Utilisation des isotopes stables naturels comme outils pour comprendre les réseaux trophiques benthiques côtiers.

Comprendre le fonctionnement des écosystèmes côtiers passe souvent par comprendre la structure et le fonctionnement des réseaux trophiques. A ce titre, l’équipe développe l’utilisation des isotopes stables naturels (principalement 13C, 15N et 34S) comme indicateurs des flux de matière dans les écosystèmes. Cet outils repose sur le principe d’accumulation des isotopes lourds des éléments (e.g. 13C, 15N) dans les tissus des consommateurs qui utilisent prioritairement les isotopes légers de ces mêmes éléments (e.g. 12C, 14N). Schématiquement, en analysant les ratios isotopiques de plusieurs sources de nourriture et en les comparant à celle d’un consommateur on peut – en prenant en compte un facteur d’enrichissement d’un niveau trophique à un autre – déterminer quelle source contribue au régime alimentaire du consommateur.

Plusieurs applications de cet outil sont développées dans l’équipe :

1. Déterminer les flux de carbone et d’azote dans les réseaux trophiques.

Les systèmes benthiques côtiers présentent des réseaux trophiques complexes dans la mesure ou ils reçoivent une production pélagique allochtone (phytoplanton) produite dans la colonne d’eau mais sont également le support d’une production primaire autochtone benthique (e.g. macroalgues, microphytobenthos). Les isotopes permettent de mieux cerner les contributions de ces différentes sources qui alimentent les consommateurs primaires (nombreuses suspensivores et déposivores macrobenthiques) et in fine les consommateurs des niveaux supérieurs.

Par exemple, nous avons mis en évidence une contribution forte de la production de diatomées epipsamiques dans l’alimentation de la macrofaune des dunes de sable sous-marines du Golfe du Mexique, alors que les espèces colonisant les sédiments avoisinants se nourrissent de phytoplancton (Grippo et al., 2011).

2. Comprendre les compétitions intra- et inter-spécifiques qui gouvernent l’écologie alimentaire des espèces.

Les isotopes, à l’instar d’autres marqueurs comme les acides gras, peuvent être utilisés pour déterminer la niche trophique d’une espèce (la niche isotopique est alors vue comme un proxy de la niche trophique). Plus une population se compose d’individus spécialisés dans leurs régimes alimentaires, plus la niche isotopique sera large, comparativement à une population dont les individus ont le même régime alimentaire.

3. Apporter des mesures de la niche isotopique à l’échelle des communautés.

Les isotopes peuvent être utilisés pour proposer des indices permettant de décrire les réseaux trophiques. En analysant la signature isotopique de tout ou partie des espèces qui composent une communauté (ou un habitat particulier), il est possible de fournir une image globale du fonctionnement. Par exemple, la longueur des chaînes trophiques est approximée par le range en 15N alors que le range en 13C fourni une information sur la diversité des sources à la base du réseau trophique. D’autres indices peuvent être examinés comme l’aire convexe d’un nuage de points isotopiques qui traduit également la diversité des sources et les échanges au sein d’une communauté. La distance moyenne du plus proche voisin et la distance au centroïde du nuage illustrent quant à eux plus particulièrement la redondance trophique entre les espèces. Cette approche souffre de plusieurs défauts majeurs et nous travaillons à améliorer ces indices (sensibilité du nombre d’espèces échantillonnées, sensibilité de la variabilité des sources de base etc.).