle, ces dernières ont été modifiées en nombre, en intensité et en magnitude par les activités de l’homme. En effet, les pratiques agricoles et industrielles ont engendré une augmentation des apports nutritifs dans les écosystèmes côtiers. L’augmentation de la température, couplée aux perturbations des régimes des vents et des précipitations, a entrainé des modifications des échanges entre les écosystèmes côtiers et les compartiments voisins (continent, océan, sédiment, atmosphère). Afin de déterminer l’influence du changement global sur les écosystèmes côtiers, cette thèse se base sur des services d’observation français (SOMLIT, REPHY), au travers de 29 stations réparties dans 11 écosystèmes sur les 3 façades maritimes françaises. Des données d’apports continentaux et de la variation climatique locale et régionale ont été couplées aux mesures in-situ et considérées comme données forçantes. Les relations entre les forçages environnementaux et les écosystèmes côtiers ont été étudiées au travers d’un panel d’analyses statistiques univariées et multivariées.Il en ressort que les écosystèmes côtiers français présentent une grande diversité de caractéristiques (statut trophique, habitat, climat, apports continentaux…) et que cette diversité permet de différencier spatialement les écosystèmes. Cependant, leurs évolutions temporelles, étudiées au travers de 3 prismes (concentrations en nutriments, structures taxonomique et fonctionnelle des communautés phytoplanctoniques), ont permis de grouper certains écosystèmes entre eux, en fonction de leurs caractéristiques, selon l’approche considérée. Certains écosystèmes se sont démarqués en montrant des évolutions opposées au schéma général détecté (e.g. vers une diminution des concentrations en nutriments).Cela met en lumière le caractère dynamique et la complexité des écosystèmes côtiers, bien que les écosystèmes côtiers français soient situés dans une zone géographique limitée

Note technique : Estimation de l'abondance du zooplancton gélatineux à partir de traits de chaluts

Les données issues des comptages de zooplancton gélatineux effectués lors des campagnes halieutiques sont des données quantitatives mais non standardisées (i.e. non comparables d’une campagne à l’autre, ou d’un trait à l’autre). Cette note technique explore les questionnements méthodologiques permettant la standardisation et la comparaison de ces données et présente une proposition de méthode d’estimation de l’abondance du zooplancton gélatineux à partir de captures par chalutage. Ce travail fait suite aux réflexions antérieures menées dans le cadre de la DCSMM par Sandrine Vaz, Fabien Morandeau, Fabien Lombard et Jacques Sacchi concernant l’exploitation des données de zooplancton gélatineux acquises par chalutage (Aubert et al. 2018 ; Lheureux et al. 2022). Ces travaux ont été poursuivis dans le cadre du projet R&D GELATINE et les principales propositions et résultats sont discutés ici au regard des données existantes (types de chaluts, distance de chalutage et référentiel utilisé, zone filtrante du chalut)

Note technique : Estimation de l’abondance du zooplancton gélatineux à partir de traits de chaluts

Les données issues des comptages de zooplancton gélatineux effectués lors des campagnes halieutiques sont des données quantitatives mais non standardisées (i.e. non comparables d’une campagne à l’autre, ou d’un trait à l’autre). Cette note technique explore les questionnements méthodologiques permettant la standardisation et la comparaison de ces données et présente une proposition de méthode d’estimation de l’abondance du zooplancton gélatineux à partir de captures par chalutage. Ce travail fait suite aux réflexions antérieures menées dans le cadre de la DCSMM par Sandrine Vaz, Fabien Morandeau, Fabien Lombard et Jacques Sacchi concernant l’exploitation des données de zooplancton gélatineux acquises par chalutage (Aubert et al. 2018 ; Lheureux et al. 2022). Ces travaux ont été poursuivis dans le cadre du projet R&D GELATINE et les principales propositions et résultats sont discutés ici au regard des données existantes (types de chaluts, distance de chalutage et référentiel utilisé, zone filtrante du chalut)

Bivalve tissues as a recorder of multidecadal global anthropogenic and climate‐mediated change in coastal areas

Recent rapid changes in climate and environmental conditions have significantly impacted coastal ecosystem functioning. However, the complex interplay between global and local effects makes it challenging to pinpoint the primary drivers. In a multi‐ecosystem study, we analyzed pluri‐decadal trends of bivalve‐δ13C as recorder of global environmental changes. These trends were correlated with large‐scale natural and anthropogenic climate proxies to identify whether coastal biota responded to global effects. Our findings revealed decreasing bivalve‐δ13C trends in all sea regions, mainly linked with increased temperature and atmospheric‐CO2 concentrations, the later generating a decrease in atmospheric‐CO2 δ13C values (Suess effect) because of fossil‐fuel burning. After removing the Suess effect from bivalve‐δ13C trends, ongoing global climate variability continues to affect most ecosystems, possibly intensified by combined, interacting regional or local effects. These results highlight the need to consider large‐scale effects to fully understand ecosystem and food web responses to the multiple effects of global change

Bivalve tissues as a recorder of multidecadal global anthropogenic and climate‐mediated change in coastal areas

International audienceRecent rapid changes in climate and environmental conditions have significantly impacted coastal ecosystem functioning. However, the complex interplay between global and local effects makes it challenging to pinpoint the primary drivers. In a multi‐ecosystem study, we analyzed pluri‐decadal trends of bivalve‐δ13C as recorder of global environmental changes. These trends were correlated with large‐scale natural and anthropogenic climate proxies to identify whether coastal biota responded to global effects. Our findings revealed decreasing bivalve‐δ13C trends in all sea regions, mainly linked with increased temperature and atmospheric‐CO2 concentrations, the later generating a decrease in atmospheric‐CO2 δ13C values (Suess effect) because of fossil‐fuel burning. After removing the Suess effect from bivalve‐δ13C trends, ongoing global climate variability continues to affect most ecosystems, possibly intensified by combined, interacting regional or local effects. These results highlight the need to consider large‐scale effects to fully understand ecosystem and food web responses to the multiple effects of global change

Saisine du Comité Scientifique CTPS - Durabilité - mai 2023

rapport d'expertiseLe CTPS, Comité Technique Permanent de la Sélection des Plantes Cultivées, est unecommission administrative à caractère consultatif assurant une mission de conseil et d’appui technique auprès du ministère chargé de l’agriculture concernant les variétés, semences et plants. Le CTPS est également chargé de l’établissement du catalogue officiel des espèces et variétés de plantes cultivées, et de l’instruction et du suivi de l’application des règlements techniques concernant la production, le contrôle et la certification variétale et sanitaire des semences et plants (Code rural et de la pêche maritime). Le CTPS mobilise plus de 800 personnes, représentants de l’administration, experts scientifiques, et professionnels de l’obtention de nouvelles variétés, de la multiplication des semences et plants, de la production ou de l’utilisation des produits de récolte, sur une large gamme d’espèces (espèces forestières, vigne, légumières, ornementales, fourragères et agricoles). Cette participation large aux réflexions du CTPS permet aux pouvoirs publics français de mettre en œuvre une règlementation en matière de variétés, semences et plants co-construite, à la croisée entre les ambitions des pouvoirs publics en matière de politiques publiques, la réalité des professionnels et l’éclairage scientifique. L’élaboration par le CTPS d’un projet de plan ministériel « Semences et Plants pour une Agriculture Durable », homologué dans sa première version en 2016, et ayant fait l’objet d’une révision en 2021, illustre l’action d’appui et de conseil technique exercée par le CTPS pour le compte du Ministère chargé de l’agriculture. Organisé en 14 sections constituées par groupe(s) d’espèces, une section dédiée à la conservation des ressources phytogénétiques, deux commissions inter-sections dédiées aux plantes de services et à l’Agriculture Biologique, et un Comité Plénier, le CTPS peut s’appuyer sur un Comité Scientifique, mobilisé pour apporter un éclairage scientifique utile aux travaux du CTPS ou aux autorités françaises en amont de l’élaboration de la règlementation