Rôle trophique des biofilms microbiens dans les vasières intertidales

(Trophic significance of microbial biofilms in tidal flats)

Résumé du projet (synopsis)

Les vasières intertidales sont un système clé du réseau étroitement connecté d’écosystèmes qui forment la transition entre le bassin versant et le domaine océanique. Leur forte productivité est liée à l’activité d’un biofilm de diatomées, dont le fonctionnement et le devenir ont récemment fait l’objet de plusieurs programmes de recherche. En revanche, le déterminisme et le devenir de la production bactérienne associée à la sécrétion d’ExoPolySaccharides dans ce biofilm est peu connu.
    Les premières études montrent pourtant que cette production est au moins équivalent à celle des diatomées. Une vision intégrée du fonctionnement écologique des vasières intertidales dans un schéma plus global des flux de carbone demande donc impérativement de décrire et quantifier le déterminisme de cette production bactérienne et son devenir dans l’écosystème.
    Cet objectif nécessite de coupler des approches physiques et écologiques, des approches en laboratoire, sur le terrain et de la modélisation. En effet, l’étude de la production primaire a montré le rôle essentiel de la marée dans son déterminisme et sa remise en suspension. Il est donc nécessaire de coupler une approche physique de la remise en suspension et de transport hydrodynamique dans la colonne d’eau à des études de processus trophiques pour en comprendre le fonctionnement.
    Le couplage entre benthos et pélagos est aussi au cœur des méthodes proposées. En effet, le biofilm, outre sa consommation directe dans le benthos, est aussi une ressource pour la colonne d'eau, après remise en suspension. En effet, le biofilm resuspendu alimente le réseau trophique planctonique et pélagique mais aussi benthique pour la consommation des organismes suspensivores de la macrofaune.

    Les approches des processus trophiques concerneront le benthos et le pelagos. Les approches seront basées sur des mesures directes de consommation par la décroissance des stocks de proies en incubation, par des suivis de traceurs naturels et par des mesures d'enrichissement de consommateurs nourris de proies marquées artificiellement . Elles combineront aussi les approches isolant le prédateur et sa proie que des approches plus globales de l’écosystème. Une quantification sera réalisée sur le rôle des vertébrés : poissons et oiseaux, vecteurs biotiques d’exportation de ce biofilm.
    Enfin, l’intégration des résultats physiques et écologiques, benthiques et pélagiques, sera réalisée par une approche multi modèles combinant la modélisation statique et dynamique des flux de matière organique.

    responsable :
workpackage 1 :
benthic food web Christine Dupuy
workpackage 2 :
Benthic-pelagic coupling : biofilm erosion and resuspension of micro-organisms Francis Orvain
workpackage 3 :
Pelagic food web Hélène Montanié
workpackage 4 :
Fate of biofilm productions through stable isotope analysis Pierre Richard
workpackage 5 :
Process integration through benthic-pelagic modeling Katell Guizien

Il ressortira ainsi de ce projet une compréhension du fonctionnement et une quantification précise des processus suivants :

Outre ces études de processus, une approche intégrée à l’ensemble de l’écosystème par les isotopes stables permettra la discussion sur le changement d’échelle de l’étude fine des processus à une approche globale. La modélisation débouchera sur

Project Synopsis

Tidal flats represent a key system in the tightly connected network of ecosystems at the continent – ocean interface. Biofilm forming diatoms confer them a high productivity. Their functioning has been described in several recent research programs. By contrast, relatively little is known about the mode and fate of the bacterial production associated with the detritic organic matter and the ExoPolySaccharide (EPS) exudation in the tidal flat biofilms. Preliminary studies show that the bacterial production is at least as high as the microalgal production. For an integration of the ecological functioning of tidal flat systems into a global carbon fluxe scheme, it is necessary to describe and quantify how this bacterial production is determined and what is it becoming in the ecosystem.
To do so, physical and ecological studies must be associated, and laboratory, field and modeling approaches must be combined. Indeed, tidal water movements are known to be essential in the determinism of the biofilm primary production and in its resuspension. A physical study of resuspension and of advective transport in the water column will be coupled with trophic process studies. Likewise, the study of benthic and pelagic processes will be coupled since the biofilm besides being consumed by benthic deposit feeders, is resuspended and hence consumed as plankton by planktonic consumers and benthic suspension-feeders. Trophic process estimations in both domains will be based on direct measures of prey decline in incubation experiments as well as natural and prey-enrichment tracer studies. Biotic vectors like birds and fishes will be included for their potential role of exportation of the biofilm production to adjacent areas. Physical and ecological data will be integrated in a multi model approach with a combination of static and dynamic models of organic matter flow.
As a result, the following processes will be quantified and their mechanisms will be understood :

Process studies will be completed by ecosystem-level integrated approaches through stable isotope measurements, allowing the comparison of small scale and large scale processes. The modeling component will construct two models:



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