Ce document contient la transcription textuelle d’une vidéo du MOOC UVED « Biodiversité ». Ce n’est donc pas un cours écrit au sens propre du terme ; le choix des mots, l'articulation des idées et l’absence de chapitrage sont propres aux interventions orales des auteurs.

Connectivité marine et impact sur la biodiversité marine

Sylvain Bonhommeau
Chercheur - IFREMER

1. Introduction

La surface de la Terre est constituée de 70 % d'océans. On a 3,5 milliards d'habitants qui dépendent essentiellement des océans pour leur subsistance, que ce soit l'alimentation, l'énergie, le commerce, ou le tourisme. On a aussi 50 % de la population qui vit à moins de 100 kilomètres des côtes. Il faut donc bien comprendre que la gestion et l'exploitation de ces océans est primordiale pour le maintien et la subsistance de la population humaine.

A l'heure actuelle, il existe une solution de gestion parmi d'autres qui est les Aires marines protégées (AMP). Ces AMP représentent environ 2 % de la surface des océans. Il y en a à peu près 6500 qui sont, à l'heure actuelle, implémentées dans le monde. Ce qu'il faut bien comprendre, c'est que c'est une méthode parmi d'autres. Aussi, on a des problèmes à les mettre en place parce qu'on a des problèmes à établir ce que l'on appelle la connectivité.

2. Importance de la notion de connectivité

Qu'est-ce que c'est ? On imagine une île avec des poissons qui se reproduisent le long des côtes. Ces poissons vont donner des larves mais ces larves-là, pour la majeure partie des espèces marines sont pélagiques, c'est-à-dire qu'elles ne vont pas rester sur la côte. Elles vont être dans la colonne d'eau et dériver avec les courants pendant plusieurs heures, jours, et même plusieurs années pour certaines espèces, jusqu'à ce qu'elles trouvent un habitat favorable pour s'installer. Concrètement, ces larves vont forcément dériver dans les courants et certaines d'entre elles vont revenir sur l'île de départ et vont s'installer pour arriver à se reproduire et maintenir la population. Par contre, on peut aussi imaginer que des larves ne vont pas revenir sur l'île mais vont migrer et vont trouver une autre île sur laquelle ils vont s'installer. Par conséquent, le fait de protéger une zone sur une île ne va pas forcément impliquer qu'on protège la population dans son ensemble.

On a vraiment besoin de comprendre les échanges qu'il y a entre les zones de départ, les zones de reproduction, et les zones d'arrivée, les zones de nourricerie. Tout cela va influencer la manière dont on va implémenter ces AMP. Si on prend l'exemple d'un pêcheur qui va exploiter une ressource sur une île, ça ne va pas simplement impliquer une diminution de la population sur cette île-là mais aussi tout ce qui est transport larvaire de cette population-là qui était capable auparavant de coloniser d'autres îles. La connectivité est donc un concept qui est essentiel pour gérer de manière efficace les ressources marines, en particulier quand on veut implémenter une AMP. Tout cela est vraiment dépendant des espèces et des zones qui sont concernées par les AMP. S’il y a des espèces qui vont rester sur place et qui vont se maintenir, l’AMP va être très efficace.  S’il y en a d'autres qui vont, elles, avoir une phase larvaire très longue, cela va vraiment avoir un impact très important sur l’efficacité de l’AMP.

3.  Etude de la connectivité

Comment fait-on, en tant que scientifique, pour étudier cette connectivité ? On définit par connectivité à la fois le transport larvaire - toute cette phase où les larves vont dériver dans l'océan au gré des courants - et aussi toute la phase qui est la survie des juvéniles. C'est donc à la fois le transport mais aussi la capacité de s'installer, de trouver un habitat favorable par la suite.

La phase de transport larvaire dépend principalement du transport physique mais aussi du comportement des larves dans la colonne d'eau. On va utiliser des modèles de circulation océanique qui vont nous donner la vitesse et les directions des courants en trois dimensions. On va essaimer dans ces zones de reproduction des larves numériques, c'est-à-dire comme des petits flotteurs qui vont se balader au gré des courants, et on va utiliser des modèles de dérive de larves numériques. Parfois, si on a des connaissances sur l'écologie et la biologie des espèces, on va aussi rajouter du comportement de ces larves.

Prenons l'exemple de la dispersion des larves d'anguilles. L’anguille est une espèce qui vit principalement à l'état adulte dans toutes les rivières de la Norvège jusqu'au Maroc ainsi que dans toute la Méditerranée. Elle va faire une migration de reproduction, en traversant toute l'Atlantique pour aller se reproduire dans la mer des Sargasses, au sud des Bermudes, à l'est de la Floride. Cette reproduction va être en plein milieu de l'océan. Les adultes vont produire des larves qui vont dériver, en suivant le courant du Gulf Stream puis la dérive nord atlantique pour rejoindre après un ou deux ans même les côtes européennes et la Méditerranée. Ainsi, à partir de modèles océaniques, on arrive à avoir des estimations de la dérive des larves, de combien de temps ça prend et où est-ce qu'on arrive quand on part d'un point donné.

Nous avons plusieurs paramètre clés dans ces modèles. Si on a des grosses boîtes de courant, on aura une représentation bien moindre que si on a accès au tourbillon à fine échelle. Cela va avoir un impact très important sur la manière dont se dispersent les larves.  Aussi, tout ce qui est lié au comportement de la larve et la durée de la phase larvaire, c'est-à-dire combien de temps cette larve va être dans l'eau, dans la colonne à l'état pélagique avant de s'installer, est important. Cela va être quelques heures ou quelques années. Il y a aussi tout ce qui est flottabilité des œufs, lié au fait qu'ils sont plus ou moins denses. Ils vont être plus ou moins en surface donc ils ne vont pas être attirés par les mêmes courants. Enfin, il y a le comportement des larves elles-mêmes. En général, les larves ont des comportements journaliers où elles sont à la surface dans la nuit et elles descendent un peu plus en profondeur la journée. Selon la situation, elles ne sont pas entraînées par les mêmes courants et donc ça donne un impact direct sur la connectivité.

Comment arrive-t-on à analyser, en termes scientifiques, tous ces résultats et à transmettre quelque chose où on arrive à voir ce lien entre les points de départ et les points d'arrivée ? On utilise pour cela des matrices de connectivité. Ces matrices représentent le lien qu'il y a entre des sources, des zones de reproduction et des destinations ou des puits donc c'est-à-dire des zones de colonisation par les larves.

La modélisation est l’outil principal pour tous ces aspects de transport larvaire et de dispersion. On utilise aussi des marquages, que ce soit sur les adultes mais aussi on arrive maintenant à injecter des produits dans la mère, produits qui se transmettent à l’œuf. Ainsi, on est capable de retrouver d'où provient l’œuf, la larve, qui a été émis par le reproducteur. Ce sont quelques-unes des méthodes pour évaluer cette connectivité.

4. Conclusion

Comment est-ce qu’on utilise ça dans le cadre des AMP ? On ne fait pas une AMP mais en général on fait des réseaux d'AMP pour que ce soit efficace. On a en effet besoin d'avoir une réflexion sur quelles sont les zones qu'on va mettre en réseau, en tenant compte des zones de destination et des zones sources. L’enjeu est à la fois de protéger l'habitat de reproduction pour que les larves puissent disperser et atteindre des zones de reproduction et protéger aussi des zones de nourricerie pour que ces larves qui arrivent dans une zone arrivent aussi à se développer et avoir un environnement favorable.

La connectivité est primordiale pour la gestion des AMP parce que ça permet de rendre cette mesure efficace. Il ne suffit pas d'avoir une seule AMP très grande pour maintenir la biodiversité et conserver les espèces. Cette approche nécessite une approche multidisciplinaire, c'est-à-dire on fait appel à de l'océanographie physique, à de l'écologie, de la biologie mais aussi de la socio-économie parce que ce qu'il faut voir c'est qu'il n'y a pas juste l'enjeu de conserver des espèces mais aussi de mettre en relation ça avec les usages faits par l'homme sur ces AMP. Et on va maintenant jusqu'à la génétique pour arriver à voir les liens de parenté entre les différentes populations et les échanges qu'il peut y avoir à grande échelle.