Distribution du micronecton dans le Pacifique tropical ouest : caractérisation de la structuration des écosystèmes par méthodes acoustiques - TEL - Thèses en ligne
Thèse Année : 2024

Distribution of micronecton in the western tropical Pacific : characterization of ecosystems structuring using acoustic methods

Distribution du micronecton dans le Pacifique tropical ouest : caractérisation de la structuration des écosystèmes par méthodes acoustiques

Résumé

Pelagic ecosystems are key elements of the global oceans, hosting numerous exchanges between the euphotic surface and mesopelagic depths. This zone exhibits a high biodiversity and a complex trophic network, with micronekton as a central component. This compartment comprises organisms measuring between 2 and 20 cm and encompasses a wide variety of species, including fish, crustaceans, molluscs, and gelatinous organisms (such as jellyfish, pyrosomes, salps). Micronekton serves as the primary food source for top predators like tuna, marine mammals, and seabirds and is predominantly feeding on zooplankton, thus occupying a central position in the trophic network. Additionally, some micronekton species undertake a diel migration between surface and depths, known as the nycthemeral migration, occurring with each solar cycle: organisms residing in deep mesopelagic layers during the day (>300m) ascend to the surface at sunset and vice versa at dawn. This vertical migration, observed in all oceans, is one of the largest global migrations. Its substantial biomass on a global scale, central role in the trophic network, and migratory behavior contributing to oceanic biogeochemical fluxes make micronekton an indispensable element in the study of pelagic ecosystems. This thesis investigates micronekton in the tropical Pacific through three main axes: 1) observation methods and abundance estimation, 2) improvement through recent technologies, particularly broadband acoustic profilers, and 3) characterization of micronekton distribution at the Pacific scale by defining ecosystems linked to environmental variables. Axis 1) initially examines micronekton observation methods, their respective biases, and their complementary nature. By focusing on acoustic-trawl measurements in the southwest tropical Pacific, we compare micronekton abundance estimates obtained through trawling and acoustics to estimate the difference of abundance obtained by one and the other method at different depths. In axis 2), we explore the contribution of a broadband profiler to micronekton abundance and distribution studies, developing an echo-counting algorithm to estimate organism density by depth. The final axis 3) utilizes acoustic data collected during three WARMALIS campaigns in the western tropical Pacific to describe it at large scale. Five different ecosystems could be characterized. The spatio-temporal distribution of micronekton appears different in each of them, in relation with environmental variables (temperature, oxygen, salinity, currents, etc.). This division highlights the presence of the Warm Pool, the equatorial upwelling, and oligotrophic zones, each characterized by different vertical structuring and micronekton density. This thesis emphasizes the various biases of micronekton study methods and the utility of combining them to obtain more robust estimates. By then applying these methods to the tropical Pacific, it demonstrates the considerable variability of ecosystems on a Pacific scale. Including this spatial variability in global predictions of micronekton abundance and biomass is essential for refining estimates and understanding the link between the environment and biology. Finally, it reaffirms the need to consider micronekton for the sustainable preservation and management of oceanic ecosystems.
Les écosystèmes pélagiques sont des éléments clés des océans à l'échelle du globe, dans lesquels prennent place de nombreux échanges de matière et d'énergie entre la surface euphotique et les profondeurs mésopélagiques. Cette zone abrite une forte biodiversité et un réseau trophique complexe au centre duquel se situe le micronecton. Ce compartiment est composé des organismes mesurant entre 2 et 20 cm et regroupe diverses espèces qui peuvent être résumées par les catégories suivantes : poissons, crustacés, mollusques et organismes gélatineux (méduses, pyrosomes, salpes…). Le micronecton est la nourriture principale des prédateurs supérieurs comme les thons, les mammifères marins et les oiseaux marins et se nourrit principalement de zooplancton, le plaçant, de ce fait, au centre du réseau trophique. De plus, une partie des espèces de micronecton réalise une migration journalière entre la surface et les profondeurs. Cette migration est appelée migration nycthémérale et se produit à chaque cycle solaire : les organismes résidant dans les couches mésopélagiques profondes de jour (>300m) remontent vers la surface au coucher du soleil et inversement à l'aube. Cette migration verticale, observée dans tous les océans, est une des migrations les plus importantes à l'échelle du globe. Son importante biomasse à l'échelle du globe, sa place centrale dans le réseau trophique et son comportement migratoire participant aux flux biogéochimiques des océans font du micronecton un élément incontournable de l'étude des écosystèmes pélagiques. Cette thèse étudie le micronecton dans le Pacifique tropical à travers trois axes principaux : 1) quels sont les moyens d'observation du micronecton, et comment estimer l'abondance de ces espèces, 2) comment améliorer ces études à l'aide de technologies récentes, notamment les profileurs acoustiques large bande, et 3) comment caractériser la distribution du micronecton à l'échelle du Pacifique tropical en définissant des écosystèmes en lien avec les variables environnementales. L'axe 1) étudie dans un premier temps les méthodes d'observation du micronecton, leurs biais respectifs et comment elles se complètent. En se concentrant sur les mesures acoustique-chalut réalisées dans le Pacifique tropical sud-ouest, nous comparons les estimations d'abondance du micronecton réalisées à l'aide du chalut et de l'acoustique, afin d'estimer un ordre de grandeur de la différence d'abondance obtenue par chaque méthode à différentes profondeurs. Dans l'axe 2) nous explorons l'apport d'un profileur large bande lors de l'étude de l'abondance et de la distribution du micronecton et développons l'usage d'un algorithme d'écho-comptage pour estimer la densité des organismes en fonction de la profondeur. Le dernier axe 3) s'appuie sur les données acoustiques acquises pendant trois campagnes WARMALIS dans le Pacifique tropical ouest pour le décrire à large échelle. Cinq différents écosystèmes ont pu être caractérisés. La distribution spatio-temporelle du micronecton s'avère différente dans chacun d'eux, en relation avec les variables environnementales (température, oxygène, salinité, courants…). Ce découpage met en lumière la présence de la Warm Pool, de l'upwelling équatorial et des zones oligotrophes, qui sont chacune caractérisées par une structure verticale et une densité de micronecton différente. Cette thèse souligne les biais des méthodes utilisées pour étudier le micronecton, et l'utilité de les combiner pour obtenir des estimations plus robustes. En appliquant ensuite ces méthodes au Pacifique tropical, elle démontre la variabilité des écosystèmes à cette échelle. Inclure cette variabilité spatiale dans les études de prédictions globales d'abondance et de biomasse du micronecton est essentielle afin d'affiner les estimations et de comprendre le lien entre l'environnement et la biologie. Enfin, elle réaffirme la nécessité de prendre en compte le micronecton pour préserver et gérer durablement les écosystèmes océaniques.
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Origine Version validée par le jury (STAR)

Dates et versions

tel-04683710 , version 1 (02-09-2024)

Identifiants

Citer

Laure Barbin. Distribution du micronecton dans le Pacifique tropical ouest : caractérisation de la structuration des écosystèmes par méthodes acoustiques. Sciences de l'environnement. Sorbonne Université, 2024. Français. ⟨NNT : 2024SORUS139⟩. ⟨tel-04683710⟩
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