Before and after wasting disease in commoneelgrass 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 MauffreyUE BEM227 FLUC

Université de la Méditerranée Aix Marseille II - Centre d’Océanologie de MarseilleMaster Recherche d’Océanographie Spécialité Biologie et Ecologie Marine

Année 2009-2010

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

Before and after wasting disease in common eelgrass Zostera marina along the French Atlantic coasts

Materiels et méthodes 1/13

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 ?

Ressource alimentaire pour plusieurs oiseaux migrateurs

Stratégie de vieHerbiers superficiel stratégie rHerbiers de subtidaux : stratégie K

Modification de la structure des espaces sédimentaires stabilisation du sédiment (racines et rhizomes )

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

Producteurs primaires Magnoliophytes marine, HNHC

Habitat complexe Zone de reproduction, nurserie refuge,

abri et lieu de nourrissage

Espèces structurantes des communautés forte diversité de la faune / flore associées

INGENIEUR D’ECOSYSTEME

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: Present Status and Future Conservation"Keneth A.M. et al., 2006 in ‘’Seagrasses: Biology, Ecology and conservation ’’

Before and after wasting disease in common eelgrass Zostera marina along the French Atlantic coasts

Introduction Zostera marina : trait d’histoire de vie 2/13

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

Before and after wasting disease in common eelgrass Zostera marina along the French Atlantic coasts

Introduction Zostera marina : les menaces 3/13

http://doris.ffessm.fr/fiche2.asp?fiche_numero=695;Keneth A.M. et al., 2006 in ‘’Seagrasses: Biology, Ecology and conservation ’’

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)

Before and after wasting disease in common eelgrass Zostera marina along the French Atlantic coasts

Introduction Wasting disease 4/13

Figure: Progression de la “wasting disease”Zostera marina infectée par Labyrinthula zosteraeBurdick D. M. et al., 1993. Mar. Ecol. Prog. Ser., 94: 83-90

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 Labyrinthula zosterae

Causes les plus souvent citées:- Variation de la salinité (principalement)- Turbidité

1924 1953 1982 1992 2002

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

Année Superficie (Ha) intertidal subtidal profond Subtidal proche

1924 (100%) 763 36% 13% 51%

1953 (8%) 60.4 16% 8% 76%

1982 (21%) 163.8 31% 3% 66%

1992 (23%) 178.6 34% 1% 65%

2002 (44%) 343.2 32% 7% 61%

Before and after wasting disease in common eelgrass Zostera marina along the French Atlantic coasts

Résultats 5/13

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

Photos: IGN

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?

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

Before and after wasting disease in common eelgrass Zostera marina along the French Atlantic coasts

Les causes du non retour à la "normale " : le role de la baseline 6/13

Den Hartog C., 1987. Aquat. Bot., 27: 3-14

300km

Den Hartog C. 1989. Disease of aquatic organisms, 7: 223-226

Labyrinthula zosterae est en temps "normal " est un décomposeur secondaire

Pathogène quand Zostera marina est affecté par un stress comme les variations de salinité (modifications de précipitation)

AMO et NAO négative, cycle de Russell

Cycle de 50-55ans

Before and after wasting disease in common eelgrass Zostera marina along the French Atlantic coasts

Les causes du non retour à la "normale " : cycles d’apparition de la wasting disease 7/13

Légère "stagnation" dans la dynamique de repeuplement (1982-1992)

Rien n’exclut une nouvelle émergence de Labyrinthula zosterae

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

1924 1953 1982 1992 20020

100

200

300

400

500

600

700

800763

60.4

163.8

178.6

343.2

superficie (...

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

Before and after wasting disease in common eelgrass Zostera marina along the French Atlantic coasts

Les 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)

(1) Godet et al. modified, 2008. Diseases of aquatic organisms, 79: 249–255(2) Boudouresque C.F., 2010. Fluctuations et perturbations, naturelles et anthropiques, des écosystèmes marins. 1. Les fluctuations

naturelles. www.com.univmrs.fr/~boudouresque

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

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

Temps (années)Temps (années)

Fluctuations : espèces séparées

Temps (années)Temps (années)

Fluctuations: espèces en compétition

Before and after wasting disease in common eelgrass Zostera marina along the French Atlantic coasts

Les causes du non retour à la "normale " : competition inter-spécifique 9/13

Zostera marina

Zostera marina

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

Changement de 38 à 43% de la surface couverte

Liée à l’hydrodynamismeentraînement des grainesdéplacement du sable

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

Before and after wasting disease in common eelgrass Zostera marina along the French Atlantic coasts

Les causes du non retour à la "normale" : changement de distribution spatiale 10/13

Gain

Perte

Aucun changement

Terre

54-67 67-74 74-80 80-84 84-89 89-95

Deux stratégies de reproduction:Asexuelle (clonale) par les rhizomesSexuelle (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

Before and after wasting disease in common eelgrass Zostera marina along the French Atlantic coasts

Les causes du non retour à la "normale" : longue stratégie de repeuplement 11/13

Zostera marina n’apparait que dans le stade climacique: temps de retour pourra être très long

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

Before and after wasting disease in common eelgrass Zostera marina along the French Atlantic coasts

Les causes du non retour à la "normale" : la dérive génétique 12/13

La diversité génotypique améliore la résistance aux stress (T°, broutage etc.), ainsi que la densité de l’herbierLa plasticité génotypique peut être déterminante pour maintenir la résilienceUne forte diversité permet de réduire le temps de retour à l’état moyen antérieurreconstitution de l’herbier plus rapide (sélection naturelle)(1) Provan J. et al., 2008. Conservation genetic, 9: 271–280Ehlers et al., 2008. Marine Ecology Progress Series , 355: 1–7Hughes A. R. et al., 2004. PNAS, 101: 8998-9002

90 % des herbiers détruits après la wasting disease de 1930 genetic bottle neck (du moins au niveau des chloroplastes)(1)

Épisode de broutage

État avant perturbation

Rôle de la BaselineFluctuation dans l’apparition de la maladie Compétition interspécifique Fluctuation de distribution spatialeLongue stratégie de repeuplement Goulot d’étranglement génétique

MULTIPLE STABLE STATE ?

Before and after wasting disease in common eelgrass Zostera marina along the French Atlantic coasts

Conclusion 13/13

Références bibliographiques 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. ’wasting disease’’ and other dynamic phenomena in Zostera Beds . Aquat. Bot., 27: 3-

14 Den Hartog C.,1989. Early records of wasting-disease-like damage patterns in eelgrass Zostera marina. Dis

aquat org 7: 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., Sund Laursen 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: Present Status and Future Conservation", Eds Short F. and Green E., Calif Univ Press USA

Hily C. et al., 1999. Modifications of the specific and feeding guild diversity in an intertidal sediment colonised by an eelgrass meadow (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 seagrass ecosystem 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 ’’ Eds Larkum 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 angiosperm genus Zostera, 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. Ecological Modelling, 220: 3100–3110

Merci de votre attention