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Before and after wasting disease in common eelgrass Zostera marina along the French Atlantic coasts: a general overview and first accurate mapping Godet L. et Al. DISEASES OF AQUATIC ORGANISMS Vol. 79: 249–255, 2008. Mathieu CASSIEN, Gregory GILLET, Marie-Aline Mauffrey UE BEM227 FLUC

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Presentation Transcript
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Before and after wasting disease in commoneelgrass Zostera marina along the French Atlantic coasts:a general overview and first accurate mappingGodet L. et Al.DISEASES OF AQUATIC ORGANISMS Vol. 79: 249–255, 2008

Mathieu CASSIEN, Gregory GILLET, Marie-Aline Mauffrey

UE BEM227 FLUC

Université de la Méditerranée Aix Marseille II - Centre d’Océanologie de Marseille

Master Recherche d’Océanographie Spécialité Biologie et Ecologie Marine

Année 2009-2010

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Before and after wasting disease in common eelgrass Zostera marina along the French Atlantic coastsMateriels et méthodes 1/13

Étude basée sur:

  • des photographies aérienne des herbiers (de 1924 à 2002)reconstitution de l’évolution
  • des manuscrits (1933)82 points du littoral renseignés en 1930

Deux problématiques:

1°]Quel est l’état actuel des prairies de Zostera marina comparé a celui de 1930?

2°]Quand la disparition ou le déclin a-t-il commencé ?

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Before and after wasting disease in common eelgrass Zostera marina along the French Atlantic coastsIntroduction Zostera marina : trait d’histoire de vie 2/13

Habitat complexe

Zone de reproduction, nurserie refuge,

abri et lieu de nourrissage

Producteurs primaires

Magnoliophytes marine, HNHC

Stratégie de vie

Herbiers superficiel stratégie r

Herbiers de subtidaux: stratégie K

Modification de la structure des espaces sédimentaires

stabilisationdu sédiment (racines et rhizomes )

frein à l’hydrodynamisme, favorise la sédimentation des particules fines (canopée) .

INGENIEURD’ECOSYSTEME

Espèces structurantes des communautés

forte diversité de la faune / flore associées

Ressource alimentaire

pour plusieurs oiseaux migrateurs

Hily C. et Bouteille M. , 1999. C.R. Acad. Sc.Paris. Sci. De la vie/life sci., 322 : 1121-1141.

Hily C. et al. 2003. in "The World Atlas of Seagrasses: PresentStatus and Future Conservation"

Keneth A.M. et al., 2006 in ‘’Seagrasses: Biology, Ecology and conservation ’’

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Before and after wasting disease in common eelgrass Zostera marina along the French Atlantic coastsIntroduction Zostera marina : les menaces 3/13

  • Une espèce ‘’d’eaux froides’’, craint une exposition prolongée à une température supérieure à 25°c
  • Forte sensibilité à l’augmentation de la turbidité
  • Conditions lumineuses strictes
  • Sensible aux variations de salinité
  • Intolérance à la compétition
  • Très consommée par les oiseaux (signes, canards, hérons etc.)
  • Résistance à la dessiccation <1 heure (marée basse de vives eaux)
  • Sensible à la sédimentation

http://doris.ffessm.fr/fiche2.asp?fiche_numero=695;

Keneth A.M. et al., 2006 in ‘’Seagrasses: Biology, Ecology and conservation ’’

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Before and after wasting disease in common eelgrass Zostera marina along the French Atlantic coastsIntroduction Wasting disease 4/13

Symptômes: Apparition puis extension de taches brunes sur les feuilles

Diminution puis arrêt de la photosynthèse, mort de l’organisme

Cause: attribuée à Labyrinthula zosterae(Stramenopiles)

  • La maladie serait une conséquence de l'affaiblissement et non la cause
  • Affaiblissement dû à une fluctuation d’un ou plusieurs facteurs environnementaux
  •  atteinte mortelle par Labyrinthulazosterae
  • Causes les plus souvent citées:
  • Variation de la salinité (principalement)
  • Turbidité

Figure: Progression de la “wasting disease”

Zostera marina infectée par Labyrinthulazosterae

Burdick D. M. et al., 1993.Mar. Ecol. Prog. Ser., 94: 83-90

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Before and after wasting disease in common eelgrass Zostera marina along the French Atlantic coastsRésultats 5/13

Figure: Spatial evolution of the Zostera marina beds of the Chausey Archipelago since 1924

Photos: IGN

1924

1953

2002

1982

1992

Godet et al. modified, 2008. Diseases of aquaticorganisms, 79: 249–255

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Before and after wasting disease in common eelgrass Zostera marina along the French Atlantic coastsLes causes du non retour à la "normale " : le role de la baseline 6/13

  • Roscoff : (165km de Chausey)
  • De 1915-1925 extension rapide de l’herbier dû à des hivers doux
  • peu de mortalité
  • surpopulation?
  • Faible pression de broutage
  • Hors des routes de migration des oiseaux marins (grands consommateurs de Zostera marina)  surpopulation?

300km

Peu de connaissances sur l’état des herbiers avant 1930

Les herbiers à Zostera marina présentent de grandes fluctuations spatiales et temporelle et sont très vulnérables au fluctuations environnementales

Den HartogC., 1987. Aquat. Bot., 27: 3-14

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Before and after wasting disease in common eelgrass Zostera marina along the French Atlantic coastsLes causes du non retour à la "normale " : cycles d’apparition de la wasting disease 7/13

Cycle de 50-55ans

  • Labyrinthulazosterae est en temps "normal " est un décomposeur secondaire
  • Pathogène quand Zostera marina est affecté par un stresscomme les variations de salinité (modifications de précipitation)
            •  AMO et NAO négative, cycle de Russell

Den Hartog C. 1989. Diseaseof aquaticorganisms, 7: 223-226

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Before and after wasting disease in common eelgrass Zostera marina along the French Atlantic coastsLes causes du non retour à la "normale " : cycles d’apparition de la wasting disease 8/13

Figure: Spatial evolution of the Zostera marina beds of the Chausey Archipelago since 1924(1)

Légère "stagnation" dans la dynamiquede repeuplement (1982-1992)

Rien n’exclut une nouvelle émergence de Labyrinthulazosterae

Il peut très bien y avoir eu des fluctuations entre les différentes dates d’échantillonnage

Le pas de temps d’échantillonnage a une grande influence sur la perception de la variabilité(2)

  • Godet et al. modified, 2008. Diseases of aquaticorganisms, 79: 249–255
  • BoudouresqueC.F., 2010. Fluctuations et perturbations, naturelles et anthropiques, des écosystèmes marins. 1. Les fluctuations naturelles. www.com.univmrs.fr/~boudouresque
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Before and after wasting disease in common eelgrass Zostera marina along the French Atlantic coastsLes causes du non retour à la "normale " : competition inter-spécifique 9/13

Figure: Modèle de fluctuation et compétition de Z. marina et Ulva sp.

Fluctuations : espèces séparées

Zostera marina

Temps (années)

Temps (années)

Temps (années)

Temps (années)

Fluctuations: espèces en compétition

Zostera marina

Zaldívar J.M. et al., 2009. EcologicalModelling, 220: 3100–3110

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Before and after wasting disease in common eelgrass Zostera marina along the French Atlantic coastsLes causes du non retour à la "normale" : changement de distribution spatiale 10/13

84-89

89-95

54-67

80-84

67-74

74-80

Changement de la distribution spatiale de Zostera marina à Amager (Danemark)

    • Gain
  • Perte
  • Aucun changement
  • Terre

Changement de 38 à 43% de la surface couverte

Liée à l’hydrodynamisme

entraînement des graines

déplacement du sable

Frederiksen M. et al., 2004. AquaticBotany, 78 : 167-181

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Before and after wasting disease in common eelgrass Zostera marina along the French Atlantic coastsLes causes du non retour à la "normale" : longue stratégie de repeuplement 11/13

Deux stratégies de reproduction:

Asexuelle (clonale) par les rhizomes

Sexuelle (graines disséminées à quelques mètres)

La recolonisation ne peut se faire que de proche en proche:

 temps de retours très long

Reproduction sexuelle et germination sont

dépendantes de la température

Zostera marina n’apparait que dans le stade climacique:

 temps de retour pourra être très long

Källström B. et al., 2008. AquaticBotany, 88: 148–153

slide13

Before and after wasting disease in common eelgrass Zostera marina along the French Atlantic coastsLes causes du non retour à la "normale" : la dérivegénétique 12/13

90 % des herbiersdétruits après la wasting disease de 1930 genetic bottle neck

(du moinsau niveau des chloroplastes)(1)

État avant perturbation

Épisode de broutage

La diversité génotypique améliore la résistanceaux stress (T°, broutage etc.), ainsi que la densité de l’herbier

La plasticité génotypique peut être déterminante pour maintenir la résilience

Une forte diversité permet de réduire le temps de retour à l’état moyen antérieur

reconstitution de l’herbier plus rapide (sélection naturelle)

(1) ProvanJ. et al., 2008. Conservation genetic, 9: 271–280

Ehlers et al., 2008. Marine Ecology Progress Series , 355: 1–7

Hughes A. R. et al., 2004. PNAS, 101: 8998-9002

slide14
Before and after wasting disease in common eelgrass Zostera marina along the French Atlantic coastsConclusion 13/13

Rôle de la Baseline

Fluctuation dans l’apparition de la maladie

Compétition interspécifique

Fluctuation de distribution spatiale

Longue stratégie de repeuplement

Goulot d’étranglement génétique

MULTIPLE STABLE STATE

?

slide15

Référencesbibliographiques

  • Burdick D. M. , Short F. T. , Wolf J., 1993. An index to assess and monitor the progression wasting disease in eelgrass Zostera marina. Ecol. Prog. Ser., 94: 83-90.
  • Den Hartog,C., 1987. ’wastingdisease’’ and otherdynamicphenomena in ZosteraBeds . Aquat. Bot., 27: 3-14
  • Den Hartog C.,1989. Early records of wasting-disease-like damage patterns in eelgrassZostera marina. Dis aquatorg7: 223-226
  • DORIS, 15/3/2010 : Zostera  marina  L., http://doris.ffessm.fr/fiche2.asp?fiche_numero=695
  • Ehlers et al., 2008 Importance of genetic diversity in eelgrass Zostera marina for its resilience to global warming MEPS Vol. 355: 1–7
  • Frederiksen M., Krause-Jensen D., Holmer M., SundLaursen J., 2004. Spatial and temporal variation in eelgrass (Zostera marina) landscapes influence of physical setting . Aquat. Bot., 78 : 167-181
  • Hily C., van Katwijk M.M., den Hartog C., 2003. Seagrass distribution in Western Europe. Chapter 9pp. in "The World Atlas of Seagrasses: PresentStatus and Future Conservation", Eds Short F. and Green E., CalifUnivPress USA
  • Hily C. et al., 1999. Modifications of the specific and feedingguilddiversity in an intertidal sedimentcolonised by an eelgrassmeadow (Zostera marina) (Brittany, France). C.R. Acad. Sc.Paris. Sci. De la vie/life sci., 322 : 1121-1131
  • Hughes A.R. , Stachowicz J.J., 2004. Genetic diversity enhances the resistance of a seagrassecosystem to disturbance, proceedings of the national academy of sciences of the USA , 101 : 8998-9002
  • Källström B. et al., 2008. Seed rafting as a dispersal strategy for eelgrass (Zostera marina). Aquat Bot 88: 148–153
  • Moore K.A., Short F.T., 2006. Zostera: Biology, Ecology and Management. Chapter 16 pp.361-386 in  ’’Seagrasses: Biology, Ecology and Coservation ’’ EdsLarkum A.W.D., Orth R.J., Duarte C.M. , Springer print
  • Provan et Al., 2008, The importance of reproductive strategies in population genetic approaches to conservation: an example from the marine angiospermgenusZostera, Conservation Genetic 9:271–280
  • Zaldívar J.M., Bacelar F.S., Dueri S. , Marinov D., Viaroli P., Hernández-García E., 2009. Modeling approach to regime shifts of primary production in shallow coastal ecosystems.EcologicalModelling, 220: 3100–3110