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Wang, Chao. Modélisation et prédiction des assemblages de phytoplancton à l’aval de la rivière des Perles, en Chine

Wang, Chao (2014). Modélisation et prédiction des assemblages de phytoplancton à l’aval de la rivière des Perles, en Chine.

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Résumé en francais

Les écosystèmes aquatiques sont soumis à des pressions croissantes dues aux changements climatiques et aux activités anthropiques. Les rivières sont considérées comme la voie la plus importante pour la circulation de l'énergie, de la matière et des organismes. Le phytoplancton constitue le niveau de base de la chaîne alimentaire aquatique, et en liaison avec son cycle de vie, il a en plus une réponse rapide à des facteurs environnementaux qui régulent l'activité biologique et la qualité de l'eau. Les phytoplanctons ont été étudiés essentiellement en milieux lentiques tels que les lacs et les réservoirs, mais encore peu d'études ont été menées en écosystèmes lotiques. La rivière des Perles est le plus grand fleuve de plaine de Chine du Sud, mais les études pertinentes ont été interrompues au cours des trois dernières décennies. Ainsi, dans la présente étude, nous cherchons à mettre en évidence les patrons d'assemblages de phytoplancton de ce grand fleuve, par des approches de modélisation. Premièrement, nous faisons la synthèse des tendances scientifiques des études phytoplanctoniques entre 1991 et 2013 à l'aide d'une analyse bibliométrique. Le nombre de publications annuelles sur les phytoplanctons a montré une croissance rapide au cours des deux dernières décennies, sa contribution au total des articles scientifiques est toujours restée en dessous de 10%. Dans le cadre du développement rapide de la recherche scientifique, les publications dépendantes (en termes d'écosystèmes multi-aquatiques et des collaborations internationales) montrent une tendance à la hausse. Les variations de mots clés associés à des régions de recherche sont principalement impactées par les zones géographiques adjacentes aux différents pays, qui sont généralement les top-contributeurs. Les tendances des variations des mots-clés relatifs aux méthodes de recherche, le contenu de la recherche et des facteurs environnementaux indiquent que les études de phytoplancton menées à grande échelle et à long terme sont en significative augmentation, tandis que les études traditionnelles et à l'échelle locale sont en décroissance. Deuxièmement, les caractéristiques temporelles des assemblages de phytoplancton ont été analysées dans la partie avale de la rivière des Perles, grâce à un échantillonnage de séries chronologiques quotidien pendant toute l'année 2009. Les conditions excessives d'éléments nutritifs conduisent à une dominance de diatomées dans la communauté de phytoplancton. Alors que les algues vertes contribuent plutôt à la diversité spécifique. En utilisant la carte d'auto-organisation (SOM), des échantillons de phytoplancton ont été classés en quatre groupes sur la base de similitudes d'espèces. Ces groupes étaient bien différenciés par la richesse spécifique, la biomasse et les espèces indicatrices. En outre, le modèle LDA montre que ces groupes peuvent être facilement prédits par des facteurs environnementaux tels que la température de l'eau, le débit et la précipitation. Concernant les éléments nutritifs, seul le phosphate pourrait avoir un impact sur les assemblages de phytoplancton. Le score global de prédiction des assemblages était de 64,2%. Troisièmement, la distribution spatiale du phytoplancton a été analysée dans le delta de la rivière de Perle, en s'appuyant sur un échantillonnage saisonnier en 2012. La richesse en teneur d'éléments nutritifs et l'excellence des échanges d'eau ont abouti à une communauté de phytoplancton dominée par la diversité des Bacillariophyceae et Chlorophyceae et la biomasse de Bacillariophyceae. Par utilisation des méthodes d'ordination NMDS et la classification hiérarchique, les échantillons de phytoplancton ont pu être groupés en 5 clusters. Ces groupes étaient nettement différents, en termes de richesse spécifique, de biomasse et des espèces indicatrices, mais les différences entre les groupes ne sont significatives que dans la dimension spatiale. Le modèle prédictif LDA a indiqué que la répartition spatiale des assemblages de communautés de phytoplancton pourrait facilement être différenciée par des variables associées à la qualité de l'eau (TP, Si, Do et transparence). Le score global de prédiction des assemblages était de 75%. Enfin, la variabilité morphologique des espèces de diatomées prédominantes, Aulacoseira granulata (Ehrenberg) Simonsen, a été étudiée dans la partie avale de la rivière des Perles. On observe une grande cohérence entre les paramètres morphologiques, en particulier la taille de la cellule. En outre, les angles de phases des ondelettes-croisées illustrent bien que le diamètre des cellules est le paramètre le plus sensible aux variations de l'environnement et que par là les variations de taille des cellules et des filaments pourraient y être liées. La température de l'eau a des impacts sur les taux d'occurrence des algues et la taille au cours de la période printemps-hiver. Le cycle de vie des algues pourrait être affecté par le débit, tout comme la longueur de filament, dans la sélection de chaînes avec la flottabilité optimale. Les réponses de la taille des algues à des nutriments, en particulier la silicate, l'azote total et le phosphate, ont été associées avec le début et à la fin d'un cycle de vie. Ces corrélations entre la taille et les nutriments ont été démontrées à la fois par l'analyse par ondelettes et par la RDA. En outre, les valeurs extrêmement élevées à la fin de l'année ont été expliquées comme le recrutement d'algues au niveau du benthos. Notre présente étude dessine les tendances scientifiques du monde entier dans les études de phytoplancton en utilisant l'analyse bibliométrique, en démontrant les tendances temporelles et spatiales des assemblages de phytoplancton en réponse à des environnements dans un grand fleuve tropical en Chine. Nos résultats ont contribués ainsi à la compréhension de la dynamique du phytoplancton dans les écosystèmes d'eau douce, ainsi que dans les grands fleuves du monde entier.

Sous la direction du :
Directeur de thèse
Lek, Sovan
Ecole doctorale:Sciences écologiques, vétérinaires, agronomiques et bioingénieries (SEVAB)
laboratoire/Unité de recherche :Laboratoire Evolution et Diversité Biologique, UMR 5174
Mots-clés libres :Phytoplancton - Rivière - Rivière des Perles - Chine - Modèle - Analyses bibliometriques - Patron temporel et spatial - Prédiction - Variabilité morphologique
Sujets :Sciences de l'environnement
Déposé le :07 Sep 2015 14:53