Projet de recherche EV/19 (Action de recherche EV)
Contexte
Etat Membre de l’Union Européenne et signataire de la convention OSPAR pour la protection du milieu marin de l’Atlantique du Nord-Est, la Belgique a le devoir de protéger sa zone marine des effets négatifs de l’eutrophisation. L’eutrophisation de la zone côtière belge résulte d’apports locaux (Yser, Escaut) et transfrontaliers (Rhin, eaux atlantiques SW) de nutriments anthropiques et se manifeste sous la forme d’efflorescences algales (principalement l’Haptophycée Phaeocystis) qui perturbent l’écosystème. Depuis 1990 on a réduit les apports de P de 50% sans toutefois noter d’amélioration au niveau de l’écosystème marin. Une meilleure compréhension des liens entre eutrophisation et ressources biologiques est nécessaire pour optimiser la mise en oeuvre des directives européennes en matière de réduction des apports de nutriments à la mer.
Description du Projet
Objectifs
AMORE-II vise à établir les liens quantitatifs et qualitatifs entre l’enrichissement de nutriments (N, P, Si), la propagation d’efflorescences algales (Phaeocystis globosa, la diatomée Guinardia delicatula), l’invasion de zooplancton gélatineux (le dinoflagellé Noctiluca scintillans, l’appendiculaire Oïkoploira dioica) et l’impact sur le fonctionnement de l’écosystème.
En appui à la politique gouvernementale, l’objectif final est d’utiliser les nouveaux acquis en écologie pour développer une version améliorée du modèle écologique 3D-MIRO&CO qui soit capable de:
- prédire l’ampleur des efflorescences de Phaeocystis dans la Baie Sud de la mer du Nord en réponse aux changements anthropiques et climatiques;
- tracer l’origine et le devenir des nutriments anthropiques dans la zone côtière belge faisant la distinction entre les apports de nutriments par le flux entrant Atlantique, l’Escaut, l’Yser et le Rhin, les processus locaux de recyclage pélagique et benthique et l’exportation vers le Nord.
Méthodologie
La méthodologie associe récolte et acquisition de données historiques et nouvelles, études de processus et modélisation mathématique.
L’expérimentation en mer et laboratoire se focalise sur l’étude des mécanismes qui régissent l’induction et l’ampleur des efflorescences dans la Baie Sud de la mer du Nord dont:
- le cycle de vie de Phaeocystis à partir de l’identification des formes dormantes et végétatives et des facteurs de transition en utilisant des techniques de microscopie de haute résolution et des sondes moléculaires;
- la stratégie de compétition entre phytoplancton et bactéries pour l’acquisition de P durant les efflorescences algales à partir de cultures pures d’espèces isolées du milieu et l’utilisation de radiotracers et de techniques d’immunofluorescence;
- le rôle trophique du zooplancton gélatineux à partir de l’énumération des espèces et l’analyse de leur régime alimentaire et fonction de nutrition.
L’expérimentation numérique vise à augmenter la capacité de prédiction des efflorescences algales dans la zone côtière belge en fonction des changements climatiques et des apports de nutriments via l’amélioration du modèle écologique 3D-MIRO&CO. Les modifications comprennent l’étendue du domaine géographique, la définition plus réaliste des contraintes, l’amélioration de la paramètrisation biologique basée sur les résultats expérimentaux et l’assimilation de données, l’addition d’un module de spéciation du carbone et des échanges air-mer de CO2. Le modèle validé sera utilisé pour évaluer l’impact de politiques de réduction des apports de nutriments sur la réduction des efflorescences pour différentes conditions météorologiques.
Interaction entre les différents partenaires
Les études expérimentales sont sous la responsabilité des équipes ULB-ESA et VUB-EKOL. Les recherches en écologie microbienne (stratégie de compétition pour les nutriments, cycle de vie de Phaeocystis) reviennent à ULB-ESA assisté de l’Observatoire Océanologique de Banuyls pour la microscopie électronique. ULB-ESA a également la charge des cultures et assiste VUB-EKOL dans ses expériences sur le zooplancton gélatineux. IRSNB-UGMM gère le code numérique du modèle 3D-MIRO&CO et est responsable de l’amélioration du modèle hydrodynamique. IRSNB-UGMM est assisté par ULB-ESA et l’Université d’Oregon pour l’optimisation du code biologique, l’interprétation des simulations et la formulation de scénarios exploratoires. NIOO-CEME est chargé de l’optimisation du modèle de diagénèse benthique tandis que VUB-EKOL a la responsabilité de la paramètrisation du zooplancton.
Des réunions entre modélisateurs et expérimentateurs sont prévues afin de garantir la cohérence de la paramètrisation biologique et la capacité du modèle à reproduire les propriétés écologiques de la zone côtière belge.
Liens avec des programmes internationaux
Contribution aux objectifs des programmes IGPB- LOICZ (Land Ocean Interactions in the Coastal Zone) et GEOHAB/EUROHAB (Harmful Algal Blooms)
Résultats et produits attendus
Une meilleure connaissance de l’origine et du déterminisme des efflorescences de Phaeocystis dans la zone côtière belge et le lien avec les apports anthropiques de nutriments.
La première estimation du rôle trophique des gélatineux en zone côtière belge et le lien avec les efflorescences algales.
Un modèle écologique 3D à l’échelle de la Baie Sud de la mer du Nord et de la Manche orientale utilisable pour la compréhension de la dynamique de l’écosystème, la gestion de l’eutrophisation côtière, et, grâce à l’addition d’un module décrivant le cycle du carbone, celle des changements climatiques.
Partenaires
Activités
ULB-ESA: Coordination, éco-physiologie du phytoplankton et du bactérioplancton, modélisation écologique
VUB-ECOL: Ecologie du zooplancton
IRSNB-MUMM: Modélisation mathématique
NIOO-CEME : Modélisation diagénétique benthique
Oregon State University: Modélisation inverse et assimilation de données
Observatoire Océanologique de Banuyls: Taxonomie du phytoplancton
Coordonnées
Promoteur
Christiane Lancelot
Université Libre de Bruxelles (ULB)
Ecologie des Systèmes Aquatiques (ULB-ESA)
Campus de la Plaine, CP 221, Boulevard du Triomphe, B-1050 Bruxelles
Tel: +32 (0)2 650 59 88; Fax: +32 (0)2 650 59 93
lancelot@ulb.ac.be
Partenaires
Kevin Ruddick
Institut Royal des Sciences Naturelles de Belgique - Unité de Gestion du Modèle Mathématique de la Mer du Nord (IRSNB-UGMM)
Gulledelle 100, B-1200 Bruxelles
Tel: +32 (0)2 773 21 31; Fax: +32 (0)2 770 69 72
K.Ruddick@mumm.ac.be
http://www.mumm.ac.be
Marie-Hermande Daro
Vrij Universiteit Brussel
Laboratorium voor Ecologie en Systematiek (VUB-ECOL)
Pleinlaan 2, B-1050 Brussel
Tel: +32 (0)2 629 34 06; Fax: +32 (0)2 629 34 03
ndaro@vub.ac.be
Karline Soetaert
Netherlands Institute for Ecology - Centre for Estuarine and Coastal Research (NIOO-CEMO)
Korringaweg, 7, NL-4401 NT Yerseke
Tel: +31 (0)113 577 300; Fax: +31 (0)113 573 616
soetaert@cemo.nioo.knaw.nl
http://www.nioo.nl
Yvette Spitz
Oregon State University
College of Oceanic and Atmospheric Sciences, Corvallis
OR 97331, USA
Tel: +1 541 737 35 04; Fax: +1 541 737 20 64
yvette@coas.oregonstate.edu
http://www.coas.oregonstate.edu
Marie-Josèphe Chrétiennot-Dinet
Université P. & M. Curie, UMR-CNRS 7621 - Observatoire Océanologique de Banuyls
B.P. 44, F-66651 Banyuls-sur-mer
Tel: +33 (0)4 688 873 07; Fax: +33 (0)4 688 816 99
mjdinet@obs-banuyls.fr
Comité d’Utilisateurs
Le Comité d’Utilisateurs est composé de scientifiques experts dans des domaines complèmentaires à ceux développés par AMORE-II et/ou impliqués dans les mécanismes de décision en matière d’eutrophisation à l’échelle nationale et/ou internationale:
Alain Ménesguen - Institut Français de Recherche pour l’Exploitation de la MER (IFREMER) - Centre de Brest - France
Wanda Zevenboom - RWS-North Sea Directorat - Pays-Bas
George Pichot - Institut Royal des Sciences Naturelles de Belgique - Unité de Gestion du Modèle Mathématique de la Mer du Nord
Jan Mees - Vlaams Instituut voor de Zee (VLIZ)
Rudolf De Clerck - CLO-Department Zeevisserij
Magda Vincx - Université de Gand - Biologie Marine
Advanced modeling and research on eutrophication (AMORE II) : final report
Lancelot, Christiane - Rousseau, Véronique - Gypens, Nathalie ... et al Brussels : Belgian Science Policy, 2006 (SP1681)
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Références bibliographiques :
Advanced Modelling and Research on Eutrophication (AMORE-II). Annual progress report, period : 01/02/2002-31/01/2003
ULB-ESA, NIOO-CEME, MUMM and VUB-EKOL Contrats de Recherche : EV/11/19, EV/36/19B, EV-ENZ-05, 2003
AMORE-II administrative report no. 1.
MUMM Activity report no. 1 (administrative) prepared for OSTC contract EV/36/19B,Ref. AMORE/0/GL/200301/AR#1, 2003
Composition, assimilation and degradation of Phaeocystis-derived fatty acids in the North Sea
HAMM, C. E. AND V. ROUSSEAU. Journal of Sea Research. 50 (4), 2003
Eutrophication and some European waters of restriced exchange
TETT, P. et al. (S. SCORY) In : Continental Shelf Research 23, 2003
Meeting Report : Regional conference on the ecology and impact assessment of Phaeocystis blooms
LANCELOT, C. , GROBEN, R the Eastern Channel and Southern Bight of the North Sea, Oostende, Belgium, 2003/Nov
Modelling the impact of the Scheldt and Rhine/Meuse plumes on the salinity distribution in Belgian waters (Southern North Sea)
LACROIX, G., K. RUDDICK, J. OZER and C. LANCELOT, Submitted tJournal of Sea Research. Submitted 2nd August 2002, revised version submitted 24 December 2003, 2003
Study and modeling of eutrophication-related changes in coastal planktonic food-webs. A contribution of the AMORE (Advanced Modeling and Research on Eutrophication) Consortium
LANCELOT, C. et al Final Report of Amore-I, 2003