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Vers le haut et vers l'avant: comment les larves des grands fonds utilisent la nage verticale pour se disperser dans les bassins océaniques

Révision: Gary, S. F., Fox, A. D., Biastoch, A., Roberts, J. M. & Cunningham, S. A. Comportement des larves, dispersion et connectivité des populations en haute mer. Sci. représentant dix, 1–12 (2020). https://doi.org/10.1038/s41598-020-67503-7

Connexions critiques

Les animaux benthiques sont ceux qui passent la plus grande partie, sinon la totalité, de leur vie adulte sur le fond marin, par exemple les coraux, les balanes, les étoiles de mer. Parce qu'ils sont soit très lents, soit collés en permanence au fond marin, ils utilisent une progéniture en dispersion, ou des larves, pour se reproduire. Les larves sont minuscules par rapport à la taille de l'adulte, ce qui leur permet de se transporter sur de grandes distances avec les courants avant de mûrir et de s'installer sur le fond marin. Pour voir de superbes images de larves en action, consultez la balise Instagram «larves marines».

L'histoire de la vie des coraux comprend un stade larvaire, où ils sont appelés planula. À ce stade, les larves pénètrent dans la colonne d'eau et cherchent un nouvel habitat pour s'installer avant de se métamorphoser en adulte. Figure gracieuseté de Wikimedia commons

De vastes zones d'écosystèmes marins vierges sont devenues fragmentées en raison de l'impact humain en une mosaïque d'habitats naturels et modifiés. Parce que peu d'animaux se sont adaptés aux barrières qui en résultent dans leur migration, leur recherche de nourriture et leur accouplement, de nombreuses espèces connaissent un déclin de leurs populations et même une extinction. Les espèces peuvent être soutenues par le réseau d’individus à travers l’écosystème et leur degré d’interaction, ou ce que les écologistes appellent la connectivité d’une espèce.

Les larves sont essentielles pour la connectivité des espèces marines, car elles sont capables de se disperser et de trouver un nouvel habitat, de se mélanger avec d'autres populations pour favoriser la résilience et recoloniser les zones touchées. Les larves utilisent une variété de stratégies pour maximiser leur survie et déterminer où elles se dispersent. Certains ont beaucoup de graisse pour les rendre plus flottants; certaines ont de longues durées larvaires pour maximiser la zone sur laquelle elles s'étendent; certains utilisent la nage verticale pour monter dans la colonne d'eau et manger du phytoplancton tandis que d'autres portent des jaunes d'œufs comme un sac à lunch.

Allons plus loin

Malheureusement, la plupart de ce que nous savons sur les larves et leurs stratégies proviennent de systèmes d'eau peu profonde. Dans les habitats marins en eau profonde, nous manquons à la fois de mesures directes de la connexion du réseau d'individus dans une espèce d'eaux profondes, ni de la stratégie de dispersion particulière de l'espèce ou de son efficacité. Un trait que nous avons observé chez les larves des grands fonds est la nage verticale, par laquelle les larves nagent activement vers la surface pour attraper des courants plus forts qui agissent comme un turbo-boost qui propage les larves à travers l'océan. Le Dr Stefan Gary et ses collègues voulaient quantifier à quel point ce comportement de nage vertical les aide à se disperser dans les habitats des eaux profondes.

Ils ont modélisé 200 événements de dispersion sur 12 sites de l'Atlantique Nord en imitant la libération des larves et en utilisant des données océaniques – courants, marées, température de l'eau – pour cartographier où les larves pourraient aller et jusqu'où elles pourraient voyager. Les larves sont du plancton, ce qui signifie qu'elles ne peuvent pas vaincre la force des courants. Ainsi, ils peuvent être modélisés comme des particules avec un mouvement aléatoire à petite échelle mais forcés par les conditions environnementales à grande échelle. Pour avoir une idée de ce à quoi ressemblerait ce type de modèle, regardez cette vidéo youtube ci-dessous à partir d'un emplacement géographique différent.

Parce que nous en savons si peu sur les larves des grands fonds, les scientifiques n'ont testé que l'effet du comportement de nage vertical et ont laissé tous les autres comportements ou conditions larvaires susceptibles d'influencer la constante de dispersion dans leur modèle. Cinq attributs de la nage verticale ont été inclus qui pourraient influencer la force du comportement: 1. l'âge auquel les larves présentent une capacité de nage verticale, 2. l'âge auquel elles commencent à s'installer sur le fond marin, 3. la vitesse maximale de nage vers le haut, 4. la vitesse maximale de nage vers le bas, et 5. la profondeur cible au-dessus du fond marin vers lequel les larves nagent. La combinaison de ces attributs a créé 32 stratégies de nage verticale larvaire uniquement modélisées.

Nager ou ne pas nager

Les travaux du Dr Stefan Gary et de ses collègues scientifiques montrent que les stratégies de nage verticale utilisées par les larves influencent fortement leur capacité à se propager en haute mer. Ils ont constaté que la dispersion la plus large était modélisée par des stratégies larvaires qui maximisent le temps près de la surface de l'eau tandis que la dispersion la plus faible était modélisée par des stratégies larvaires qui limitent la nage vers le haut et tentent de rester au fond de la mer. Les stratégies de dispersion uniques ont conduit à différentes zones potentielles disponibles pour la colonisation et ont montré à quel point la nage verticale pouvait influencer la connectivité des espèces benthiques des grands fonds. La stratégie de dispersion la plus large modélisée montre que les larves des grands fonds sont probablement capables d'accéder à l'ensemble du bassin océanique de l'Atlantique Nord, tandis que la stratégie modélisée la moins dispersive suggère que les larves des grands fonds sont retenues principalement près des adultes.

Carte des stratégies de nage verticale des larves modélisées les moins dispersives (a) et les plus dispersives (b) dans 12 sites de l'Atlantique Nord. Les flèches noires indiquent les principales voies de connectivité prévues. Les flèches pointillées indiquent des chemins incertains qui nécessitent une forte dispersion ou un habitat supplémentaire le long du chemin. Figure de Gary et al. 2020 https://doi.org/10.1038/s41598-020-67503-7.

Ces différentes configurations spatiales montrent que les espèces peuvent avoir des gammes et des degrés de connectivité très différents et nécessiteraient une gestion différente pour englober la zone que les animaux utilisent. Avant de pouvoir appliquer leurs résultats aux efforts de gestion et de conservation en haute mer, il faut beaucoup plus de données sur les communautés benthiques des grands fonds. Les auteurs nous rappellent que la nage verticale des larves modélisée dans cette étude n'est que l'un des nombreux outils utilisés par les larves pour se disperser. L'influence d'autres attributs utilisés par les larves des grands fonds est actuellement inconnue et nous ne savons pas non plus quelles stratégies larvaires sont utilisées par certains animaux des grands fonds.

Je suis actuellement doctorant en 2e année d’océanographie biologique à l’Université d’Hawaï à Manoa. J'utilise l'ADN trouvé dans l'environnement (eDNA), comme un scientifique médico-légal, pour détecter les animaux des grands fonds et où ils vivent. Une grande partie de mes travaux servira à caractériser des zones du fond marin abyssal réservées à l'exploitation minière en haute mer (la zone de Clarion-Clipperton). Lorsque je n’étudie pas l’océan, je suis très probablement en pleine mer, nageant le long des magnifiques côtes d’O'ahu.

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