Cette thèse vise à évaluer les effets multiplicateurs des stress et leurs interactions sur les communautés dans deux habitats benthiques du littoral marin, présents dans l’estuaire maritime du Saint-Laurent. Cette thèse évalue également les généralités des effets des macrophytes structurants sur les communautés qui y sont associées. Chaque chapitre présentera soit une expérience à stress multiples et leurs effets sur les communautés, soit une expérience reproduite sur plusieurs sites en contrôlant la complexité d’habitat. Étant donné que nous sommes limités dans les manipulations réalisables in situ, donc enchâssés dans des échelles spatiale et temporelle réduites, les stress appliqués ne sont pas forcément toujours réalistes. Ces stress permettront tout de même une meilleure compréhension des mécanismes qui régissent la dynamique des communautés pouvant être en situation de stress. Avec les éléments mentionnés dans la section précédente, nous sommes en mesure d’émettre les hypothèses générales suivantes qui seront explorées dans chacun des chapitres de ma thèse :
1) les espèces clés (brouteurs et macrophytes) joueront un rôle important dans la structure des communautés associées et réduiront les effets de l’eutrophisation; 2) la multiplication des stress aura un plus grand impact sur les communautés que les stress uniques ou doubles; l’impact mesuré sur les communautés (ou au niveau physiologique) sera fonction du nombre de stress appliqués;
3) les macrophytes structurants joueront un rôle similaire prépondérant pour les communautés qui y sont associées.
0.4.1 Chapitre I
L’objectif principal du premier chapitre est d’évaluer la résilience des assemblages macrobenthiques intertidaux en milieu rocheux faisant face à des stress uniques ou multiples. Dans cette expérience in situ, nous avons manipulé les macroalgues de la
canopée (Fucus spp.), les consommateurs primaires (majoritairement les Gastéropodes du genre Littorina spp.) et les nutriments dissouts dans la colonne d’eau sur 14 mois en 2012-2013. Le retrait de la canopée macroalgale est réaliste seulement dans la mesure où elle est enlevée par un évènement ponctuel tel que le raclage par les glaces, une tempête ou encore la récolte par l’homme. Toutefois, ici les algues et les gastéropodes brouteurs sont retirés de façon chronique, donc ces stresseurs sont de type « press » (sensu Underwood, 1989). Nous avons choisi cette méthode pour cibler le rôle que les algues et les brouteurs ont sur les communautés. L’enrichissement en nutriments fait référence à l’eutrophisation anticipée dans l’estuaire du Saint-Laurent tel que mentionné plus tôt.
Les hypothèses testées étaient : 1) la présence des macroalgues de la canopée facilitera le rétablissement des communautés en situation d’eutrophisation et sera nécessaire à la résilience plus rapide et complète des communautés; 2) les divers stress influenceront les indices de diversité des algues et des invertébrés, notamment l’enlèvement de la canopée augmentera la richesse et l’abondance des algues de sous-canopée et diminuera la richesse et l’abondance des invertébrés, et la présence des brouteurs compensera les effets d’un enrichissement par consommation préférentielle des algues éphémères laissant l’espace aux fucales structurantes; 3) l’addition des stress devrait ralentir la résilience notamment au niveau de la structure des communautés.
0.4.2 Chapitre II
Le second chapitre a pour principal objectif d’évaluer le rôle de la densité des zostères (Zostera marina L.) en combinaison avec un changement dans les ressources sur les communautés associées et la zostère elle-même. Dans cette expérience in situ, nous avons manipulé la densité des plants de zostères marines, la lumière incidente et les nutriments dissouts dans les sédiments à l’été 2015. La réduction en densité et en aire de répartition de la zostère marine est une réalité mondiale des dernières décennies.
Une diminution de la densité des zostères pourra être occasionnée par des conditions non favorables telles qu’une augmentation de la turbidité de l’eau ou une augmentation des algues épiphytes. Une réduction de la luminosité peut être attendue au niveau de ces communautés par exemple par l’augmentation du niveau de la mer, des pluies diluviennes ou une gestion des eaux de rétention de barrages sur les tributaires à proximité, ou par des évènements favorisant les algues épiphytes sur les feuilles de zostères. Puisqu’un enrichissement en nutriments est anticipé au niveau de l’estuaire du Saint-Laurent, on peut en déduire qu’il s’ensuivra un enrichissement au niveau des sédiments également. Nous avons choisi d’appliquer le stress au niveau des sédiments puisque nous avons déjà effectué une expérience d’enrichissement au niveau de la colonne d’eau dans un herbier en 2011 sans voir d’effet sur les zostères, les épiphytes et les communautés épifauniques. Nous avons donc préféré une réduction temporaire de la luminosité.
Les hypothèses testées étaient : 1) la densité des herbes marines augmente l’abondance, la diversité et la richesse des assemblages d’invertébrés et modifie leur structure; 2) l’enrichissement en nutriments des sédiments et la réduction de densité (« self
shading ») devraient augmenter le taux de croissance de l’herbe et la réduction de
lumière la diminuer; il y a de fortes chances pour que la réduction de lumière ait un effet additif avec la réduction de densité ou l’enrichissement annulant ainsi les impacts sur la croissance; 3) la réduction de lumière devrait occasionner des effets physiologiques (p. ex. : diminution des réserves en sucres solubles) au niveau des zostères et diminuera la quantité d’algues épiphytes; ces changements engendrés par la diminution de lumière pourraient être atténués en présence de la diminution de densité de zostère; 4) l’addition des stress (réduction de densité de zostère de 80 %, réduction de la lumière de 70 % et enrichissement des sédiments en nutriments) devrait causer une plus grande dissimilarité dans les communautés. Nous attendons possiblement des effets non additifs et non prévisibles pour les stress triples des deux premiers chapitres.
0.4.3 Chapitre III
Le troisième chapitre a pour objectif d’évaluer le rôle de la proximité avec les bordures de l’herbier en combinaison avec une réduction de la densité de zostère marine sur les assemblages épifauniques associés et leurs traits biologiques. Une expérience manipulant la distance avec la bordure et la densité de zostères sur les communautés associées a été réalisée à l’été 2015 dans cinq herbiers de zostères variés issus de régions différentes et ayant un groupe d’espèces différentes (Californie, France, Mexique, Québec, Virginie). Nous avons privilégié l’analyse des résultats avec une approche par trait biologiques pour tenter de mieux généraliser et expliquer les effets de bordure et de complexité étant donné que nos sites avaient très peu d’espèces en commun. Cette expérience s’est déroulée dans le cadre d’une collaboration internationale avec le regroupement ZEN (Zostera Experimental Network).
Les hypothèses testées étaient : 1) la proximité avec la bordure de l’herbier et la densité des zostères sont importantes pour la structure des assemblages d’invertébrés ainsi que leurs traits biologiques. C’est-à-dire que nous nous attendons à ce que la structure des assemblages soit différente entre l’intérieur et la bordure des herbiers, et entre les parcelles à densités ambiantes et réduites. Nous pensons aussi que la richesse et la diversité seront plus faibles à la bordure ainsi que dans les parcelles réduites en densité; 2) une densité minimale de zostère est nécessaire à la stabilité des assemblages (p. ex. 50 % versus 80 % de réduction); 3) l’accumulation de ces stress montrera des effets non additifs sur les indices de diversité et devrait causer une plus grande dissimilarité dans les communautés.