Dans les zones euphotiques des écosystèmes côtiers, les producteurs primaires se développent à la fois dans l’espace pélagique (colonne d’eau) et benthique (sur ou près du fond). Dans ces écosystèmes, le couplage bentho-pélagique prend une place non négligeable qu’il convient d’étudier. Les consommateurs primaires benthiques en sont des acteurs à travers leur activité alimentaire. La relation trophique entre les différents producteurs primaires et les consommateurs primaires benthiques reste toutefois mal élucidée. Pour apporter des éléments d’informations, cette thèse s’est focalisée dans un premier temps sur la dynamique spatio-temporelle des producteurs primaires au sein de la matière organique particulaire en suspension (MOPS), notamment au niveau de l’interface eau-sédiment. Cette étude a permis de montrer une forte variation saisonnière de ce peuplement algal à toutes les profondeurs, mais également une importante contribution relative des diatomées benthiques dans la MOPS près du fond en hiver. Le second axe de recherche s’est concentré sur la relation trophique entre des consommateurs primaires benthiques (coquille Saint-Jacques, pétoncle noir, moule et ormeau) et les producteurs primaires présents dans la MOPS. L’analyse des isotopes stables dans les tissus mous des pétoncles noirs et des moules a indiqué une prédominance du phytoplancton assimilé et une potentielle contribution du microphytobenthos dans leur régime alimentaire (plus importante pour la moule), notamment en période hivernale et près du fond. Cependant, ces études ont mis en lumière l’effet du métabolisme sur les valeurs isotopiques dans les tissus mous. Un aspect novateur de cette thèse a été d’utiliser les exosquelettes des coquilles Saint-Jacques et des ormeaux pour caractériser leur régime alimentaire dans le milieu naturel, afin de s’affranchir des problèmes liés à l’utilisation des isotopes stables dans les tissus mous. Des études en conditions contrôlées ont validé l’intégration des sources d’alimentation à travers le carbone métabolique dans les carbonates de la coquille Saint-Jacques et la couleur de la coquille pour l’ormeau. Des études complémentaires doivent toutefois être menées. Enfin, une dernière étude s’est focalisée sur la capacité de la coquille Saint-Jacques à mettre en suspension les particules benthiques par leurs mouvements de valves. / In coastal euphotic areas, primary producers grow both in the pelagic (water column) and in the benthic zone (in or near the sediment). In these ecosystems, benthic-pelagic coupling is an important process which must be well described. Benthic primary consumers modify this coupling through their diet. Trophic relationships between primary producers and benthic primary consumers are not thoroughly understood. To gain additional information, this thesis was focused on the spatial and temporal dynamic of primary producers in suspended particulate organic matter (SPOM), especially at water-sediment interface. This study highlighted a seasonal variation of microalgal populations at all depths, and a relative dominance of benthic diatoms in SPOM near sediment and in winter. The second objective of the thesis was focused on the trophic relationships between benthic primary consumers (great scallop, black scallop, mussel and ormer) and primary producers in SPOM. Stable isotope analysis in soft tissues of black scallops and mussels showed a predominance of assimilated phytoplankton and the potential contribution of microphytobenthos in their diet (more important for mussel), especially in winter and near the sediment. However, this study highlighted the impact of metabolism on stable isotopic values of soft tissues. An innovative aspect of this thesis was the use of exoskeleton of great scallops and ormers to characterize their diet in natural environment and thus overcome problems related to the utilization of stable isotopes in soft tissues. Experiments in controlled conditions validated food sources integration through metabolic carbon in carbonates of great scallops and shell color for ormer but complementary studies are required on mollusk shell utilization. The last part of this thesis was focused on the ability of great scallops to achieve resuspension of benthic particles by valve movements.

Cryptomonads are in majority autotrophic biflagellate organisms living in aquatic environments, which can be marine, brackish and freshwater. Although cells are easily reckonable at class level due to the asymmetrical shape and the gyrating swimming motion, the identification of species needs a broad morphological approach associated to molecular data. The group\'s taxonomy is confusing and controversial, due to authors\' disagreement concerning the diacritic features for taxa identification, and even the validity of the taxa. Furthermore, cryptomonads cells, many times, are diminutive and do not possess rigid structures, complicating the morphological distinction. Consequently, the knowledge of the group\'s biodiversity is very incomplete and based on very limited sampling. Accordingly, the present study aimed to enhance the knowledge of the cryptomonads species diversity maintained in cultures. We used 53 strains for the study of the phylogenetic diversity, using sequences of nuclear SSU and ITS2, and nucleomorph SSU rDNA. Six strains had their morphologies investigated by the use of light, confocal, scanning and transmission electron microscopies. As result, one new record for the Atlantic Ocean was registered, Nephroselmis viridis, a green algae genus initially described as Cryptophyceae. In addition, four new species form coastal regions of Brazil were described, Hemiselmis aquamarina, Rhodomonas iguapensis, Rhodomonas marataiama and Rhodomonas potiguaris. The first, has a new type of phycobiliprotein, Cr-PC- 564, and the others Cr-PE 545. All the new species proposed were highly supported as monophyletic lineages. Our molecular results suggest that Rhinomonas and Storeatula must be invalidated because these genera are not monophyletic and the morphological traits are not phylogenetic informative. The newly described species were also the first cryptomonads described for the marine environment of Brazil. Consequently, the present study contributed significantly to the initial knowledge of cryptomonads composition in the South Atlantic / Criptofíceas são organismos biflagelados, majoritariamente autotróficos, que habitam ambientes aquáticos, sejam marinhos, dulcícolas ou salobros. Embora facilmente diagnosticáveis em microscópio de luz devido à sua forma assimétrica e aos movimentos giratórios do nado, a identificação em nível específico exige uma ampla abordagem morfológica associada a dados molecular. A taxonomia do grupo é confusa, na qual os autores se contradizem a respeito dos caracteres diacríticos para identificação dos táxons e até mesmo da validade dos táxons. Tanta discussão advém do fato das células de criptofíceas muita das vezes serem diminutas e não possuírem estruturas rígidas, sendo difícil a sua distinção morfológica. Consequentemente, o conhecimento da biodiversidade do grupo é bastante incompleto e baseado em amostragens muito limitadas. Dessa forma, o presente estudo visou ampliar o conhecimento da diversidade de espécies de criptofíceas mantidas em culturas. Foram utilizadas 53 cepas para estudo da diversidade filogenética por meio dos marcadores nuclear SSU, ITS2 e nucleomorfo SSU rDNA. Seis cepas foram investigadas morfologicamente, usando microscópios de luz, confocal, eletrônico de varredura e transmissão. Como resultado, foi encontrado um novo registro de espécies para o Atlântico, Nephroselmis viridis, um gênero de alga verde primeiramente descrito como Cryptophyta. Além disso, quatro espécies novas advindas de regiões costeiras do Brasil foram descritas, Hemiselmis aquamarina, Rhodomonas iguapensis, Rhodomonas marataiama e Rhodomonas potiguaris. A primeira delas, tem um novo tipo de ficobiliproteína, Cr-PC 564, e as demais possuem Cr-PE 545. Essas novas espécies formam linhagens monofiléticas com altos valores de suporte dos nós. Os resultados sugerem que os gêneros Rhinomonas e Storeatula devem ser invalidados, uma vez que as características usadas na sua circunscrição não servem para todos as linhagens do gênero. As espécies novas de criptofíceas descritas também foram as primeiras descritas para criptofíceas marinhas do Brasil. Consequentemente, este estudo contribuiu significativamente para o conhecimento inicial da composição das criptofíceas no Atlântico Sul

Rates of primary production and community metabolism were monitored over a one year period using the diurnal oxygen method. Certain physico-chemical parameters were also measured, and autotrophic standing crops were estimated. An in-depth study was made of the phytoplankton community and various diversity indicies were calculated. Simple correlations were run between all parameters measured (biotic and abiotic), and their inter-relationships examined. Multiple linear regression analyses were used to develop equations predictive of production and community metabolism. Bluegreen algae were the dominant phytoplankters with blooms occurring in late summer and fall. Yearly mean production was approximately 21 kcal per meter square per day with a mean photosynthetic efficiency of 1.2 per cent. Of the various parameters measured turbidity and water temperature were most important in determining rates of primary production.

Submitted by (edna.saturno@ufrpe.br) on 2017-02-13T11:31:16Z No. of bitstreams: 1 Fabia Gabriela P Carraro.pdf: 553128 bytes, checksum: c34813d80b3e963dea3ff8cbdca43c54 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-02-13T11:31:17Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Fabia Gabriela P Carraro.pdf: 553128 bytes, checksum: c34813d80b3e963dea3ff8cbdca43c54 (MD5) Previous issue date: 2009-04-24 / The present work had the objective of identifying the plankton algae species and relates their presence with the water quality in Pedra reservoir, in different seasonal periods and biannual scale. Eight quarterly surveys in 13 previously established stations and the samples collected throughout the euphotic zone. Algae densities, abundance and diversity, and ecological associations were determinated and water quality indexes calculated. The phytoplankton community was represented by 126 infrageneric taxa, distributed as follows: 41 Bacillariophyta; 41 Chlorophyta; 31 Cyanophyta; 8 Euglenophyta; 3 Cryptophyta; 1 Chrysophyta and 2 Dinophyta. The diversity was considered low, while the equitability was also low during the period of study. The algal density was low, and Aulacoseira granulat(Bacillariophyta) was the species with highest number in the period of study. Significant differences were not observed in densities during the first and the second years, neither between the sample stations. Regarding water quality, the indexes used showed Pedra reservoir as mesotrophic, throughout the different periods of the year. The use of phytoplanktonn in ecological indexes is a trustworthy tool for determining the trophyc state and monitoring environmental alterations in reservoirs, but the choice of brotec indexes is subject to environmental characteristics. / O presente trabalho teve o objetivo de identificar as espécies de algas planctônicas e relacionar a presença delas com a qualidade da água do reservatório Pedra-BA, em diferentes períodos sazonais e em escala bianual. Foram realizadas oito amostragens trimestrais em 13 estações previamente estabelecidas ao longo do reservatório, através de arrastos verticais ao longo da zona eufótica. Foram determinadas as densidades algais, a abundância e a diversidade da comunidade, as associações ecológicas e calculados índices de qualidade de água. A comunidade fitoplanctônica esteve representada por 126 táxons infragenéricos, assim distribuídos: 41 Bacillariophyta; 41 Chlorophyta; 31 Cyanophyta; 8 Euglenophyta; 3 Cryptophyta; 2 Dinophyta e 1 Chrysophyta. A diversidade específica foi considerada baixa, enquanto a equitabilidade foi baixa no período de estudo. A densidade algal foi baixa e Aulacoseira granulata (Bacillariophyta) foi a espécie mais numerosa no período de estudo. Não foram observadas diferenças significativas entre as densidades do primeiro e segundo ano e nem entre as estações amostrais. Com relação à qualidade da água, os índices utilizados mostraram que o reservatório encontra-se mesotrófico, ao longo dos diferentes períodos do ano. A utilização de fitoplâncton em índices ecológicos é uma boa ferramenta para a determinação do estado trófico e acompanhamento de alterações ambientais em reservatórios tropicais, embora a escolha de índices bióticos esteja sujeita às características do ambiente.

Submitted by (edna.saturno@ufrpe.br) on 2017-02-23T12:09:53Z No. of bitstreams: 1 Weruska de Melo Costa Lima.pdf: 630579 bytes, checksum: a0a5edb0d95a9ea7d0eb6bf72ae649f6 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-02-23T12:09:53Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Weruska de Melo Costa Lima.pdf: 630579 bytes, checksum: a0a5edb0d95a9ea7d0eb6bf72ae649f6 (MD5) Previous issue date: 2005-02-23 / The survey of the characteristics physical-chemical of the water and phytoplankton constitutes an important factor in the environmental zoning allowing the determination of the natural productivity of the bodies waters, its potential for man exploitation, besides supplying subsidies to the correct use of its natural resources. The estuary constitutes a transition environment between two adjacent ecosystems with morphologic and dynamic characteristics special of instability of the physical and chemical parameters. This environment plays important role in the transference of sediments, water and energy between the systems fluvial and marine besides functioning as natural coastal deposit, also contaminants, and protecting the coast in the flood control. The study area is situated in the coast north of the state of Pernambuco, including the estuary of the Botafogo and Siriji. During the period of study (abril/03 - mar/04 in the periods of increasing moon and receding tide), samples of water and plankton had been collected. The samples had been analyzed considering the values of temperature, salinity, dissolved oxygen, pH, chlorophyll-a, totals dissolved solids, nitrate, nitrite, ammonia, inorganic phosphate, and total phosphate. The determination of the phytoplankton a composition was made through direct counting, using the microscope. The results had been related with some ambient parameters such as: precipitation, temperature, salinity, transparency of the water and you leave nutrients. In the sea, the eutrofization caused for contamination, for example, for domestic or industrial sewers with raised load of nutrients, can propitiate the appearance of biddings of phytoplankton, represented for diverse groups that take to the reduction of the dissolved oxygen or specific toxin release. It the samples of the two estuaries, the taxa had been usually found in phytoplankton of continental waters. Considering the capacity of receiving ecosystems to dilute the effluent ones, it is probable that in coastal areas with low productivity, the discharge of eutrophics waters can, in the reality, to come to benefit the natural productivity of these environments, but for this a constant monitorament is necessary, since the capitation of waters for the until its exit (effluent) to the environment. Another point important to be considered is the constant addition of sediments that cause significant alterations in the coastal ecosystems that increase the amount of nutrients very and diminish the light ticket, leading the place to an eutrophication process. / O levantamento das características físicas e químicas da água e do fitoplâncton constitui um fator importante no zoneamento ambiental por permitir a determinação da produtividade natural dos corpos d’água e do potencial de aproveitamento pelo homem, além de fornecer subsídios à correta utilização dos recursos naturais. O estuário constitui um ambiente de transição entre dois ecossistemas adjacentes com características morfológicas e dinâmicas especiais de instabilidade das variáveis físicas e químicas. Este ambiente desempenha importante papel na transferência de sedimentos, água e energia entre os sistemas fluvial e marinho além de funcionar como depósito costeiro natural, inclusive de contaminantes, e proteger a costa no controle de enchentes. A área de estudo localizou-se no litoral Norte do estado de Pernambuco, incluindo os estuários Siriji e Botafogo (entre abril/03 e março/04 nos períodos de lua crescente e maré vazante). Foram coletadas amostras de água e do fitoplâncton, as quais foram analisadas considerando os valores de temperatura, salinidade, oxigênio dissolvido, pH, clorofila-a, sólidos totais dissolvidos, nitrato, nitrito, amônia, fosfato inorgânico, fósforo total e fosfato total. A determinação da composição fitoplanctônica foi feita através de contagem direta, usando-se microscópio binocular. Os resultados foram relacionados com algumas variáveis ambientais tais como: precipitação pluviométrica, temperatura, salinidade, transparência da água e sais nutrientes. No mar, a eutrofização causada por contaminação, por exemplo, por esgotos domésticos ou industriais com elevada carga de nutrientes, pode propiciar o aparecimento de florações de fitoplâncton, representadas por grupos diversos, que levam à diminuição do oxigênio dissolvido ou liberação de toxinas específicas. Entre as amostras dos dois estuários, os taxa ocorrentes foram os usualmente encontrados no fitoplâncton de águas continentais. Considerando a capacidade dos ecossistemas receptores diluir os efluentes, é provável que em áreas costeiras com baixa produtividade, a descarga das águas eutróficas possa, na realidade, vir a beneficiar a produtividade natural destes ambientes, mas para isso é necessário um monitoramento constante, desde a captação das águas para os empreendimentos até a sua saída (efluentes) ao ambiente. Outro ponto importante a ser considerado é a adição contínua de sedimentos que causam significantes alterações nos ecossistemas costeiros, que aumentam muito a quantidade de nutrientes e diminuem a passagem de luz, levando o local a um processo de eutrofização.

La télédétection de la couleur de l'océan représente un outil adapté à l'observation du phytoplancton avec des résolutions spatio-temporelles élevées et pouvant être adaptées à chaque cas d'étude. Plusieurs méthodes ont été développées ces dernières années afin de permettre la distinction de différents groupes de phytoplancton en utilisant les données des capteurs de la couleur de l'océan. Dans le cadre de cette thèse, on présente une nouvelle approche, appelée PHYSAT-SOM, qui se base sur l'application d'un algorithme de classification automatique non supervisée (SOM ou Self-Organizing Maps) à l'extraction de différentes formes et amplitudes de spectres d'anomalies de luminances (Ra ou Radiance Anomaly). Cette anomalie spectrale a été définie par Alvain et al. (2005), lors du développement de la méthode PHYSAT et il est actuellement admis que sa variabilité est reliée à celle de la composition des communautés phytoplanctoniques. L'utilisation des SOM vise à améliorer la caractérisation de la variabilité des Ra en termes de forme et amplitude ainsi que l'expansion du potentiel de leur utilisation à de grandes bases de données in situ de pigments. En considérant un même jeu de données de spectres de Ra, une comparaison entre la précédente version de PHYSAT et la nouvelle approche, basée sur SOM a montré qu'il est maintenant possible de couvrir toute la variabilité spectrale des Ra. Ceci n'était pas le cas avec l'ancienne approche du fait de l'utilisation de seuils, définis dans le but d'éviter les chevauchements entre les signatures spectrales des différents groupes de phytoplancton. La méthode basée sur SOM est pertinente pour caractériser une grande variété de spectres de Ra, de par sa capacité à gérer de grandes quantités de données et de sa fiabilité statistique. La première approche aurait pu, de ce fait, introduire des biais potentiels et donc, les possibilités de son extension à de plus grandes bases de données in situ étaient relativement restreintes. Par la suite, SOM a été utilisé pour classer les spectres de Ra fréquemment observés à l'échelle globale. Ces spectres ont ensuite été empiriquement reliés à différents groupes de phytoplancton, identifiés à partir de données in situ de pigments. Cette classification a été appliquée aux archives satellite du capteur SeaWiFS, permettant l'étude de la distribution globale de chaque groupe. Grâce à sa capacité à caractériser un large éventail de spectres de Ra et de gérer une plus grande base de données in situ, l'outil SOM permet de classer un nombre plus élevé de pixels (2x plus) que la précédente approche de PHYSAT. En outre, différentes signatures spectrales de Ra ont été associées aux diatomées. Ces signatures sont situées dans divers environnements où les propriétés optiques inhérentes affectant les spectres de Ra sont susceptibles d'être significativement différentes. Par ailleurs, les floraisons de diatomées dans certaines conditions sont plus clairement visibles avec la nouvelle méthode. La méthode PHYSAT-SOM offre ainsi plusieurs perspectives afin d'aller plus loin dans l'utilisation des données de la couleur de l'océan pour la détection des groupes de phytoplancton. On peut citer l'exemple d'une application future dans les eaux du Cas 2, moyennant une approche de normalisation adéquate du signal de luminances. Une étude préliminaire en Manche et Mer du Nord est présentée dans le dernier chapitre, montrant qu'il sera possible d'utiliser PHYSAT-SOM dans cet environnement optiquement complexe. / Remote sensing of ocean color is a powerful tool for monitoring phytoplankton in the ocean with a high spatial and temporal resolution. Several methods were developed in the past years for detecting phytoplankton functional types from satellite observations. In this thesis, we present an automatic classification method, based on a neural network clustering algorithm, in order to classify the anomalies of water leaving radiances spectra (Ra), introduced in the PHYSAT method by Alvain et al. (2005) and analyze their variability at the global scale. The use of an unsupervised classification aims at improving the characterization of the spectral variability of Ra in terms of shape and amplitude as well as the expansion of its potential use to larger in situ datasets for global phytoplankton remote sensing. The Self-Organizing Map Algorithm (SOM) aggregates similar spectra into a reduced set of pertinent groups, allowing the characterization of the Ra variability, which is known to be linked with the phytoplankton community composition. Based on the same sample of Ra spectra, a comparison between the previous version of PHYSAT and the new one using SOM shows that is now possible to take into consideration all the types of spectra. This was not possible with the previous approach, based on thresholds, defined in order to avoid overlaps between the spectral signatures of each phytoplankton group. The SOM-based method is relevant for characterizing a wide variety of Ra spectra through its ability to handle large amounts of data, in addition to its statistical reliability compared to the previous PHYSAT. The former approach might have introduced potential biases and thus, its extension to larger databases was very restricted. In a second step, some new Ra spectra have been related to phytoplankton groups using collocated field pigments inventories from a large in situ database. Phytoplankton groups were identified based on biomarker pigments ratios thresholds taken from the literature. SOM was then applied to the global daily SeaWiFS imagery archive between 1997 and 2010. Global distributions of major phytoplankton groups were analyzed and validated against in situ data. Thanks to its ability to capture a wide range of spectra and to manage a larger in situ pigment dataset, the neural network tool allows to classify a much higher number of pixels (2 times more) than the previous PHYSAT method for the five phytoplankton groups taken into account in this study (Synechococcus-Like-Cyanobacteria, diatoms, Prochloroccus, Nanoeucaryots and Phaeocystis-like). In addition, different Ra spectral signatures have been associated to diatoms. These signatures are located in various environments where the inherent optical properties affecting the Ra spectra are likely to be significantly different. Local phenomena such as diatoms blooms in the upwelling regions or during climatic events(i.e. La Nina) are more clearly visible with the new method. The PHYSAT-SOM method provides several perspectives concerning the use of the ocean color remote sensing data for phytoplankton group identification, such as, the potential application of the method in Case 2 waters, using an appropriate nLw signal normalization approach. A preliminary case study in the English Channel and North Sea waters is presented in the last chapter of the thesis, showing the possibility of a future use of PHYSAT-SOM in these optically complex waters.

O Canal de Santa Cruz, localizado a 50km norte da cidade do Recife, Pernambuco (Lat. 27º 49\' S; Long. 34º 50\' W), é um braço de mar que separa a Ilha de Itamaracá do continente. Nele, vem sendo desenvolvida uma série de pesquisas de cunho geológico, hidrológico e biológico, com vistas à avaliação de sua potencialidade pesqueira e a possibilidade de implantação de viveiros para cultivos de organismos aquáticos. O presente trabalho sobre produção primária, complementa, uma boa parte dos estudos realizados e abre, ao mesmo tempo, perspectivas para novos trabalhos. Os resultados de climatologia indicam que o período de máximas precipitações pluviométricas. que se inicia em fins de outono para inverno, coincidem com as mínimas insolações e temperatura do ar, enquanto que ocorrem máximas evaporações e nebulosidade. Este quadro climatológico afeta profundamente o meio aquático, provocando acentuadas variações sazonais que inibem ou estimulam a produção primária da região. Para a coleta do material, escolheu-se 5 (cinco) estações que por suas localizações (três delas nos estuários dos rios Siri, Botafogo e Congo, uma nas proximidades de uma grande gamboa e outra no local de comunicação do Canal com o mar aberto), podem apresentar seguras informações sobre a produção primária da região. As amostras foram coletadas mensalmente, durante o período de março de 1976 a junho de 1977, em três profundidades (superfície, profundidade coincidente com o coeficiente de extinção da luz e profundidade máxima de cada estação), nas preamares e/ou baixa-mares. Foram analisados os seguintes parâmetros físico-químicos: temperatura, transparência da água, oxigênio dissolvido, pH, salinidade, teores de nitrito, nitrato e fosfato e material em suspensão. Nos parâmetros biológicos foram analisados a composição taxonômica do fito e zooplâncton, biomassa do microplâncton (=volume e peso seco), biomassa do fitoplâncton, através da clorofila a (com separação das frações nano e microfitoplâncton) e produção primária, pelo método do carbono radioativo (C14). O tipo de incubação foi o in situ. As análises dos filtros radioativos foram feitas pelo método de cintilação líquida. Os resultados demonstraram que existe uma concordância entre as variações sazonais dos parâmetros físico-químicos e biológicos. A fração do nanofitoplâncton foi a mais importante, variando entre 31 a 100%. As espécies de diatomáceas que dominaram durante o período de estudo foram Biddulphia regia (Schutze) Ostenfeld, Coscinodiscus centralis Ehr., Rhyzosolenia calcar-avis Schutze e Amphora sp. Normalmente, só uma ou duas espécies dominavam em determinado mês, podendo ser sucedida por outra(s), em outros períodos. Apesar de que as taxas de assimilação indiquem que o Canal, na maioria dos meses, apresentam um elevado suprimento de sais nutrientes, não se pode excluir a possibilidade de um deles, provavelmente o nitrogênio, ser limítante da produção primária. Os elevados valores de produção primária observados, indicam que esta região pode suportar uma biomassa secundária também elevada. Na tabela 1, estão registrados os valores mínimos e máximos de cada parâmetro observado.

Phytoplankton chlorophyll-a fluorescence, measured in situ, can be applied as a tool to estimate primary production in the ocean over a large range of temporal and spatial scales. This non-invasive technique allows for fast assessments of photo-physiological parameters in contrast to the traditional methodologies (14C uptake and O2 evolution). The main photo-physiological parameters derived by the available instruments are yields, and as such, require careful interpretation. The comprehension of the main sources of variability of the photochemical and the light absorption efficiencies in marine phytoplankton has increased in the past years, largely by studies using monospecific cultures. In natural communities, however, the development of primary production models based on chlorophyll-a fluorescence remain limited as they are simultaneously subjected to a wide range of environmental and biological factors. This study will test the hypothesis that photo-physiological models for primary production estimates can be improved when key phytoplankton features, such as the pigments composition and dominant cell size, are taking into account. The approach was to contrast the photo-physiological parameters derived from measurements in distinct oceanographic regions, as well as those derived in a specific environment with presented different nutrient concentration according to the time of sampling. In addition, we showed for monospecific cultures, how the photo-physiological parameters are quantitatively related to the production of carbon under the interactive effects of taxonomic composition and cell size. The proportions of photosynthetic and photoprotective pigments present in the community were related to the bulk photochemical efficiency and the cross-section of light absorption, but varied among oceanographic regions and the depth of the water column. A parameterization of fluorescence-derived primary production rates, using four dominant size classes, was derived for natural phytoplankton communities under different nutrients conditions in a coastal environment, showing that the parameters differed among size classes above a threshold of nutrient concentration. The direct conversion rates between fluorescence-derived primary production and carbon assimilation rates, computed for two distinct phytoplankton cell sizes grown in controlled laboratorial conditions, showed that cell size strongly influences the efficiency of light absorption and photochemistry, however species-specific responses in photosynthetic energy allocation dominated the differences observed in how absorbed light is utilized to carbon assimilation, i.e., in the electron requirements for carbon assimilation. The results highlighted the importance of the tight coupling of nutrients availability and phytoplankton communities, as well as for measurements of chlorophyll-a fluorescence in the ocean and primary production models. This work presents a novel contribution to the increasing efforts to apply fluorescence-based techniques to understand and parameterize primary production estimates in marine systems, especially at highly dynamic environments. / A fluorescência da clorofila-a do fitoplâncton, medida in situ, pode ser uma ferramenta para estimar produção primária no oceano em grande escala temporal e espacial. Esta técnica não-invasiva permite análises rápidas de parâmetros foto-fisiológicos ao contrário de metodologias tradicionais (assimilação de 14C e produção de O2). Os principais parâmetros foto-fisiológicos de instrumentos disponíveis hoje tratam-se de eficiências, e como tal, requerem cuidados em serem interpretados. A compreensão das principais fontes de variabilidade da eficiência fotoquímica e de absorção de luz no fitoplâncton marinho tem aumentado nos últimos anos, em sua maioria em cultivos monoespecíficos. Em comunidades naturais, entretanto, o desenvolvimento de modelos de produção primária baseados na fluorescência da clorofila-a ainda é limitado uma vez que estão sujeitos à uma ampla gama de fatores ambientais e biológicos. Esse estudo testa a hipótese de que modelos foto-fisiológicos para estimar produção primária podem ser aprimorados considerando-se características fundamentais do fitoplâncton, como a composição de pigmentos e tamanho celular dominante. A estratégia foi contrastar parâmetros foto-fisiológicos derivados de medidas em regiões oceanográficas distintas, assim como medidas em um ambiente específico com diferentes concentrações de nutrientes ao longo do período amostrado. Adicionalmente, apresentamos através de cultivos monoespecíficos, como parâmetros foto-fisiológicos são quantitativamente relacionados à produção de carbono e os efeitos interativos da composição taxonômica e tamanho celular nessa relação. A proporção de pigmentos fotossintéticos e fotoprotetores da comunidade foram relacionados à eficiência fotoquímica e seção transversal de absorção de luz, porém variaram de acordo com a região oceanográfica e profundidade na coluna d\'água. Uma parameterização de taxas de produção primária derivadas da fluorescência, usando quatro classes de tamanho dominantes, foi proposta para comunidades naturais de fitoplâncton sob condições de nutrientes diferentes em um ambiente costeiro, mostrando que os parâmetros diferiram entre as classes de tamanho acima de um limiar de concentração de nutrientes. As taxas de conversão diretas entre produção primária derivada da fluorescência e taxas de assimilação de carbono, computadas para dois tamanhos de fitoplâncton crescidos em condições controladas em laboratório, mostraram que tamanho celular influencia as eficiências de absorção de luz e fotoquímica, porém respostas espécie-específicas na alocação de energia fotossintética dominaram as diferenças observadas em como a luz absorvida é utilizada para assimilação de carbono, ou seja, na razão de elétrons exigidos para assimilação de carbono. Os resultados destacam a importância do acoplamento da disponibilidade de nutrientes com a comunidade fitoplanctônica, assim como das medidas de fluorescência da clorofila-a no oceano e nos modelos de produção primária. Este trabalho apresenta uma contribuição inédita nos esforços crescentes em aplicar técnicas baseadas na fluorescência para entender e parameterizar estimativas de produção primária nos sistemas marinhos, especialmente em ambientes altamente dinâmicos.

Les zones humides naturelles méditerranéennes sont des écosystèmes rares et vulnérables souvent altérés par les pollutions des milieux adjacents. Le développement de zones humides artificielles (ZHA) servant au traitement secondaire des pollutions permettrait de limiter l’impact des activités industrielles sur les milieux naturels. Pour végétaliser ces ZHA et tolérer les contraintes du climat méditerranéen, l’utilisation d’espèces végétales locales éco-adaptées est recommandée. Toutefois ce type de ZHA, utilisant des plantes locales méditerranéennes, a fait l’objet d’un nombre restreint de travaux. Les objectifs de cette thèse sont donc : - de suivre la biocénose implantée et spontanée d’une ZHA pour évaluer la mise en place de ce nouvel écosystème (suivis floristique, faunistique et phytoplanctonique),- d’évaluer ses fonctionnalités et son efficacité épuratoire (suivis physico-chimique et biologique),- de questionner la pérennité de tels systèmes dans une contexte de changements globaux, notamment climatique. Les résultats montrent qu’un nombre restreint d’espèces végétales locales sélectionnées peut permettre la création d’un nouvel écosystème fonctionnel et durable qui soutient l’enjeu de biodiversité, tout en améliorant le traitement des effluents rejetés par le bassin industrialisé. Ces travaux valident l’intérêt des ZHA à hélophytes locales en méditerranée pour traiter les pollutions de bassins versants industrialisés mais un effort de recherche reste à faire pour adapter la conception aux spécificités des sites dans une véritable démarche d’ingénierie écologique. / Natural wetlands in Mediterranean areas are rare and vulnerable ecosystems, frequently impacted by various pollutants from nearby environments. In order to decrease industrial activities lethal effects on natural areas, constructed wetlands (CWs) are an interesting opportunity to remediate their pre-treated wastewaters. Such CWs would take advantage with using local plant species, well adapted to Mediterranean climate’s rigors. Nevertheless, CWs planted with Mediterranean plant species are still scarce and poorly studied. Aims of this thesis are thus:• to follow up on planted and adventive biocœnosis of a CW (flora, fauna and phytoplankton), in order to assess a novel ecosystem settlement,• to get better knowledge on its functions and remediation efficiency (physico-chemical and biological parameters),• to question durability of such techno-ecosystems in a context of global changes (with focus on climate).Main result let us know that it only takes a few local plant species, wisely chosen, to allow the settlement of a sustainable and fully functional ecosystem, supporting biodiversity stakes while increasing the remediation of pre-treated wastewaters collected from industrialized catchment. This work assess CWs planted with local helophytes as a powerful tool to treat industrialized catchment wastewaters in Mediterranean area, but researches are still needed to fit each design with each site characteristics, following a sustainable ecological engineering approach.

O Pantanal é a maior área úmida do planeta e considerada uma das maiores fontes naturais de gases de efeito estufa (GEE). A sub-região da Nhecolândia, um dos maiores ecossistemas do Pantanal, possui o sistema lêntico mais diverso, onde lagoas de água doce coexistem com salinas, apesar das condições climáticas regionais não explicarem totalmente esta alta salinidade. As salinas são permanentes e funcionam de maneira diversa, sendo assim, subdivididas em tipologias verde e preta. As salinas verdes e pretas diferem tanto pela composição e funcionamento biogeoquímico, quanto pela abundância de espécies extremófilas. Tal distinção pode afetar o balanço regional de GEE, e assim, reduzir a confiabilidade das estimativas regionais das emissões gasosas. As estimativas de emissões de GEE obtidas anteriormente no Pantanal representaram principalmente ecossistemas de água doce, desconsiderando, portanto, a transferência de massa a partir das lagoas salinas. As lagoas de água doce, porém, podem ser permanentes ou temporárias, dependo da intensidade das inundações anuais. Estas lagoas concentram grande quantidade de matéria orgânica e vegetação aquática que aumenta este aporte orgânico. Devido a diversidade química das águas superiores na Nhecolândia, buscou-se quantificar os fluxos de GEE em lagoas salinas dos tipos verde e preta, e lagoas de água doce. O monitoramento destes corpos d\'água ocorreram nas duas estações climáticas comuns do Pantanal, seca e úmida, quando as alterações climáticas e químicas das águas são marcantes. Deste modo, foi possível retratar o efeito das variáveis abióticas sobre o balanço de massa no sistema água-atmosfera da segunda maior sub-região pantaneira. Duas metodologias distintas foram utilizadas para indicar a variabilidade espacial entre lagoas análogas, como as salinas, e variações específicas em cada lagoa. Os resultados indicaram que houve grande variabilidade espaço-temporal na dinâmica dos GEE entre os ecossistemas estudados, de maneira que, uma mesma lagoa que atuou como fonte em uma estação, comportou-se como sumidouro em outro período. Houve intensa variabilidade espacial, ainda, entre salinas de mesma tipologia, quando no mesmo período, umas podem ser fonte e outras sumidouros para determinados gases. As maiores emissões de metano e gás carbônico ocorreram na lagoa de água doce, porém, salinas verdes apresentaram valores próximos na mesma estação. Isto aponta a necessidade de aumentar as amostragens diretas visando incorporar a variabilidade espacial e temporal aos modelos climáticos regionais. As medidas in situ podem, assim, caracterizar as contribuições individuais no sistema lêntico e aumentar a confiança nas estimativas de emissões gasosas atribuídas ao Pantanal. / The Pantanal is the largest wetland on the planet and considered one of the largest natural sources of greenhouse gases (GHG). The sub-region of Nhecolândia, one of the largest ecosystems in the Pantanal, has the most diverse lentic system, where freshwater lagoons coexist with saline, although regional climatic conditions do not fully explain this high salinity. The salinas are permanent and function in a different way, being thus subdivided into green and black typologies. The green and black salinas differ as much by the composition and biogeochemical functioning, as by the abundance of extremófilas species. Such a distinction may affect the regional GHG balance sheet, and thus reduce the reliability of regional estimates of gaseous emissions. Estimates of GHG emissions previously obtained in the Pantanal represented mainly freshwater ecosystems, thus disregarding the mass transfer from saline lagoons. Freshwater ponds, however, can be permanent or temporary depending on the intensity of annual floods. These ponds concentrate a great amount of organic matter and aquatic vegetation that increases this organic contribution. Due to the chemical diversity of the upper waters in Nhecolândia, it was sought to quantify GHG flows in saline lagoons of the green and black types, and freshwater lagoons. The monitoring of these bodies of water occurred in the two common wetland climate seasons, when the climatic and chemical changes of the waters are remarkable. In this way, it was possible to portray the effect of the abiotic variables on the mass balance in the water-atmosphere system of the second largest sub-region of the Pantanal. Two different methodologies were used to indicate the spatial variability between analogous lagoons, such as salinas, and specific variations in each lagoon. The results indicated that there was great space-time variability in the GHG dynamics among the studied ecosystems, so that the same lagoon that acted as a source in one season, behaved as a sink in another period. There was intense spatial variability, also, between salinas of the same typology, when in the same period, some can be source and other sinks for certain gases. The highest emissions of methane and carbon dioxide occurred in the freshwater lagoon, however, green salinas presented close values in the same season. This points to the need to increase direct sampling to incorporate spatial and temporal variability into regional climate models. In situ measurements can thus characterize individual contributions in the lentic system and increase confidence in the gaseous emissions estimates attributed to the Pantanal.