Brown nuances in the big blue : exploring facets of marine mammals’ role in nutrient cycling
Nuances de brun dans le grand bleu : exploration de facettes du rôle des mammifères marins dans le recyclage des nutriments
Abstract
Marine mammals are found in all oceans and include over 130 species with diverse biology and ecology. Marine mammal feces and urine are rich in essential nutrients (e.g. nitrogen, iron) and their release into the environment seems to influence ecosystem functioning by stimulating productivity at the base of food webs. However, little is known of these processes and their ecological importance. This research project investigates how marine mammals contribute to ecosystem nutrient cycling through defecation and urination. It is based on bioenergetic models, population, physiology and diet data as well as prey and feces nutrient composition data. Our project spans multiple species, ecosystems, nutrients and study scales. We showed that cetacean communities’ contribution to nutrient cycling is heterogeneous across the world oceans and is determined by the relative abundance of small cetaceans, deep diving species and large whales. In the Southern Ocean, ice seal species significantly contribute to iron cycling along with whales and penguins. Diet is determinant of the contribution of species at individual and population scales, and fine scale individual variations in the nutrient composition of waste can influence the population impact on nutrient dynamics. The contribution of marine mammals to nutrient dynamics in the unique biogeochemical context of the Kerguelen Archipelago (Southern Ocean) is likely significant both at sea and on their terrestrial colony sites. Overall, this work has expanded our knowledge of marine mammals’ role in ecosystem dynamics. It demonstrated the diversity of marine mammal contributions to nutrient cycling, and provided quantitative arguments for the functional relevance of these processes in ecosystems.
Les mammifères marins sont présents dans tous les océans et comprennent plus de 130 espèces à la biologie et à l'écologie diverses. Leurs fèces et leurs urines sont riches en nutriments essentiels (azote, fer, etc.) et leurs rejets dans l'environnement peut influencer le fonctionnement des écosystèmes en stimulant la productivité des réseaux trophiques. Cependant, ces processus et leur importance écologique sont peu connus. Ce projet étudie comment les mammifères marins contribuent au recyclage des nutriments dans leurs écosystèmes via la production de fèces et d’urine. Il mobilise des modèles bioénergétiques, des données populationnelles, physiologiques et de régime alimentaire ainsi que des données de composition de proies et de fèces. Nos approches couvrent plusieurs espèces, écosystèmes, nutriments et échelles spatio-temporelles. Nous montrons que la contribution des communautés de cétacés au recyclage des nutriments est hétérogène dans les océans du monde et qu'elle est déterminée par l'abondance relative des petits cétacés, des grands plongeurs et des baleines. Dans l'océan Austral, les espèces de phoques des glaces contribuent au recyclage du fer avec les baleines et les manchots. Le régime alimentaire est déterminant pour la contribution des espèces à l'échelle individuelle et populationnelle, et les variations à fine échelle du contenu des fèces individuelles peuvent avoir une influence sur l’impact global de la population sur le recyclage des nutriments. La contribution des mammifères marins à la dynamique des nutriments dans le contexte biogéochimique unique de l'archipel des Kerguelen (océan Austral) semble significative en mer et sur leurs colonies côtières. Ce travail élargi nos connaissances sur le rôle des mammifères marins dans la dynamique des écosystèmes. Il démontre la diversité des contributions des mammifères marins au recyclage des nutriments et fourni des arguments quantitatifs sur la façon dont ces processus peuvent être fonctionnellement importants dans les écosystèmes.
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