Zone-Atelier "Antarctique et subantarctique"

Présentation
http://za-antarctique.univ-rennes1.fr/
Responsable : Marc Lebouvier (ECOBIO)

Créée en 2000, la Zone Atelier de Recherches sur l’Environnement Antarctique et Subantarctique concerne un vaste territoire dans les TAAF (Terres Australes et Antarctiques Françaises), de l'Antarctique (Terre Adélie) aux eaux subtropicales de l'océan Indien (îles Saint Paul & Amsterdam) en passant par deux groupes d'îles subantarctiques (archipel Crozet et îles Kerguelen). Depuis un demi-siècle, des observations sur l'environnement ont été effectuées sans interruption dans les TAAF dans plusieurs disciplines. Ce réseau français est unique dans le monde par son éloignement des continents habités et par la répartition de ces observatoires permanents le long d’un transect latitudinal à travers les océans Austral et Indien. Malgré leur éloignement ces écosystèmes ne sont pas intacts et, bien que récente, l’action de l’homme y est sensible : introductions volontaires ou involontaires d’espèces (lapins, rats, souris... mais aussi plantes et invertébrés), pêcheries, représentent de sérieuses menaces pour la biodiversité de ces contrées, dont les organismes ont évolué d'une manière originale, sans contact avec les flores et les faunes continentales. A cela s’ajoute l’impact des changements actuels du climat, particulièrement sensibles sous ces hautes latitudes, aussi bien en mer qu’à terre. Les écosystèmes marins et terrestres sont étroitement associés dans ces territoires et cette interdépendance explique qu’au sein de la Zone Atelier les équipes d’écologie terrestre et de biologie marine coopèrent activement depuis l’origine, en liaison étroite également avec des équipes d’océanographie physique. Les suivis à terre et en mer de vertébrés marins prédateurs renseignent à la fois sur leur écologie (démographie, stratégie énergétique...) et, grâce à l’utilisation de capteurs de plus en plus perfectionnés, sur les caractéristiques physiques (température, salinité...) et biologiques (ressources halieutiques) des masses océaniques. Par la relative simplicité de leurs faune et flore originales les écosystèmes terrestres sont des modèles remarquables pour l’étude des interactions espèces introduites-espèces natives, sous la contrainte des modifications actuelles du climat. Ces territoires peuvent être considérés comme des « sentinelles » face aux changements globaux de l’environnement (climat, espèces envahissantes…) et sont des situations privilégiées pour l’étude de ces problématiques, avec des résultats dont la portée dépasse largement le cadre géographique considéré. L’unité thématique de la Zone Atelier repose sur le fait que les communautés biologiques étudiées, jusqu'alors isolées, sont soumises à une pression anthropique croissante aussi bien à terre qu'en mer, et sont particulièrement sensibles aux changements climatiques actuels, particulièrement nets sous ces hautes latitudes. Nos recherches s’appuient sur des observations à moyen et long terme (plusieurs décennies pour certaines) qui ont d’autant plus de valeur qu’elles ont débuté avant l’amplification actuelle de ces modifications de l’environnement. Pour 2008-2010, parallèlement à la poursuite des activités d’observation pluriannuelles sur l’ensemble des sites, nos perspectives comportaient le renforcement de l’animation scientifique et des collaborations au sein de la ZA, le développement des bases de métadonnées et la diffusion de nos résultats (par des publications scientifiques bien sûr, mais aussi des actions à destination du grand public). Une étude bibliométrique a été menée récemment par l’Institut Polaire Français. L’analyse des publications depuis 1980 montre que, toutes disciplines confondues, la France représente 7,2% des publications consacrées à l'Antarctique et au Subantarctique, ce qui correspond au 5ème rang mondial, derrière les États-Unis, le Royaume-Uni, l'Allemagne et l'Australie. Si l'on considère uniquement le Subantarctique, la France occupe le 1er rang devant les États-Unis avec 17,8% des publications. La contribution à ce résultat des équipes de la ZA est particulièrement significative, comme en témoigne cette année encore la liste des publications de la ZA depuis le dernier rapport adressé au CS (voir en fin de paragraphe). Nous exposons brièvement ci-dessous quelques résultats acquis récemment, en soulignant qu’un nombre croissant de travaux correspondent à des collaborations développées à l’intérieur de la ZA. La contribution principale des équipes rennaises concerne deux thèmes: L'impact des changements climatiques sur les écosystèmes terrestres. Une bonne relation a pu être établie entre les caractéristiques spectrales d’images satellitaires SPOT et le recouvrement végétal global tel que nous l’évaluons sur plus de 100 transects suivis annuellement depuis plus de 15 ans sur cinq îles dans le Golfe du Morbihan. Les dernières analyses réalisées sur la composition spécifique des communautés montrent qu’une discrimination plus fine est possible dans certaines situations de forte dominance d’Acaena magellanica d’une part et de Taraxacum spp. d’autre part. Ces deux espèces subissent une évolution inverse de leur recouvrement (diminution Acaena, augmentation Taraxacum) sous l’effet des sécheresses enregistrées depuis 1990 à Kerguelen. Ces travaux (qui seront présentés lors du prochain colloque du SCAR en août 2010 à Buenos Aires) vont nous permettre de mettre en place un observatoire à long terme sur l’impact des sécheresses sur le couvert végétal et l’érosion des sols à l’échelle de l’ensemble du Golfe du Morbihan et de la Péninsule Courbet, partie la plus affectée par les modifications des précipitations. Parallèlement, par l’analyse de traits biologiques (taille, phénologie…) et de traits biochimiques (teneurs en polyamines) sur des gradients hydriques et de température nous cherchons à déterminer si la capacité d'adaptation des plantes au changement climatique varie entre espèces autochtones et espèces introduites. Les échantillons prélevés au cours de la campagne 2008-2009 pour cette étude sont en cours d’analyse (thèse M. Hermant). L'impact des invertébrés introduits sur les communautés autochtones Parallèlement à la poursuite des piégeages réguliers menés depuis plus de 10 ans pour préciser la phénologie des espèces et les éventuelles nouvelles introductions, les travaux en 2009 ont été renforcés sur trois axes : • Biologie, structure des populations et impact du carabe Merizodus soledadinus introduit à Kerguelen (P41, P43, thèse L. Lalouette soutenue, thèse M. Laparie en cours), • Biologie et impact des pucerons introduits sur Amsterdam (Hullé et al., en révision), Crozet et Kerguelen avec utilisation de données acquises entre 1990 et la période actuelle sur l’abondance des pucerons et de leurs parasites, • Valorisation des résultats du programme international Aliens in Antarctica mené pendant l’Année Polaire Internationale pour évaluer les flux de propagules (plantes et invertébrés) vers le continent Antarctique et les îles subantarctiques (communication au colloque SCAR à Sapporo en août 2009, préparation de communications pour les colloques IPY d’Oslo et SCAR de Buenos Aires en 2010). Les autres recherches menées au sein de la ZA concernent les thématiques suivantes! • Le rôle des conditions climatiques dans la dynamique des interactions prédateur-proie du système Végétation/Lapin-Oiseaux marins/Chat dans les îles Kerguelen; • Les suivis démographiques à long-terme chez les oiseaux et mammifères marins : impact des changements de l’environnement; • Les réseaux trophiques, la variabilité physique et biologique de l’écosystème pélagique.
Prospective
Le dossier de la ZA "Antarctique" a été soumis à l'appel d'offres SOERE piloté par l'alliance AllenVi pour l'environnement. Le texte ci-dessous reprend les enjeux et évolutions scientifiques qui concernent la partie rennaise de la zone atelier. L'Observatoire de Rennes prendra la suite du CAREN comme responsable de la Zone Atelier. Plusieurs systèmes d'observation, existants ou en développement, ont été définis dans le cadre des activités (ou de leur extension) de la Zone Atelier. SPICC: impact des eSPèces Introduites (plantes, invertébrés, vertébrés) et des Changements Climatiques sur la biodiversité et le fonctionnement des écosystèmes insulaires subantarctiques (responsable Marc Lebouvier UMR 6553, OSUR, Rennes)
Des observations régulières sur les plantes et les invertébrés, amorcées depuis 10 à 20 ans selon les taxons (piégeages, suivis de phénologie et de répartition...) permettent de détecter l’arrivée de nouvelles espèces introduites, leur insertion et leur impact dans les communautés autochtones des îles subantarctiques. Ces séries de données sur le long terme dans des écosystèmes relativement simples, sont des outils précieux pour l’étude des relations espèces autochtones-espèces introduites dans le contexte actuel de changement climatique et pour appréhender, grâce à des modèles végétaux et animaux variés, les mécanismes des invasions biologiques. Trois principaux thèmes sont abordés : • processus de dispersion des espèces invasives, avec l’étude de la distribution et de l’abondance de ces espèces, une approche de leur variabilité génétique et l’élaboration de modèles mathématiques de dispersion. • le rôle des changements climatiques sur la dynamique des populations des espèces invasives et les conséquences sur la faune et la flore autochtones • la vulnérabilité des communautés autochtones, qui inclut l’étude des conséquences écologiques et évolutives des invasions biologiques, ainsi que le rôle des pucerons en tant qu’hôte (et vecteur) de virus végétaux. Pour des raisons logistiques les observations menées annuellement dans les années 1990 sont maintenant réalisées tous les 5-6 ans (dernières effectuée en 2005, prochaines prévues en 2010-2011). Les autres systèmes d'observation de la ZA sont pilotés par des équipes extérieures à l'OSUR: • OSCAR, Oiseaux et Mammifères Marins Sentinelles des Changements Globaux de l’Océan AustRal (responsable H. Weimerskirch, CNRS, CEB Chizé) Ce système d’observation, qui existe déjà pour l’essentiel, permet de suivre simultanément les changements d’abondance, de distribution et de niveau trophique de 32 espèces de prédateurs marins suivies depuis plus de 50 ans sur le réseau de quatre sites des Terres Australes et Antarctiques Françaises. • MEMO, Mammifères Echantillonneurs du Milieu Océanique (responsable C. Guinet, CNRS, CEB Chizé). Ce système d’acquisition repose sur des capteurs placés sur des éléphants de mer et des phoques de Weddell. Ces animaux deviennent des plateformes opérationnelles d’observation des conditions océanographiques permettant d’obtenir à l’échelle de l’Océan Austral des profils de température et salinité référencés dans le temps et l’espace. • Observatoires ANTAVIA (Responsable Y. Le Maho, IPHC, Strasbourg). L'observatoire étudie trois espèces de manchots comme indicateur des écosystèmes marins majeurs de l’Océan Austral: front polaire pour le manchot empereur, interface mer/glace estivale pour le manchot Adélie, interface mer/glace hivernale pour le manchot royal. Les deux objectifs principaux sont : a) de prédire l'évolution des populations de manchots en fonction des scénarios climatiques de l'IPCC, b) d’utiliser ces populations comme des indicateurs pour déterminer l'impact de la variabilité climatique sur des écosystèmes clés de l'Océan Austral. • ICO²TA (responsable P. Koubbi, LOV, Villefranche sur Mer) L'objectif est d'étudier la biodiversité benthique et pélagique de mer de Dumont d’Urville (réseau de suivi partant de la côte (67°S) jusqu'à la marge continentale (65°30S) et de la base de Dumont d'Urville (140°E) jusqu'au glacier du Mertz (145°E)) afin d'étudier l'écosystème pélagique du plateau continental, et de préciser la distribution spatio-temporelle des phases de développement de P. antarcticum pour identifier les zones de reproduction, comprendre la distribution spatiale en fonction des paramètres océanographiques et évaluer ainsi les abondances annuelles au niveau des stades larvaires les plus sensibles aux fluctuations environnementales.