L’objectif de ce doctorat est d’améliorer la compréhension du zooplancton, à savoir les mécanismes contrô- lant son développement et ses impacts présents et futurs sur la biogéochimie marine et les écosystèmes. La première partie se focalise sur les caractéristiques du cycle de vie du mésozooplancton et ses impacts sur l’écosystème marin. Elle se base sur un modèle sans dimension spatiale de la zone épipélagique de l’océan. La seconde partie s’attache à caractériser le rôle du macrozooplancton gélatineux filtreur dans le cycle du carbone global en utilisant la composante de biogéochimie marine d’un modèle « Système-Terre ».
Le mésozooplancton, principalement composé de métazoaires, subit d’importants changements de taille et donc de taux métaboliques au cours de son cycle de vie. Au contraire, le microzooplancton, principalement représenté par des protistes, voit son volume au maximum divisé par deux au cours de son cycle de vie, lors qu’il se divise. En conséquence, ses taux métaboliques évoluent peu par rapport au mésozooplancton. Afin de comprendre l’impact des cycles de vie sur la dynamique du mésozooplancton et ses conséquences sur le fonctionnement de l’écosystème planctonique, nous avons utilisé un modèle de chémostat sans dimension spatiale. Dans la version la plus simple, le mésozooplancton est décrit comme des protistes, comme dans la plupart des modèles de la biogéochimie marine. Dans la version la plus complexe, il est décrit par une formulation basée sur la taille incluant une reproduction explicite. Cette dernière formulation a eu un impact important sur le mésozooplancton, en générant une dynamique en cohortes associée à un retard de quelques mois dans la réponse du mésozooplancton à une augmentation soudaine de la disponibilité en proies. En conséquence, la dynamique des plus hauts niveaux trophiques pourrait être affectée par les caractéristiques du cycle de vie du mésozooplancton.

Le macrozooplancton gélatineux filtreur (MGF), à savoir les salpes, les pyrosomes et les doliolides, est un composant essentiel de l’écosystème marin. Son alimentation par filtration lui donne accès à une gamme très large d’organismes, et en particulier à des proies de très petite taille. De plus, la plupart de ces organismes produisent des carcasses et/ou des pelotes fécales qui coulent à des vitesses extrêmement rapides (jusqu’à 1500 mètres par jour) contrairement aux autres organismes zooplanctoniques. Même si ces organismes ne représentent qu’une faible proportion de la biomasse globale (moins de 5 %), le flux vertical de matière organique induit pourrait être substantiel. Les travaux effectués permettent d’obtenir une estimation globale de l’influence du MGF sur la biogéochimie marine, basée sur la composante biogéochimie marine PISCES du modèle d’océan NEMO. Le MGF modélisé contribue fortement à l’export de carbone (0.4 PgC/an à 1000m), en particulier dans les régions peu productives (jusqu’à 40 % de l’export à 1000m), où il domine le macrozooplancton.

Enfin, des études suggèrent que le changement climatique favorisera les organismes phytoplanctoniques de petite taille (pico-et nanophytoplancton). On peut donc s’attendre à ce que le MGF soit favorisé par rapport au reste du macrozooplancton. Des simulations forcées par un scénario de changement climatique ont permis d’évaluer l’évolution future de l’abondance du MGF et de leur impact sur le cycle du carbone. En particulier, il en résulte que le macrozooplancton gélatineux filtreur joue un rôle tampon sur le flux de carbone organique particulaire profond, le déclin de ce flux étant atténué par sa représentation dans le modèle (-15 % entre 2000 et 2100, soit 3 % de moins que le déclin de 18% simulé par un modèle sans MGF). En particulier, dans les zones peu productives, donc favorables au MGF mais fortement affectées par le changement climatique, le déclin de ce flux (de -17%) est attenué de 12% par rapport à un modèle sans MGF (estimé à -29%).

Date: December 9, 2022
Time: 14h
Location: salle Conf IV – E244 / aussi en ligne, mais le lien sera communiqué plus tard

Directeur de thèse : Pr. Laurent Bopp (LMD, ENS)

Co-encadrant : Dr. Olivier Aumont (LOCEAN, SU)

Rapporteur-e-s: Pr.

Mélika Baklouti (Professeure à Aix-Marseille Université)

Dr. Grégory Beaugrand (Directeur de recherche au CNRS)

Examinat-eur-rice-s

Pr. Corinne Le Quéré (Professeure à l’UEA)

Dr. Sakina-Dorothée Ayata (Maîtresse de conférences à Sorbonne Université)

Pr. Amaury Lambert (Professeur à l’ENS)

Dr. Olivier Maury (Directeur de recherche à l’IRD)