Campagne BioSWOT-Med : Interview de François Carlotti

Explorer les liens entre les structures à fine échelle et la dispersion du zooplancton

François Carlotti est le chef du WP4 "Du zooplancton aux niveaux trophiques supérieurs" de BioSWOT-Med, dont l'objectif est de comprendre comment les structures océaniques à fine échelle peuvent affecter la répartition des organismes métazoaires, des plus petits (zooplancton) aux plus grands (cétacés). Il décrit ici l'hypothèse testée pour expliquer la distribution de différents groupes de zooplancton dans différentes masses d'eau.

François Carlotti avec le filet à zooplancton à bord du R/V L'Atalante

LES THÈMES DE RECHERCHE - François Carlotti est chercheur au CNRS et travaille à l'Institut Méditerranéen d'Océanographie. Il est océanographe biologique et s'intéresse particulièrement à la structure et au fonctionnement des écosystèmes marins pélagiques, et à leurs réponses aux forçages climatiques et aux impacts anthropiques. Dans le cadre de la campagne BioSWOT-Med, il est le coordinateur du WP4 "From zooplankton to higher trophic levels" (Du zooplancton aux niveaux trophiques supérieurs).

Quels sont vos intérêts de recherche en dehors de BioSWOT-Med ?

Je suis un océanographe biologique qui s'intéresse de près à la structure et au fonctionnement des écosystèmes marins pélagiques, ainsi qu'à leurs réponses au forçage climatique et aux impacts anthropogéniques. Mes recherches se concentrent sur le zooplancton, qui joue un rôle central dans tous les réseaux alimentaires pélagiques, et s'étendent aux niveaux trophiques adjacents par le biais de recherches sur les processus de forçage ascendants et descendants. Mes principales approches sont l'observation avec différents types d'analyses d'échantillons collectés (imagerie du zooplancton, diversité, structure de taille, processus physiologiques) et les données de capteurs in situ, ainsi que la modélisation mathématique. Mes principaux intérêts sont (1) l'importance des couplages entre les processus hydrodynamiques, leur fonctionnement biogéochimique et le comportement des organismes dans la variabilité des distributions de zooplancton ; (2) la contribution du zooplancton dans les flux trophiques et biogéochimiques au sein des écosystèmes. Cela correspond aux lignes de recherche du programme international Future Oceans - IMBeR. Mes recherches s'étendent des régions polaires aux tropiques et à la Méditerranée, et de la haute mer au domaine côtier. Au cours des dix dernières années, j'ai participé aux principales campagnes biogéochimiques en Méditerranée dans le cadre du programme MISTRALS-MERMEX.

Dans le cadre de la campagne BioSWOT-Med, vous êtes le coordinateur du WP 4 qui étudie le zooplancton jusqu'aux niveaux trophiques supérieurs. Vous avez plusieurs objectifs de recherche, pouvez-vous nous en parler ?

Notre WP 4 est intitulé "Du zooplancton aux niveaux trophiques supérieurs". Notre objectif global dans BioSWOT-Med est de comprendre comment les structures océaniques à fine échelle peuvent affecter la répartition des organismes métazoaires, du plus petit (zooplancton) au plus grand (cétacés). En pratique, nous nous concentrons principalement sur les premiers niveaux trophiques (zooplancton et leurs prédateurs planctoniques), mais nous notons également de manière opportuniste si des animaux plus grands (cétacés, requins pèlerins, ...) sont présents dans les environs.

Cet objectif global peut être décomposé en différents objectifs scientifiques :

• Caractériser les distributions du mésozooplancton et du macrozooplancton/micronecton dans les dimensions horizontales et verticales (de l'échelle méso à l'échelle fine) ;
• Définir les variations structurelles et fonctionnelles des communautés zooplanctoniques dans les masses d'eau et dans la région frontale ;
• Estimer l'impact du broutage du mésozooplancton sur la communauté phytoplanctonique ;
• Estimer la contribution du mésozooplancton aux flux de carbone ;

Lors de la croisière BioSWOT-Med, des échantillons seront prélevés à différentes profondeurs, de jour comme de nuit. Pourquoi ?

Tous ces organismes métazoaires peuvent se déplacer dans la colonne d'eau, et ce sur de grandes distances par rapport à leur taille. Même les organismes zooplanctoniques (que l'on croyait initialement incapables d'échapper aux courants) ont de très grandes capacités de nage verticale, en particulier lorsqu'ils migrent verticalement entre le jour et la nuit. La raison principale en est que nombre d'entre eux descendent pendant la journée dans les profondeurs de l'océan (jusqu'à des centaines de mètres) où il fait plus sombre pour échapper aux prédateurs visuels, mais remontent à la surface la nuit pour se nourrir du phytoplancton et des micro-organismes associés qui s'y sont développés à la lumière pendant la journée. Ce processus, appelé migration verticale diurne, est la plus grande migration animale sur Terre. Nous essaierons donc de comprendre comment les structures de surface à méso-échelle peuvent impacter ou moduler ces migrations, si elles induisent des différences dans le processus de migration en fonction de l'espèce.

En plus des observations des changements dans la distribution du zooplancton entre le jour et la nuit, nous mesurerons le broutage réel du zooplancton entre le jour et la nuit et nous essaierons de quantifier l'impact supplémentaire du zooplancton migrant sur le stock de phytoplancton et la communauté microbienne associée pendant la nuit grâce à de grandes expériences en mésocosme.

L'une des hypothèses de votre recherche est que différents groupes d'espèces de zooplancton se trouvent dans différentes masses d'eau. Pouvez-vous l'expliquer ?

Les organismes zooplanctoniques ont des régimes alimentaires très variés. Même parmi les copépodes, un groupe de crustacés dominant parmi le zooplancton, il y a des herbivores, des omnivores et des carnivores. Les copépodes sont des mangeurs sélectifs et la distribution, la taille, le comportement et la qualité biochimique de leurs proies (y compris le phytoplancton et le zooplancton plus petit) conditionnent le processus de sélection. Comme la nature et la distribution des proies sont elles-mêmes conditionnées par les structures océaniques fines, on s'attend à ce que les assemblages zooplanctoniques dans ces structures soient également affectés.

Quelle est l'hypothèse qui pourrait expliquer l'impact des structures à fine échelle sur la distribution du zooplancton ?

Depuis les années 1990 (programme international GLOBEC), les observations s'accumulent et montrent que le zooplancton se développe particulièrement bien dans les structures à méso-échelle. De nouveaux instruments physiques et biologiques (plateformes et capteurs) permettent aujourd'hui d'explorer ce sujet à des échelles inférieures à la mésoéchelle. Les observations réalisées lors de la campagne BioSWOT-Med, en particulier celles du Zooglider, permettront de confirmer les liens entre structures à fine échelle et patchiness du zooplancton. L'hypothèse que nous souhaitons tester en lien avec le WP3 (Biogéochimie et dynamique microbienne) et le WP5 (Génomique du plancton) est que la structure des communautés autotrophes et microbiennes stimulées par une structure physique à fine échelle se reflète au niveau des consommateurs de zooplancton. Ainsi, à la mosaïque des structures physiques correspondent des mosaïques de chacun des premiers niveaux trophiques.

Contact: Tosca Ballerini

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