Intensive use of Lagrangian trajectories to quantify coastal area dispersion

Coastal waters are subject to great environmental and anthropogenic pressures. The diffusion and the transport of these waters are a key element for environmental, ecological and economic management. There are numerous indicators of hydrological characteristics based on theories of transport time scale. However, these indicators strongly depend on the geographical shape of the studied area and tend to give information after long integration time periods, generally on the order of weeks. Here, to qualify a coastal area’s dispersion more precisely, we combined two Lagrangian approaches and estimated a local diffusivity. This paper presents the numerical implementation and the results obtained over a tidally flushed, semi-enclosed water body located at mid-latitude. This new coefficient was estimated using the hydrodynamic model MARS 3D with a barycentric repositioning technique over a tidal period to ensure its reliability. We highlight the existing relationships between local diffusivity and both horizontal and vertical processes. Methodological aspects were analysed based on a reference case (number and distribution of particles, resolution, integration time period). The consistency and sensitivity of the coefficient were studied with different forcing conditions (hydrodynamical and meteorological regimes). In conclusion, our local diffusivity provides a new perspective for understanding the land–sea interface and coastal dispersion and holds potential for future studies of coastal marine ecosystems

Qualification zoo-sanitaire du naissain de captage 2014 de l'huître creuse Crassostrea gigas (QUALIF) - Détection précoce des maladies en épreuve thermique de laboratoire

Depuis 2008, des mortalités massives d’huîtres creuses âgées de moins d’un an sont relevées sur le littoral français dès que la température de l’eau de mer atteint le seuil de 16°C. Ces mortalités de naissains sont associées à la détection du virus OsHV-1 μVar. Depuis 2010, des travaux de qualification zoo-sanitaire ont montré qu’environ un lot de naissains de captage sur deux était infecté par le virus avant l’apparition des mortalités dans le milieu naturel. En 2014, dans le cadre de la première action QUALIF, les résultats de la qualification zoo-sanitaire des naissains du captage de l’année 2013 à l’échelle nationale ont mis en évidence le caractère infectieux des maladies développées par ces naissains porteurs latents d’OsHV-1 μVar. L’objectif 2015 du second volet QUALIF consistait à reproduire le travail de qualification zoo-sanitaire OsHV-1 μVar pour les naissains du captage de l’année 2014. Les résultats (2014 et 2015) permettront d’aborder la variation interannuelle du statut zoo-sanitaire des naissains pour chacun des sites étudiés. La méthodologie de l’épreuve de qualification zoo-sanitaire consiste en une période de 1 mois d’isolement des naissains en conditions contrôlées de laboratoire. Lors de cette épreuve, la température de l’eau de mer est maintenue constante à 21°C et la mortalité est relevée tous les 10 jours. La survie finale et les analyses qPCR permettent de qualifier le statut sanitaire en terme de portage OsHV-1 μVar de l’échantillon (infecté ou non infecté). De début janvier à fin mars 2015, 39 échantillons de naissains âgés de 5 à 7 mois ont été prélevés dans 6 sites du littoral français (étang de Thau, bassin d’Arcachon, bassin de Marennes Oléron, baie de Bourgneuf, embouchure de La Vilaine et rade de Brest) pour être testés en épreuve thermique de laboratoire (ETL) dans l’outil expérimental Ifremer à Argenton. Les résultats montrent que 25 des 39 (soit 64 %) lots de naissains de captage testés ont développé des maladies en ETL associés à des mortalités cumulées variant de 6 à 72 %. Cette valeur de 64 % de lots détectés est plus élevée que celle précédemment observée en 2014 (55 %). Les résultats de cette seconde campagne de qualification zoo-sanitaire sont favorables pour les naissains de l’étang de Thau (absence de mortalité), moins favorables pour ceux d’Arcachon, Marennes Oléron, et ceux de la baie de Bourgneuf (réponses contrastées en terme de mortalité intra-site) et très défavorables pour les naissains de La Vilaine et de la rade de Brest (mortalités observées sur tous les échantillons testés). La principale conclusion de cette seconde étude de qualification zoo-sanitaire est identique à celle de 2014, à savoir qu’il est existe dans le milieu naturel en période hivernale des lots de naissains de captage infectés par OsHV-1 μVar sans développement apparent des maladies. Ces lots de naissains porteurs latents d’OsHV-1 μVar sont détectables en ETL et la présence d’OsHV-1 μVar peut alors être confirmée par qPCR. Dans le contexte actuel d’épizooties chroniques, nos résultats confirment à nouveau qu’il est possible d’identifier précocement les lots de naissains infectés ou non par OsHV-1 μVar. Ces animaux infectés sont un réservoir du virus en période hivernale. Dès que la température de l’eau de mer franchit le seuil de 16°C, ils participeront à la réémergence des maladies en milieu naturel. Par ailleurs, cette seconde étude de qualification zoo-sanitaire confirme la possibilité d’apprécier le risque sanitaire pour chaque zone de captage en fonction de la détection précoce des lots de naissains infectés par OsHV-1 μVar

Observatoire national du cycle de vie de l’huître creuse en France. Rapport annuel ECOSCOPA 2017

https://doi.org/10.17882/86131Occupant une place de premier ordre dans les paysages côtiers français, l’ostréiculture est le premier contributeur de la filière aquacole française avec une production estimée à 85 000 tonnes ces dernières années. Véritable espèce ingénieur, l’huître creuse, installée en France depuis plus de 50 ans, joue aussi un rôle essentiel sur le plan écologique dans les écosystèmes qui l’abritent. Pourtant, depuis plusieurs années, cette filière subie une baisse de production et les bancs naturels, garants de la diversité génétique, sont mis en danger. Ces phénomènes sont la conséquence directe de l’épizootie causée par OsHV-1 (sous sa forme µVar) affectant les naissains et des mortalités d’adultes associées à la bactérie Vibrio aestuarianus. Ces épisodes de mortalités accrues ne sont pas nouveaux mais leur récurrence et leur intensité ont amenés à élaborer des outils plus complets permettant de mesurer objectivement, par différents moyens et à plusieurs échelles, l’état de santé des huîtres, leur sensibilité aux infections et l’impact des variations environnementales et/ou anthropiques sur leur cycle de vie (reproduction, écologie larvaire, recrutement, croissance, survie). Ces outils doivent permettre de mieux évaluer sur le long terme les risques biologiques encourus par la filière (risques associés aux transferts, aux évolutions des pratiques culturales, ainsi qu’à l’émergence potentielle de maladies) ainsi que ceux encourus pour l’écosystème (perte d’habitats, de biodiversité et de services liés à la disparition des récifs d’huîtres sauvages devenus au fil du temps patrimoniaux). Dans la mesure où le cycle de vie de l’huître creuse s’accomplit intégralement en milieu naturel, ces outils font nécessairement appel à des systèmes organisés d’observation sur le long terme et à grande échelle afin d’appréhender la diversité des écosystèmes exploités. L’objectif général du projet ECOSCOPA est donc de mutualiser et pérenniser les dispositifs d’observation actuels, créés antérieurement par les projets RESCO et VELYGER, et d’y ajouter progressivement une série de nouveaux indicateurs physiologiques et environnementaux pertinents, contribuant à une analyse plus fine du cycle de vie de cette espèce en lien avec les pressions climatiques et anthropiques. Le rapport ci joint présente donc de façon successive : (1) les suivis 2017 des paramètres environnementaux sur les six sites atelier ; (2) les suivis 2017 des mortalités sur les lots ; (3) les données du réseau VELYGER sur le cycle de reproduction de l’huître, en 2017, sur ces mêmes sites ; (4) un état de la diversité génétique du recrutement sur les principaux gisements naturels et (5) le développement de nouveaux outils et descripteurs écophysiologiques pertinents avec, en 2017, la mesure de la température interne de l’huître

Observatoire national du cycle de vie de l’huître creuse en France. Rapport annuel ECOSCOPA 2020

Occupying a place of first order in the French coastal landscapes, oyster farming is the first contributor to the French aquaculture sector with an estimated production of 85,000 tons in recent years. However, since 2008, this species has been affected by episodes of massive and recurrent mortalities triggered by the presence of viral infectious agents (Herpes virus OsHV-1 μVar type) in conjunction with environmental factors (i.e. temperature increase). This viral infection induces an alteration of the antimicrobial defenses as well as a destabilization of its microbiota. This process leads to a secondary infection by potentially pathogenic opportunistic bacteria that multiply rapidly and cause irreversible tissue damage leading to the death of the animal. In parallel and although poorly informed, these mortality phenomena also affect the many wild beds present on the French coast. However, the oyster industry relies on a supply of spat that comes mainly from natural collection, now practiced in several oyster basins. However, in all these sectors, reproduction and recruitment show very variable performances from one year to the next. This crisis context (mortality episodes, recruitment failure, growth variability...) requires the implementation of relevant observation means on a national scale allowing to objectively measure through different proxies the general health state of cultivated and wild oyster populations, for the different sensitive phases of their life cycle (reproduction, larval ecology, recruitment, growth, survival). The general objective of the ECOSCOPA project is therefore to mutualize and perpetuate the current observation devices, and to progressively add a series of new relevant physiological and environmental indicators, contributing to a finer analysis of the life cycle of this species in relation to climatic and anthropic pressures. For the year 2020, due to the COVID crisis and the spring confinement period, part of the monitoring could not be completed. The attached report therefore presents partial results. These results concern the monitoring of environmental parameters on the eight workshop sites, a specific experiment on survival according to bathymetry and body temperature of oysters, an exhaustive analysis of the reproductive cycle and recruitment of oysters (VELYGER network) and cytogenetic monitoring of wild spat.Occupant une place de premier ordre dans les paysages côtiers français, l’ostréiculture est le premier contributeur de la filière aquacole française avec une production estimée à 85000 tonnes ces dernières années. Pourtant, depuis 2008, cette espèce est affectée par des épisodes de mortalités massives et récurrentes déclenchées par la présence d'agents infectieux viraux (de type Herpes virus OsHV-1 μVar) en conjonction avec des facteurs environnementaux (i.e. élévation de la température). Cette infection virale induit une altération des défenses antimicrobiennes ainsi qu'une déstabilisation de son microbiote. Ce processus conduit à une infection secondaire par des bactéries opportunistes potentiellement pathogènes qui se multiplient rapidement entrainant des dommages tissulaires irréversibles conduisant à la mort de l’animal. En parallèle et bien que mal renseignées, ces phénomènes de mortalités touchent aussi les nombreux bancs sauvages présents sur la côte française. Or, la filière ostréicole repose sur un approvisionnement en naissain qui provient majoritairement du captage naturel, pratiqué désormais dans plusieurs bassins ostréicoles. Cependant, sur tous ces secteurs, la reproduction et le recrutement présentent des performances très variables d'une année à l'autre. Ce contexte de crise (épisodes de mortalités, défaut du recrutement, variabilité de la croissance...) nécessite la mise en œuvre de moyens d’observation pertinents à l’échelle nationale permettant de mesurer objectivement au travers de différents proxys l’état général de santé des populations d’huîtres cultivées et sauvages, et ce pour les différentes phases sensibles de leur cycle de vie (reproduction, écologie larvaire, recrutement, croissance, survie). L’objectif général du projet ECOSCOPA est donc de mutualiser et pérenniser les dispositifs d’observation actuels, créés antérieurement par les projets RESCO et VELYGER, et d’y ajouter progressivement une série de nouveaux indicateurs physiologiques et environnementaux pertinents, contribuant à une analyse plus fine du cycle de vie de cette espèce en lien avec les pressions climatiques et anthropiques. Pour l'année 2020, en raison de la crise COVID et de la période de confinement printanière, une partie des suivis n'a pu être menée à bien. Le rapport ci-joint présente donc des résultats partiels. Ces résultats concernent les suivis des paramètres environnementaux sur les huit sites atelier, une expérimentation spécifique sur la survie en fonction de la bathymétrie et de la température corporelle des huîtres, une analyse exhaustive du cycle de reproduction et du recrutement de l’huître (Réseau VELYGER) et les suivis cytogénétiques du naissain sauvage

Observatoire national du cycle de vie de l’huître creuse en France. Rapport annuel ECOSCOPA 2019

Occupant une place de premier ordre dans les paysages côtiers français, l’ostréiculture est le premier contributeur de la filière aquacole française avec une production estimée à 85000 tonnes ces dernières années. Pourtant, depuis 2008, cette espèce est affectée par des épisodes de mortalités massives et récurrentes déclenchées par la présence d'agents infectieux viraux (de type Herpes virus OsHV-1 μVar) en conjonction avec des facteurs environnementaux (i.e. élévation de la température). Cette infection virale induit une altération des défenses antimicrobiennes ainsi qu'une déstabilisation de son microbiote. Ce processus conduit à une infection secondaire par des bactéries opportunistes potentiellement pathogènes qui se multiplient rapidement entrainant des dommages tissulaires irréversibles conduisant à la mort de l’animal. En parallèle et bien que mal renseignées, ces phénomènes de mortalités touchent aussi les nombreux bancs sauvages présents sur la côte française. Or, la filière ostréicole repose sur un approvisionnement en naissain qui provient majoritairement du captage naturel, pratiqué désormais dans plusieurs bassins ostréicoles. Cependant, sur tous ces secteurs, la reproduction et le recrutement présentent des performances très variables d'une année à l'autre. Ce contexte de crise (épisodes de mortalités, défaut du recrutement, variabilité de la croissance...) nécessite la mise en oeuvre de moyens d’observation pertinents à l’échelle nationale permettant de mesurer objectivement au travers de différents proxys l’état général de santé des populations d’huîtres cultivées et sauvages, et ce pour les différentes phases sensibles de leur cycle de vie (reproduction, écologie larvaire, recrutement, croissance, survie). L’objectif général du projet ECOSCOPA est donc de mutualiser et pérenniser les dispositifs d’observation actuels, créés antérieurement par les projets RESCO et VELYGER, et d’y ajouter progressivement une série de nouveaux indicateurs physiologiques et environnementaux pertinents, contribuant à une analyse plus fine du cycle de vie de cette espèce en lien avec les pressions climatiques et anthropiques. Le rapport ci joint présente donc, pour l'année 2019, de façon successive : (1) les suivis des paramètres environnementaux sur les huit sites atelier ; (2) les suivis (partiels cette année) de croissance et de mortalités de lots sentinelles d'huîtres (Série RESCO) ; (3) une analyse exhaustive du cycle de reproduction et du recrutement de l’huître (Série VELYGER); (4) les résultats du suivi cytogénétique du naissain sauvage et (5) le développement de nouveaux outils et descripteurs écophysiologiques pertinents avec, cette année, une description plus fine du microenvironnement de l’animal et son impact sur ses performances physiologiques de croissance et de défense face aux pathogènes

Observatoire national du cycle de vie de l’huître creuse en France. Rapport annuel ECOSCOPA 2018

Occupying a prime position in the French coastal landscape, oyster farming is the leading contributor to the French aquaculture sector with an estimated production of 85,000 tonnes in recent years. However, since 2008, this species has been affected by recurrent massive mortality episodes triggered by the presence of viral infectious agents (of the type Herpes virus OsHV-1 μVar) in conjunction with environmental factors (i.e. temperature rise). This viral infection induces an alteration of the antimicrobial defenses and a destabilization of its microbiota. This process leads to secondary infection by opportunistic bacteria that are potentially pathogenic and multiply rapidly, causing irreversible tissue damage leading to the death of the animal. At the same time, these mortality phenomena, although poorly documented, also affect the numerous wild oysters present on the French coast. However, the oyster farming industry relies on a supply of spat that comes mainly from natural catchment, which is now practiced in several oyster areas. However, in all these sectors, reproduction and recruitment performances vary greatly from one year to the next. This crisis context (mortality episodes, recruitment failure, growth variability, etc.) requires the implementation of relevant observation means on a national scale to objectively measure the general state of health of cultivated and wild oyster populations through different proxy, for the different sensitive phases of their life cycle (reproduction, larval ecology, recruitment, growth, survival). The general objective of the ECOSCOPA network is therefore to pool and perpetuate the current observation systems, previously created by the RESCO and VELYGER networks, and to gradually add a series of new relevant physiological and environmental indicators, contributing to a more detailed analysis of the life cycle of this species in relation to climatic and anthropogenic pressures. The attached report therefore presents, for the year 2018, in a successive manner: (1) monitoring of environmental parameters at the eight selected sites; (2) monitoring of mortality in the sentinel batches carried out within the framework of RESCO; (3) a ten-year retrospective analysis of growth performance in relation to phytoplankton abundance; (4) an exhaustive presentation of data from the VELYGER network on the oyster reproductive cycle and recruitment; and (5) the development of new tools and relevant ecophysiological descriptors with, this year, a more detailed description of the animal's microenvironment and its impact on its physiological growth performance and defence against pathogens.Occupant une place de premier ordre dans les paysages côtiers français, l’ostréiculture est le premier contributeur de la filière aquacole française avec une production estimée à 85000 tonnes ces dernières années. Pourtant, depuis 2008, cette espèce est affectée par des épisodes de mortalités massives et récurrentes déclenchées par la présence d'agents infectieux viraux (de type Herpes virus OsHV-1 μVar) en conjonction avec des facteurs environnementaux (i.e. élévation de la température). Cette infection virale induit une altération des défenses antimicrobiennes ainsi qu'une déstabilisation de son microbiote. Ce processus conduit à une infection secondaire par des bactéries opportunistes potentiellement pathogènes qui se multiplient rapidement entrainant des dommages tissulaires irréversibles conduisant à la mort de l’animal. En parallèle et bien que mal renseignées, ces phénomènes de mortalités touchent aussi les nombreux bancs sauvages présents sur la côte française. Or, la filière ostréicole repose sur un approvisionnement en naissain qui provient majoritairement du captage naturel, pratiqué désormais dans plusieurs bassins ostréicoles. Cependant, sur tous ces secteurs, la reproduction et le recrutement présentent des performances très variables d'une année à l'autre. Ce contexte de crise (épisodes de mortalités, défaut du recrutement, variabilité de la croissance...) nécessite la mise en œuvre de moyens d’observation pertinents à l’échelle nationale permettant de mesurer objectivement au travers de différents proxys l’état général de santé des populations d’huîtres cultivées et sauvages, et ce pour les différentes phases sensibles de leur cycle de vie (reproduction, écologie larvaire, recrutement, croissance, survie). L’objectif général du projet ECOSCOPA est donc de mutualiser et pérenniser les dispositifs d’observation actuels, créés antérieurement par les projets RESCO et VELYGER, et d’y ajouter progressivement une série de nouveaux indicateurs physiologiques et environnementaux pertinents, contribuant à une analyse plus fine du cycle de vie de cette espèce en lien avec les pressions climatiques et anthropiques. Le rapport ci joint présente donc, pour l'année 2018, de façon successive : (1) les suivis des paramètres environnementaux sur les huit sites atelier ; (2) les suivis de mortalités des lots sentinelles menés dans le cadre du RESCO ; (3) une analyse rétrospective décennale des performances de croissance en relation avec les abondances phytoplanctoniques ; (4) une présentation exhaustive des données du réseau VELYGER sur le cycle de reproduction et le recrutement de l’huître et (5) le développement de nouveaux outils et descripteurs écophysiologiques pertinents avec, cette année, une description plus fine du microenvironnement de l’animal et son impact sur ses performances physiologiques de croissance et de défense face aux pathogènes

Rapport de mesures dans le lagon de Koumac, Province Nord de la Nouvelle-Calédonie

Le projet PRESENCE (PRESsions sur les Ecosystèmes récifaux et lagonaires de Nouvelle-CalédoniE) a pour objectif majeur de mieux appréhender le fonctionnement des lagons de Nouvelle-Calédonie à partir d’observations in-situ, de télédétection et de modélisation hydrodynamique. Ce rapport de terrain, présente les données acquises dans le cadre des missions CADHYAK (CAractérisation Du fonctionnement HYdrodynamique du lAgon de Koumac) effectuées dans le lagon de Koumac sur la période du 12 décembre 2019 au 29 mai 2020. Elle a permis de caractériser le fonctionnement général de ce lagon et d’observer l’influence sur l’hydrodynamique de phénomènes climatiques tels que le cyclone (UESI) ou la dépression (GRETEL) qui se sont abattus sur la zone d’étude. Plusieurs types de mesures physiques (e.g température, salinité, courant, niveaux) ont été réalisés afin de mieux appréhender la dynamique de ce lagon sous influence minière

Spatial epidemiological modelling of infection by Vibrio aestuarianus shows that connectivity and temperature control oyster mortality

Vibrio aestuarianus infection in oyster populations causes massive mortality, resulting in losses for oyster farmers. Such dynamics result from host-pathogen interactions and contagion through water-borne transmission. To assess the spatiotemporal spread of V. aestuarianus infection and associated oyster mortality at a bay scale, we built a mathematical model informed by experimental infection data at 2 temperatures and spatially dependent marine connectivity of oyster farms. We applied the model to a real system and tested the importance of each factor using a number of modelling scenarios. Results suggest that introducing V. aestuarianus in a fully susceptible adult oyster population in the bay would lead to the mortality of all farmed oysters over 6 to 12 mo, depending on the location in which infection was initiated. The effect of temperature was captured by the basic reproduction number (R0), which was >1 at high seawater temperatures, as opposed to values <1 at low temperatures. At the ecosystem scale, simulations showed the existence of long-distance dispersal of free-living bacteria. The western part of the bay could be reached by bacteria originating from the eastern side, though the spread time was greatly increased. Further developments of the model, including the consideration of the anthropogenic movements of oysters and oyster-specific sensitivity factors, would allow the development of accurate maps of epidemiological risks and help define aquaculture zoning

Influence of environmental and anthropogenic factors on the composition, concentration and spatial distribution of microplastics: A case study of the Bay of Brest (Brittany, France)

The concentration and spatial distribution of microplastics in the Bay of Brest (Brittany, France) was investigated in two surveys. Surface water and sediment were sampled at nine locations in areas characterized by contrasting anthropic pressures, riverine influences or water mixing. Microplastics were categorized by their polymer type and size class. Microplastic contamination in surface water and sediment was dominated by polyethylene fragments (PE, 53–67%) followed by polypropylene (PP, 16–30%) and polystyrene (PS, 16–17%) microparticles. The presence of buoyant microplastics (PE, PP and PS) in sediment suggests the existence of physical and/or biological processes leading to vertical transfer of lightweight microplastics in the bay. In sediment (upper 5 cm), the percentage of particles identified by Raman micro-spectroscopy was lower (41%) than in surface water (79%) and may explain the apparent low concentration observed in this matrix (0.97 ± 2.08 MP kg−1 dry sediment). Mean microplastic concentration was 0.24 ± 0.35 MP m−3 in surface water. We suggest that the observed spatial MP distribution is related to proximity to urbanized areas and to hydrodynamics in the bay. A particle dispersal model was used to study the influence of hydrodynamics on surface microplastic distribution. The outputs of the model showed the presence of a transitional convergence zone in the centre of the bay during flood tide, where floating debris coming from the northern and southern parts of the bay tends to accumulate before being expelled from the bay. Further modelling work and observations integrating (i) the complex vertical motion of microplastics, and (ii) their point sources is required to better understand the fate of microplastics in such a complex coastal ecosystem

Devenir des apports terrigènes autour du Grand Nouméa (Décembre 2016 - Avril 2017)

Dans l’objectif de mieux caractériser le devenir en mer des apports terrigènes autour de la ville de Nouméa, Nouvelle-Calédonie, notamment suite au passage de dépressions et cyclones tropicaux, différents réseaux d’observation routiniers (GOPS, Météo-France, DAVAR) ont été complétés par l’installation d’instruments au niveau des exutoires marins de la Dumbéa et la Coulée, et par la réalisation répétée de profils hydrologiques (CTD) sur la zone côtière d’intérêt. L’objectif de ce rapport est de restituer et commenter les observations collectées. Le contexte météo-océanique et les observations réalisées sont d’abord exposés sur l’ensemble de la période étudiée, qui court du 1er décembre 2016 au 30 avril 2017. Les conséquences du passage du cyclone Cook sur les paramètres physico-chimiques du lagon sont ensuite décrites pour la période du 10 au 19 avril 2017. Les surcotes, les vagues, la température, la salinité et la turbidité sont présentées en particulier, en différents endroits du lagon, et mises en relation avec les paramètres atmosphériques (pression, vent, précipitations) et hydrologiques (débits des rivières). Sur toute la période d’étude, les vagues et les surcotes observées sont restées d’amplitude modérée. L’impact des dépressions sur la température a été relativement faible et localisé proche des côtes alors que la salinité et la turbidité ont évolué rapidement sous leur action, même sur des zones situées relativement au large des côtes. Ces résultats suggèrent que les phénomènes dépressionnaires, et particulièrement les cyclones, sont susceptibles de modifier substantiellement les masses d’eaux lagonaires bien au-delà des zones impactées par les apports terrigènes par temps calm