HISPANIC - Les variations historiques et spatiales de niveau trophique prédateur supérieur à travers le Pacifique sud ouest : une condition préalable pour comprendre les effets de pollution, de climat et de pêche.

L'objectif principal du projet HISPANIC est de déterminer le niveau trophique de quelques prédateurs clés (thon jaune Thunnus albacares, thon blanc Thunnus alalunga) ainsi que la longueur des chaînes trophiques et leurs variations dans le Pacifique sud au cours des 10 dernières années.

> Action GOPS 2013

Mots-clés : Chaîne trophique, Isotope, Micronecton, Océan, Poisson, Zooplancton

Porteur de projet: Anne Lorrain (PI), Nouméa

Budget: GOPS 6 800 euros, Co-financement NIWA 4 900 euros

Zone géographique : Nouvelle-Calédonie, Nouvelle Zélande, American Samoa, Polynésie française

Objectifs scientifiques :

Déterminer le niveau trophique de quelques prédateurs clés (thon jaune, thon blanc) ainsi que la longueur des chaînes trophiques et leurs variations dans le Pacifique Sud au cours des 10 dernières années. HISPANIC se propose d'établir une base de données sur les prédateurs apicaux qui pourra être utilisée pour contrôler les changements de niveau trophique des thons en lien avec les effets de la pêche ou les changements climatiques.

Les objectifs spécifiques sont :

- Evaluer la variabilité spatiale de la longueur des chaînes trophiques à l'échelle du Pacifique sud ouest
- Tester le rôle de la productivité sur ce paramètre
- Regarder si la longueur des chaînes trophiques à évolué depuis 10 ans
- Tester le potentiel de l'analyse isotopique du δ15N des acides aminés spécifiques pour retracer la longueur des chaînes trophiques.

Programme de recherche : Cinquante échantillons de thon blanc et de thon jaune ont été sélectionnés, regroupant des échantillons de localités de production primaire contrastées (Fig.) afin de voir le rôle de cette productivité sur la longueur des chaînes trophiques. Des échantillons de Nouvelle-Calédonie ont été sélectionnés pour quatre années différentes : 2003, 2009, 2010 et 2013. Des échantillons de zooplancton et de micronecton sont en cours de sélection.

HISPANIC-Fig.
Fig. Carte montrant la localisation des échantillons de thon jaune et de thon blanc, prélevés dans des zones de productivité contrastées. La production primaire nette est en mg.m-².d-1 (bleu : basse productivité, rouge : forte productivité). Dessins de thons © SPC, carte © Anne Lorrain et Christophe Menkes.


Bilan scientifique :

34 échantillons de thon blanc (Thunnus alalunga) et 13 de thon jaune (Thunnus albacares) ont été sélectionnés regroupant des échantillons de localités de production primaire contrastées. Pour les variations spatiales : des échantillons de thon blanc de Nouvelle-Zélande (eutrophic waters), American Samoa (oligotrophic waters), Polynésie française (oligotrophic waters) et Nouvelle-Calédonie (intermediate waters) ont été sélectionnés pour l'année 2009. Pour les variations historiques : des échantillons de thon blanc et de thon jaune de Nouvelle-Calédonie ont été sélectionnés pour 4 années différentes : 2003, 2009, 2010 et 2013. Les analyses de δ13C et δ15N et mercure totalont été effectuées sur tous les échantillons de muscle de thons. Cependant, en raison de soucis d'appareillage et de la difficulté d'analyse des rapports isotopiques dans les acides aminés, les échantillons n'ont toujours pas pu être analysés par le NIWA, empêchant l'interprétation complète de nos résultats et la finalisation du projet.

La collaboration entre la CPS, l'IRD et le NIWA s'est cependant intensifiée et concrétisée par plusieurs articles. En particulier, nous avons montré le potentiel du δ15N des acides aminés pour calculer le niveau trophique des thons jaunes (Lorrain et al. 2015), et démontré que le niveau trophique de cette espèce variait peu entre des zones de productivité variées (océan Indien et Pacifique Equatorial).  Les analyses futures d'HISPANIC sur le thon blanc mais aussi sur le thon jaune dans le Pacifique sud ouest devraient permettre d'étendre la portée de ces résultats sur une couverture spatiale plus importante à d'autres espèces de thonidés mais également au cours du temps.

Les analyses isotopiques (δ13C, δ15N) des thonidés du Pacifique sud ouest dans le cadre d'HISPANIC ont mis en évidence des variations spatiales avec des valeurs de δ15N significativement plus élevées en Polynésie française comparativement à la Nouvelle-Calédonie, la Nouvelle Zélande et American Samoa (16.4 vs. 10.9, 12.9 et 12.8‰ respectivement), et généralement plus faibles en δ13C en Nouvelle-Zélande (-19.2 ‰ vs. -17.7, -16.8, and -17‰). Ces patterns mis en évidence sur un nombre d'échantillons assez faible sont retrouvés pour l'ensemble des données analysées dans le cadre du programme Fonds Pacifique VACOPA avec en particulier des valeurs de δ15N très élevées en Polynésie et très faibles en δ13C pour les thons blancs en Nouvelle-Zélande. Pour les isotopes stables de l'azote, deux régions à forte valeur de δ15N sont observées à plus large échelle, en Polynésie française et pour la Micronésie, les Gilbert Island, confirmant le pattern observé sur les données thon blanc. Cette différence moyenne de 3 à 5‰ de δ15N signifie soit que les thons ont un niveau trophique supérieur en Polynésie (une différence de 2.4‰ équivaut à un niveau trophique) soit que ces  variations sont liées à des variations de valeurs isotopiques à la base de la chaine trophique (phytoplancton) qui se répercutent tout le long de la chaine trophique. L'analyse des acides aminés est nécessaire pour valider l'une ou l'autre des hypothèses et calculer un niveau trophique. Toutefois, les valeurs de δ15N élevées dans les muscles de thons en Polynésie pourraient être dues à la forte productivité autour des Marquises, engendrant un effet d'ile comme suggéré par les résultats de δ15N sur la matière organique particulaire dans cette zone avec un fort gradient entre la Calédonie (autour de 0‰) et la Polynésie Française (150°W ou 210°, autour de 12‰). Concernant les variations temporelles en Nouvelle-Calédonie pour l'albacore (2003 à 2013), il n'y a pas de  différences significatives entre les années considérées, que ce soit pour les isotopes stables (δ15N) et les concentrations en mercure total.

Perspectives:

Ce projet nous a permis d'étendre nos collaborations avec le NIWA et la zone d'étude jusqu'en Nouvelle-Zélande. Les analyses historiques vont être poursuivies avec une analyse poussée autour de la Calédonie entre 2001 et 2013. Nous sommes toujours dans l'attente des résultats de composition isotopiques des acides aminés des muscles de thon. Ces données devraient nous permettre de valider ou non que le niveau trophique des thons semble relativement constant à l'échelle du Pacifique. Des analyses spatiales et statistiques poussées sur l'ensemble du jeu de données sont en cours dans le cadre de la thèse de Patrick Houssard qui a débuté en février 2014, afin de discriminer les facteurs jouant sur les valeurs isotopiques dans les muscles des grands prédateurs.

Contacts et partenaires :
- Institut de Recherche pour le Développement (IRD), Anne Lorrain - anne.lorrain(at)ird.fr
- NIWA, Brittany Graham
- IRD LOCEAN, Christophe Menkes
- IRD MIO, Brian Hunt
- IRD GET, David Point
- CPS, Valérie Allain

Publications :

Hunt BPV, Allain V, Menkes C, Lorrain A, Graham B, Rodier M, Pagano M, Carlotti F. A coupled stable isotope-size spectrum approach to understanding pelagic food-web dynamics: A case study from the southwest sub-tropical Pacific. Deep Sea Research part II 2015. 113: 208-224.

Lorrain. A., Graham BS., Popp BN., Allain V., Olson RJ., Hunt BPV., Potier M., Fry B., Galván-Magaña F., Menkes C., Kaehler S., and F. Ménard. Nitrogen isotopic baselines and implications for estimating foraging habitat and trophic position of yellowfin tuna
 in the Indian and Pacific Oceans. Deep Sea Research part II 2014.
ARTICLE.

Young, J., Hunt, B., Cook, T., Llopiz, J., Hazen, E., Pethybridge, H., Ceccarelli, D., Lorrain, A., Olson, R.J., Allain, V., Menkes, C., Patterson, T., Nicol, S., Lehodey, P., Kloser, R., Arrizabalaga, H.,  Choy, C.A., The trophodynamics of marine top predators: advances and challenges. Deep Sea Research part II 2015. 113: 170-187.

Lorrain Anne, 2015 – Rapport final du projet HISPANIC : Historical and spatial variations of top predator trophic level across the south west Pacific Ocean: a prerequisite to understand contamination, climate and fishing effects, AAP GOPS 2013, 7 p.