Impacts de la pêche et du changement climatique sur l'écosystème et la ressource halieutique en Mer Celtique



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Article dans Frontiers in Marine Science

L’étude est publiée dans Frontiers in Marine Science en décembre 2020 avec 2 membres de l’UMR Ecologie et Santé des Ecosystèmes, Pierre-Yves Hernvann et Didier Gascuel (L'Institut Agro, Agrocampus Ouest, ESE) et leur ancien stagiaire aujourd’hui en thèse à l’IRD, en collaboration avec les équipes Ifremer de Lorient et des chercheurs du Centre Commun de Recherche (JRC) de la Commission Européenne et de l’Université du Washington.


Les réseaux trophiques, structures résultant de l’assemblage des chaînes alimentaires, jouent un rôle majeur dans la dynamique des écosystèmes marins. En effet, connaître leur structure et leur fonctionnement permet de mieux comprendre comment une pression impactant une espèce ou un groupe d’espèces peut se propager de proche en proche, via les relations proie-prédateurs, pour au final affecter l’ensemble de l’écosystème. Cette thématique de recherche est notamment utile pour quantifier les impacts indirects de la pêche et constitue un outil essentiel pour la mise en œuvre d’une approche écosystémique de la gestion des pêches.


Dans cette étude, les chercheurs de l’UMR ESE et leurs collègues se sont penchés sur le cas de la Mer Celtique, la partie du plateau continental Ouest Européen qui s’étend du Nord de la Bretagne au Sud-Ouest de l’Irlande (Fig.1). L’étude du réseau trophique dans cette zone relève du défi de par la grande diversité des espèces qui l’habitent et la complexité de leurs interactions, due à leur répartition spatiale hétérogène à travers une véritable mosaïque d’habitats. Exploitée par la pêche depuis de nombreuses décennies, la Mer Celtique revêt encore aujourd’hui un intérêt majeur pour les pêcheries européennes ; en témoignent les négociations musclées sur les accords de pêche dans ces eaux dans le cadre du Brexit. Les objectifs de cette étude étaient de mieux comprendre (i) la structuration spatiale du réseau trophique de Mer Celtique ainsi que (ii) les changements survenus dans l’écosystème depuis 1985, (iii) d’en identifier les principaux facteurs et de (iv) quantifier les impacts relatifs de la pêche et de l’environnement dans ces changements.


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Figure 1- Localisation de la Mer Celtique et délimitation de la zone d'étude (tirets rouges) par rapport au découpage physique et relatif à la gestion (zones du CIEM, Conseil International pour l’Exploration de la Mer)




Pour ce faire, le réseau trophique de Mer Celtique a été représenté via un modèle bilan-massique (les fameux modèles Ecopath ! Fig.2) : l’écosystème est découpé en boîtes représentant une ou plusieurs espèces similaires (d’un point de vue de leurs caractéristiques biologiques, leur rôle dans l’écosystème, leurs proies et prédateurs) entre lesquels des flux de matière vivante, la biomasse, s’effectuent dans le temps et l’espace. De multiples données y ont ensuite été intégrées pour s’assurer de la fiabilité des relations trophiques (analyses de contenus stomacaux et signatures isotopiques), informer sur les tendances de biomasse (campagnes océanographiques, évaluations de stocks), représenter l’impact de la pêche (captures, mortalité par pêche), et renseigner les changements spatio-temporels dans la production du plancton (phyto- et zooplancton ; données satellites, modèles biogéochimiques) et dans l’habitat des espèces de poisson (modèles de niche environnementale).



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Figure 2 - Structure du modèle de l'écosystème de Mer Celtique - tous les compartiments de l'écosystème sont représentés par des boîtes, du phytoplancton aux grands requins, reliées entre elles par des relations proie-prédateur.



Les résultats de cette étude sont multiples. Tout d’abord, l’intégration conjointe des niches environnementales des espèces et de la répartition de leurs proies et prédateurs permet de prédire la répartition de leur biomasse en Mer Celtique. De cette répartition hétérogène des principaux compartiments de l’écosystème résulte une structuration spatiale des interactions entre espèces et des propriétés émergentes de l’écosystème (Fig.3). Si les distributions relatives de ces propriétés sont globalement stables au cours de la période étudiée, les changements les plus importants concernent l’abondance des compartiments.


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Figure 3 - De la répartition spatiale des espèces aux caractéristiques émergentes de l'écosystème – quelques métriques à titre d'exemple



Alors que d’autres travaux ont montré que les impacts les plus sévères de la pêche en Mer Celtique avaient eu lieu dès les décennies 1960 et 1970, la présente étude démontre que cette pression demeure le principal facteur de changement entre 1985 et 2016. L’augmentation continuelle de la pression de pêche jusqu’au début des années 2000 aggrave la réduction des stocks des principaux prédateurs dans l’écosystèmes comme le merlu, la morue (le cabillaud, chez votre poissonnier), la baudroie (la lotte), favorisant le développement de leurs proies : de plus petits poissons de fond, des invertébrés (crustacés, céphalopodes) et des poissons pélagiques (sardine, sprat et merlan bleu par exemple). La politique de gestion des pêches plus stricte à échelle européenne dès le milieu des années 2000 montre ses fruits et plusieurs espèces commerciales voient leur abondance ré-augmenter dans les années 2010.


Les effets de l’environnement sont toutefois visibles. La fluctuation de production de plancton explique une partie des variations d’abondance de poisson, en particulier des consommateurs de plancton. Par ailleurs, le réchauffement précoce et brutal des eaux dans le milieu des années 1990 impacte négativement la productivité des espèces dites boréales (morue, hareng, merlan) et positivement celle des espèces dites Lusitaniennes (sardine, sanglier, céphalopodes), respectivement à affinités pour les eaux froides et chaudes. Les résultats de cette étude suggèrent que ces changements de température ont ralenti (voire empêché) ou accéléré le récent rétablissement des stocks d’espèces commerciales suivant leur preferendum thermique.


La prédominance du signal de la pêche dans les changements de l’écosystème doit être considérée au regard de la stabilité des conditions environnementales au cours des 20 dernières années (Fig.4)… une stabilité qui ne perdurera pas d’après les prédictions de modèles climatiques. L’amélioration de la gestion des pêches et l’impact de l’environnement ici mis en évidence semblent suggérer que le changement climatique deviendra la principale pression à laquelle fera face la Mer Celtique dans les décennies à venir !



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Figure 4- Variation temporelle des principaux facteurs de changement dans l'écosystème de Mer Celtique. Axe de gauche (valeur absolue): SST = température de surface; SBT = température de fond; Axe de droite (valeur relative) : PP = production de phytoplancton; ZSH = qualité de l'habitat pour le zooplancton; F=pression de pêche. C’est ce dernier indicateur qui est le plus contrasté sur la période d’étude



Les auteurs de cette étude travaillent actuellement à l’intégration dans le modèle Mer Celtique des projections issues de modèles biogéochimiques produits dans le cadre du GIEC. Le modèle permettra alors de prédire l’impact du réchauffement des eaux en surface comme au fond et un déclin global de la production primaire sur les communautés et leurs conséquences sur les propriétés émergentes de l’écosystème à l’horizon 2100.



Référence
Hernvann P-Y, Gascuel D, Grüss A, Druon J-N, Kopp D, Perez I, Piroddi C and Robert M (2020) The Celtic Sea Through Time and Space: Ecosystem Modeling to Unravel Fishing and Climate Change Impacts on Food-Web Structure and Dynamics. Front. Mar. Sci. 7:578717. doi: 10.3389/fmars.2020.578717




Contact OSUR
Pierre-Yves Hernvann (L'Institut Agro, ESE) / @
Alain-Hervé Le Gall (OSUR multiCOM) / @