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Changes in productivity associated with four introduced species: ecosystem transformation of a « pristine » estuary Ruesink et al ., 2006. Hypothèse. L’ introduction de certaines espèces induit l’augmentation de la diversité spécifique de l’estuaire de Willapa Bay, Washington, USA.

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Changes in productivity associated with four introduced species: ecosystem transformation of a « pristine » estuary

Ruesink et al., 2006

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Hypothèse

L’introduction de certaines espèces induit l’augmentationde la diversité spécifique de l’estuaire de Willapa Bay, Washington, USA.

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Trois niveaux d’étude:

  • Production primaire de deux espèces introduites Zostera japonica et Spartina alterniflora et de l’espèce native Zostera marina.
  • Production secondaire de deux espèces introduites Ruditapes philippinarum et Crassostrea gigas et de l’espèce native Ostreola conchaphila.
  • Fonctionnement de l’écosystème au niveau de l’habitat, de la biomasse détritique et de la filtration.
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Historique

Avant 1900:

SUPRA

MESO

INFRA

Zostera marina

Ostreola conchaphila

Début XXè s.: Surexploitation d’O.conch.

~1890:Crassostrea Virginica (vecteur n°1) et Sp.alt.

1928:C.gigas (vecteur n°2)

1936:R.philip.

1957?Z.jap.

Après 2000:

Spartina alterniflora

SUPRA

Z. japonica

Ruditapes philippinarum

MESO

INFRA

Crassostrea gigas

Zostera marina

Ostreola conchaphila

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Matériels et méthodes :

Production primaire :

  • Estimation de l’aire occupée : images par satellite ou photographies aériennes.
  • Densité des pousses : mesures sur le terrain.
  • Taux de croissance journalier à différentes périodes de l’année et à différents sites : mesure de la croissance des feuilles ou de la biomasse à la surface du sol (pour l’espèce native).
  • Production secondaire :
  • Rendement de récolte : en poids de tissue sec.
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Résultats pour la production primaire (PP) :

Augmentation > 50%

Aire total de la baie : 35 700 ha

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Fonctionnement de l’écosystème :

Habitat :

  • Sans introduction : Les bivalves sont répartis au niveau de l’infralittoral et 39% de la baie n’est pas structuré (pas de végétation).
  • Avec introduction : Les bivalves introduits sont répartis au niveau du mésolittoral ce qui provoqueune restructuration de la baie.
  • Détritus :
  • Augmentation de la biomasse détritique > 50%.
  • Effets d’enterrement de plantes aquatiques.
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Filtration :

* Avant exploitation

Remarque : La différence des taux de filtration est inférieure à la différence en rendement car les petites huîtres (O.conchapila) ont un taux de filtration supérieur par rapport aux grandes huîtres (C.gigas).

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Discussion :

Les introductions semblent augmenter la production

  • Une des rares études faite au niveau d’un écosystème et à une échelle spatio-temporelle importante.
  • Les espèces introduites sont des ingénieurs de l’écosystème : accumulation des sédiments par S. alterniflora et production de substrat dur par les huîtres.
  • Ces espèces occupent des nouvelles zones par rapport aux espèces natives donc jouent des nouveaux rôles dans l’écosystème. On n’observe aucune élimination d’espèces mais plutôt une restructuration (Corder et al., 1998).
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Restructuration de l’écosystème

  • On observe une augmentation de la population de téléostéens et de macroalgues comme Ulva spp.et Enteromorpha spp.dans l’aire occupée par C.gigas.
  • La population du crabe Cancer magister (à intérêt économique également) est favorisée par les forages des lits mésolittoraux. Cependant, l’expansion de S. alterniflora semblerait diminuercette population (Holsman et al., 2003).
  • Le développement des mollusques introduits se réalise au détriment de la population de crevettes ce qui semble provoquer un changement au niveau de la porosité des sédiments, de la bioturbation, et des processus biogéochimiques (Webb et Eyre, 2004).
  • Le mollusque Batillaria attramentaria, transporté dans les eaux de la Californie avec l’huître C.gigas, a provoqué la disparition lente (> 50 ans) de l’équivalent écologique Cerithidea californica (Byers, 1999).
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Conclusions trop précipitées?

  • Des biais au niveau de l’échantillonnage.
  • Il pourrait s’agir d’un problème de « time lag ».
  • Le nombre d’espèces étudiées ne sont pas représentatives de l’ensemble des groupes fonctionnels. L’auteur parle de zone « vide » avant l’introduction de ces espèces.
  • Il manque des études au niveau des interactions biologiques (Byers, 2005). Dans le cas des San Juan Islands, la palourde introduite Ruditapes philippinarum est plus consommée par les crabes et l’homme que l’espèce native Protothaca staminea.
  • Aucune étude au niveau génétique: les hybrides provenant du croisement Spartina alterniflora x Spartina marina en Grande Bretagne (Parker et al., 1999) et Spartina alterniflora x Spartina fiolosa à la Baie de San Francisco en Californie (Ayres et al., 2002) sont encore plus invasifs que S. alterniflora.
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Production annuelle (kg)

C. gigas

O.conchaphila

R. philippinarum

  • D’autre part, des modèles mathématiques suggèrent qu’une augmentation de la biomasse se ferait au détriment du taux de croissance (Banas et al., unpubl. data).
  • Dans le cas de C. gigas, s’agit-il d’un phénomène de « boom and bust »?
  • Le virusVibrio vulnificus introduit avec C.gigas peut provoquer des problèmes gastrointestinaux chez l’homme (5 cas en 1981)(Harris-Young et al., 1993).
  • De plus, on essaye de contrôler S. alterniflora avec un pesticide qui est toxique pour plusieurs invertébrés aquatiques comme C.gigas.
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Le point de vue écologique vs. le point de vue économique

  • Il existe un débat sur la stabilité en fonction de la connectivité et de la richesse spécifique dans le cas des introductions (Parker et al., 1999).
  • Les priorités ne sont pas les mêmes au niveau économique et au niveau écologique. Les changements à long-terme sont rarement tenus en compte sur le plan économique (Byers, 1999).
  • On se dirige vers une « MacDonalisation » biologique (Baskin, 2002 in Bardsley et Edward-Jones, 2006).
  • Est-ce qu’il faut considérer les problèmes liés aux introductions uniquement quand il y a une élimination d’espèces ou à partir du moment où il y a une restructuration de l’écosystème (Cordell et al., 1998)?
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CONCLUSION

Il est important d’analyser le plus de paramètres possibles au niveau économique et écologique (effets au niveau génétique, des individus, des populations, des communautés et du fonctionnement de l’écosystème) afin de gérer les problèmes liés aux invasions biologiques.

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Bibliographie

  • Ayers D.R., 2002. Spread of exotic cordgrasses and hybrids (Spartina sp.) in the tidal marshes of San Francisco Bay, California, USA. Biological Invasions 6: 221-231.
  • Byers J.E., 1999. The distribution of an introduced mollusc and its role in
  • the long-term demise of a native confamilial species. Biological Invasions 1: 339–352.
  • Harris-Young L., Tamplin M., Fisher W., Mason W., 1993. Applied and Environmental Microbiology, 59 : 1012-1017. Holsman K., Armstrong D., Beauchamps D., Ruesink J.L., 2003. The Necessity for Intertidal Foraging by Estuarine Populations of Subadult Dungeness Crab, Cancer magister : Evidence from a Bioenergetics Model. Estuaries 26: 1155–1173.
  • Parker I. M., Simberloff D., Lonsdale W.M., Goodell K., Wonham M., Kareiva P.M.,
  • Williamson M.H., Von Holle B., Moyle P.B., Byers J.E. et Goldwasser L., 1999. Impact: toward a framework for understanding the ecological effects of invaders. Biological Invasions 1: 3–19.
  • Ruesink J.L., Feist B.E., Harvey C.J., Hong, J.S., Trimble A.C., Wisehart L.M., 2006. Changes in productivity associated with four introduced species: ecosystem transformation of a « pristine » estuary. Marine Ecology Progress Series 311:203-215.
  • Webb A. et Eyre B., 2004. Effect of natural populations of burrowing
  • thalassinidean shrimp on sediment irrigation, benthic metabolism, nutrient fluxes and denitrification. Marine Ecology Progress Series. 268: 205-220.