Démarche statistique

Les marais doux et les marais salés ont été traités séparément.

Afin d’obtenir une vision globale du réseau trophique, les différents organismes ont été regroupés en différents compartiments. Les abondances ont été préalablement converties en biomasse de carbone (Sautour & Castel 1995, Menden-Deuer & Lessard 2000). Sept compartiments ont été définis : bactéries (comptage par cytométrie en flux), picophytoplancton (inférieur à 3µm, comptage par cytométrie en flux), nanophytoplancton (entre 3 et 20 µm, comptage Utermöhl), microphytoplancton (au dessus de 20 µm et comprenant le phytoplancton colonial, comptage Uthermöhl), protozoaires (nanoflagellés hétérotrophes par comptage en microscopie à épifluorescence, ciliés par comptage Utermöhl), microzooplancton métazoaires (entre 63 et 200 µm, comprenant les rotifères, les larves nauplii et les larves méroplanctoniques, comptage par loupe binoculaire) et mésozooplancton (au-dessus de 200 µm, comptage par loupe binoculaire).

Afin de déterminer l’évolution spatio-temporelle des réseaux trophiques planctoniques, il est nécessaire de regrouper les points d’échantillonnage (station-date) selon leur similarité. Pour cela, une Classification Ascendante Hiérarchique (CAH) a été appliquée en utilisant la distance euclidienne comme mesure de similarité associée à la méthode de Ward pour construire la classification à partir de la matrice de similarité. La fonction pvclust (pvclust package du logiciel R) a été utilisée pour évaluer l’incertitude sur les nœuds du dendrogramme ici de la CAH (Suzuki & Shimodaira 2006). Pour chaque nœud de la CAH, la p-value a été calculée via une succession de ré-échantillonnage aléatoire sur la base de donnée. A chaque ré-échantillonnage, les données de base étaient légèrement modifiées. La p-value de chaque nœud (valeur comprise entre 0 et 1) indique l’incertitude : plus la p-p-value est proche de 1, plus le nœud évalué est susceptible d’exister.

Une Analyse de Variance (ANOVA), suivi d’un test Post-Hoc de Fisher ont été utilisés afin de tester les différences significatives (p-value < 0.05) entre les biomasses en fonction du type de réseaux trophiques. La variabilité spatio-temporelle de ces réseaux trophiques sera traitée dans la partie 4 de ce chapitre.

121 2.2. Résultats

La CAH a permis de grouper chaque couple station/date en 7 types de réseaux trophiques en eaux douces (F11 à F5) ou en eaux salées (S1 à S5) (Figure 3.11).

Pour les marais doux, F11 et F12 regroupent une partie des mois d’hiver de la plupart des stations (exceptée la 7). F21, F22 et F3 regroupent des stations peu ou pas réalimentées l’été et l’automne (du mois de juin au mois d’octobre) ainsi qu’une partie du printemps (S6, S7, S13, S20 et S21) et quelques dates des stations réalimentées (Figure 3.11 A). Une majorité du printemps, de l’été et de l’automne des stations réalimentées (S36, S39 et S40) sont présentes dans les groupes F13 et F14 ainsi que les printemps des stations 20, 21 et 6 (Figure 3.11 A).

Figure 3.11: Résultats des CAH (distance euclidienne, méthode ward), appliquées aux biomasses des 7 compartiments planctoniques pour : A- les stations d’eaux douces et B- les stations d’eaux salées. Chaque groupe a été numéroté (F3 à F11 et S1 à S5). S6 à S55 correspond aux stations échantillonnées et les numéros entre parenthèse aux mois (2: février, 3 : mars, 4 : avril, 5 : mai, 6 : juin, 7 : juillet, 8 : août, 9 : septembre, 10 : octobre, 11 : novembre, 12 : décembre, 1: janvier, 21 : février 2010). Le pourcentage indiqué sur chaque nœud indique la probabilité que le nœud existe réellement.

122 Pour les marais salés, les groupes S5 et S52 ne contiennent qu’une seule station/date chacun (la station 16 et la station 55 au mois de février 2010, respectivement, Figure 3.11 B). Certains groupes possèdent plusieurs dates d’une seule station d’échantillonnage (les groupes S51 et S3 ne sont constitués que de dates de la station 55, et le S1 uniquement de dates de la station 16). S2 et S4 sont constitués de mélange de dates des deux stations d’eau salée (Figure 3.11 B)

Que ce soit pour les marais doux ou les marais salés, les biomasses des sept compartiments sont significativement différentes entre les réseaux (ANOVA, Tableau 3.6).

Table 3.6: Comparaison entre les différents réseaux trophiques déterminés par la CAH par test ANOVA et Post-Hoc de Fisher. Les réseaux trophiques sont classés par le test Post-Hoc, les réseaux trophiques significativement similaires sont soulignés. Pour chaque variable, les réseaux trophiques sont rangés de la plus forte (+) à la plus faible valeur (-). RT: Réseau trophique.

Variables

ANOVA (p-value)

Différence significative entre RT selon le test rangé de la plus forte à la plus faible valeur

Biomasses marais doux

Bactéries > 0,005 (+) F3 F22 F21 F14 F13 F12 F11 (-) Picophytoplancton > 0,005 (+) F3 F22 F13 F21 F12 F14 F11 (-) Nanophytoplancton > 0,005 (+) F3 F22 F21 F14 F13 F12 F11 (-) Microphytoplancton > 0,005 (+) F22 F3 F21 F14 F13 F12 F11 (-) Protozoaires 0,04 (+) F22 F3 F14 F13 F21F12 F11 (-) Microzooplancton 0,03 (+) F21 F13 F3 F22 F14 F12 F11 (-) Mésozooplancton 0,017 (+) F3 F22 F21 F14 F13 F12 F11 (-)

Biomasses marais doux

Bactéries > 0,005 (+) S52 S5 S4 S51 S3 S2 S1 (-) Picophytoplancton 0,04 (+) S52 S51 S4 S3 S2 S1 S5 (-) Nanophytoplancton > 0,005 (+) S5 S1 S52 S51 S4 S3 S2 (-) Microphytoplancton > 0,005 (+) S52 S51 S5 S4 S3 S2 S1 (-) Protozoaires 0,04 (+) S52 S51 S2 S5 S4 S3 S1 (-) Microzooplancton 0,02 (+) S51 S4 S3 S2 S52 S5 S1 (-) Mésozooplancton 0,02 (+) S51 S52 S4 S3 S2 S5 S1 (-)

De par la faible biomasse de l’ensemble des compartiments et leur apparition dans le temps, les réseaux F11 et F12 sont nommés ‘Hiver Biologique 1 et 2’ (Tableau 3.6, Figure 3.12 A et B). Ces deux réseaux sont différentiables par la biomasse de microzooplancton métazoaires plus importante pour le réseau F12 (98 ± 18 mgC L^-1).

Le réseau F13 peut être considéré comme un réseau de type ‘herbivore’ de par l’importance des compartiments protozoaires, micro et mésozooplancton (1863 ± 160 mgC L

-1

; 374 ± 45 mgC L^-1; 8 ± 1,5 mgC L^-1; respectivement) par rapport à la biomasse bactérienne (56 ± 3,6 mgC L^-1) (Figure 3.12 C).

123 Les quatre réseaux (F14, F21, F22 et F3) sont plutôt de type « multivore » (Figure 3.12). En effet, ces réseaux présentent d’une part de fortes biomasses bactériennes (81 ± 6 mgC L^-1; 64 ± 6 mgC L^-1; 157 ± 9 mgC L^-1; 159 ± 10 mgC L^-1; respectivement), associées à de fortes biomasses picophytoplanctoniques (440 ± 47 mgC L^-1; 975 ± 165 mgC L^-1; 2112 ± 191 mgC L^-1; 2076 ± 184 mgC L^-1, respectivement) et de fortes biomasses de protozoaires, exceptés F21 (F14 : 3319 ± 544 mgC L^-1; F22 : 24796 ± 2716 mgC L^-1; F3 : 18630 ± 2495 mgC L^-1) avec une boucle microbienne active (Tableau 3 et Figure 3 D, E, F et G).

Figure 3.12: Typologie des réseaux trophiques planctoniques des marais doux construits à partir des tests ANOVA et Post-Hoc de Fisher sur les biomasses des compartiments répertoriés dans le tableau 3. Microz : Microzooplancton métazoaire, Mesoz : Mésozooplancton, Ptz : Protozoaires, Bact: Bactéries.

124 En outre, F21 et F3 présentent les biomasses microphytoplanctoniques les plus importantes (35838 ± 1475 mgC L^-1; 44447 ± 958 mgC L^-1, respectivement) suivi par F14 et F22 (6262 ± 372 mgC L^-1; 7710 ± 131 mgC L^-1, respectivement, Tableau 3.6 et Figure 3.12 D, E, F et G)). Les biomasses de nanophytoplancton sont les plus importantes pour le groupe F3 (1,8.10⁶± 1313 mgC L^-1) suivi par F22 (38078 ± 1579 mgC L^-1). D’autre part, le zooplancton métazoaires domine également les réseaux F14, F21, F22 et F3, la biomasse la plus importante de mésozooplancton étant observée pour F3 (F3 : 17 ± 2 mgC L^-1, F22 : 8,6 ± 1,3 mgC L^-1; F21 9,9 ± 1,2 mgC L^-1; F14 : 6,2 ± 1,4 mgC L^-1) et celle de microzooplancton métazoaires pour F21 (F21 : 418 ± 55 mgC L^-1; F14 : 198 ± 27 mgC L^-1; F22 : 217 ± 31 mgC L^-1; F3 : 287 ± 40 mgC L^-1, Tableau 3.6 et Figure 3.12 D, E, F et G). La dominance du microphytoplancton et du zooplancton métazoaires suggère l’activation de la chaine herbivore dans ces réseaux en parallèle de la boucle microbienne définie par la forte biomasse bactérienne. Dans ces réseaux, un gradient apparait du réseau multivore faible au réseau multivore fort selon les biomasses des compartiments (faibles à fortes, respectivement).

Concernant les marais salés, les mêmes analyses ont été faites (Figure 3.13)

Le réseau trophique S1 peut être qualifié de boucle microbienne. Il se caractérise en effet par une codominance de bactéries (130 ± 28 mgC L^-1), de petites cellules phytoplanctoniques (pico : 180 ± 20 mgC L^-1; nano : 1735 ± 73 mgC L^-1) et de protozoaires (315 ± 39 mgC L^-1) en comparaison avec les faibles biomasses du zooplancton métazoaires (micro : 2 ± 1 mgC L^-1; mésozooplancton : 0,24 ± 0,2 mgC L^-1) et du microphytoplancton (Figure 3.13).

Le réseau S5 est de type réseau microbien. Il présente à peu près la même structure que S1 (bactéries : 160 mgC L^-1 ; protozoaires : 534 mgC L^-1) avec de faibles biomasses de zooplancton métazoaires (micro : 0,2 mgC L^-1 ; mésozooplancton : 0,03 mgC.L^-1) mais avec une dominance du nanophytoplancton qui suggère un réseau microbien (17047 mgC.L^-1) et du microphytoplancton (160 mgC.L^-1) (Figure 3.13).

Les réseaux S51, S4 et S3 s’échelonnent donc sur un gradient de réseaux herbivores, du plus fort au plus faible (Figure 3.13). Ils ont les plus faibles biomasses bactériennes (61 ± 5 mgC L^-1; 84 ± 7 mgC L^-1; 66 ± 10 mgC L^-1) associées à de fortes biomasses de mésozooplancton (1,1 ± 0,8 mgC L^-1; 1,1 ± 0,2 mgC L^-1; 3,5 ± 1,2 mgC L^-1, respectivement). Les biomasses du microphytoplancton (103 ± 15 mgC L^-1), du microzooplancton (48 ± 4 mgC L^-1) sont aussi importantes dans le réseau S51 (Figure 3.13).

125 Figure 3.13: Typologie des réseaux trophiques planctoniques des marais salés construits à partir des tests ANOVA et Post-Hoc de Fisher sur les biomasses des compartiments. Microz : Microzooplancton métazoaire, Mesoz : Mésozooplancton, Ptz : Protozoaires, Bact: Bactéries.

Les réseaux S2 et S52 de type multivore sont à la fois dominés par la biomasse bactérienne (162 ± 29 mgC L^-1; 120 mgC L^-1, respectivement), la biomasse de protozoaires (665 ± 20 mgC L^-1; 12463 mgC L^-1) et par la biomasse mésozooplanctonique (0,6 ± 0,3 mgC L^-1; 0,5 mgC L^-1, respectivement). Le réseau S52 est qualifié de fort de par ses fortes biomasses des trois classes de phytoplancton (pico : 150 mgC L^-1, nano : 125 mgC L^-1, microphytoplancton : 461 mgC L^-1) et S2 de faible par les faibles biomasses des compartiments phytoplanctoniques.

126 2.3. Discussion

La typologie de réseaux trophiques planctoniques réalisée dans ce travail inclut 7 réseaux en eaux douces (2 hivers biologiques, 1 réseau herbivore et 4 multivores) et 7 en eaux salées (1 boucle microbienne, 1 réseau microbien, 3 réseaux herbivores et 2 multivores). Ces réseaux ont été nommés ainsi en étudiant la dominance des compartiments entre les réseaux et en les comparant aux réseaux proposés par Legendre et Rassoulzadegan (1995) en milieu marin.

Legendre et Rassoulzadegan (1995) ont défini un continuum de 4 types de réseaux trophiques en introduisant deux situations intermédiaires plus stables (réseaux multivore et microbien) entre les 2 réseaux classiques mais instables définis par (Cushing 1989) (réseau herbivore et boucle microbienne). Le réseau multivore met en avant un fonctionnement mixte entre chaîne herbivore et boucle microbienne, alors que le réseau microbien présente un fonctionnement comparable à la boucle microbienne mais avec des apports d’azote organique dissous -dus principalement à l’excrétion du phytoplancton- utilisés par les bactéries réduisant la compétition bactéries-phytoplancton pour l’ammonium. Dans ce cadre, tous les réseaux de notre étude présentant une faible biomasse de bactéries et une forte biomasse de zooplancton métazoaires ont été définis comme des réseaux herbivores alors que ceux présentant une forte biomasse bactérienne associée à une forte biomasse de picophytoplancton et de faible biomasse de zooplancton métazoaires à une boucle microbienne ou un réseau microbien. Les réseaux intermédiaires entre ces deux situations sont comparables au réseau multivore de Legendre et Rassoulzadegan (1995).

Les 4 réseaux multivores (F14, F21, F22 et F3) ont d’ailleurs été qualifiés essentiellement à partir de l’intensité de la production des organismes de bas niveau trophique (bactéries et phytoplancton) ainsi que l’activité de broutage et de prédation des organismes hétérotrophes par Legendre et Rassoulzadegan (1995). L’absence de mesure de flux ne permet en effet pas de comprendre l’intégralité du fonctionnement. La biomasse des organismes planctoniques reflète en effet à la fois des contrôles top-down (prédation, broutage) et des contrôles bottom-up (contrôle de la productions phytoplanctonique par les nutriments ; McQueen et al. 1989, Moss et al. 1994). Si l’activité de broutage sur le phytoplancton ou de prédation sur les bactéries est plus importante que leur production, leur biomasse ne reflètera pas leur réelle importance dans le réseau trophique. Dans ce cas, les organismes prédatés présentent un fort turn-over, donc une forte production, permettant de subvenir aux besoins des prédateurs (McQueen et al. 1989, Moss et al. 1994). L’absence de mesure de flux dans notre

127 étude peut donc expliquer en quoi nos réseaux peuvent légèrement différés des réseaux de Legendre et Rassoulzadegan (1995). Par exemple, la plupart des réseaux herbivores de l’étude ne présentent pas de forte biomasse de microphytoplancton alors que toutes les autres biomasses concordent dans la définition de ce type de réseau. La biomasse du phytoplancton est probablement masquée par des contrôles top-down due à l’activité de broutage du mésozooplancton (McQueen et al. 1989). De plus, cette absence de mesure de flux ne permet pas non plus de comprendre le fonctionnement des réseaux appelés hiver biologique (F11 et F12), nommés ainsi à cause des faibles biomasses de l’ensemble des compartiments. L’étude des réseaux trophiques par les biomasses seules donnent de bonnes pistes quant à leur fonctionnement. En revanche, les estimations de flux tels que la production du phytoplancton et des bactéries (Steeman Nielsen 1952, Riemann et al. 1982) et des flux de broutage (Campbell et al. 2009) pourraient permettre d’approfondir leur détermination. Cependant, les protocoles utilisés dans la mesure de ces flux sont difficiles à mettre en place lors d’un suivi mensuel sur plusieurs stations (lourdeur des manipulations à la fois chronophages et parfois chers et nécessitant l’utilisation de radioéléments). Malgré le manque des flux, il est cependant intéressant de noter que les marais doux ne présentent jamais des réseaux de type microbien ou boucle microbienne, contrairement aux marais salés. Cependant, plusieurs degrés de multivorie peuvent être observés en marais doux.

128 Partie 3 : Relation entre réseau trophique planctonique et diversité spécifique et/ou fonctionnelle

3.1. Démarche statistique