Thèse (M.Sc.)--Université Laval, 2007. / Titre de l'écran-titre (visionné le 18 sept. 2007). Bibliogr.

El presente estudio tiene como objetivo evaluar la estructura de la comunidad del zooplancton en el verano 2000 y 2003 asociado a las masas de agua presentes en ambos períodos. Las muestras de zooplancton fueron obtenidas del crucero de evaluación hidroacústica de recursos pelágicos realizados por el Instituto del Mar del Perú (IMARPE) durante los meses de febrero y marzo del 2000 y 2003, desde los 3° hasta los 18° S. Para la colecta de muestras se empleó una red Hensen de 300µ lanzada hasta 50 metros de profundidad. Se analizaron 100 muestras colectadas durante las horas de la noche. Cada muestra fue procesada en el laboratorio, para la determinación taxonómica, abundancia, biovolúmenes por muestra, y de estructura de tallas. En el verano 2003, altos biovolúmenes, un mayor número de especies y organismos de mayor tamaño fueron registrados asociados con una mayor distribución y cercanía hacía la costa de las Aguas Subtropicales Superficiales (ASS). En el verano 2000 fueron observados dos escenarios: al sur de los 6°S fue reportado una mayor abundancia, pero un menor número de especies y bajos biovolúmenes, mientras que al norte fueron registrados altos biovolúmenes y una mayor riqueza de especies asociados con las Aguas Ecuatoriales Superficiales (AES) y Aguas Tropicales Superficiales (ATS). El análisis multivariado diferenció dos grupos asociadas con aguas cálidas y aguas frías. Los análisis de correlación muestran una fuerte relación de la mayoría de los grupos zooplanctónicos, así como de los bivolúmenes y el número de especies con la temperatura superficial del mar, pero no así con la salinidad. Esto mostraría el efecto positivo de las masas de agua de mayor temperatura, en términos de biomasa, mayor diversidad de especies y la presencia de organismos de mayor tamaño. Estos efectos de las masas de agua estarían dados por las condiciones climáticas de cada verano. El verano 2000 estuvo influenciado por El evento La Niña de 1999, que por tener características frías contribuyó con una mayor proporción de organismos pequeños, mientras que el verano 2003 estuvo bajo las condiciones de El Niño débil 2002/2003, que a pesar de tener un efecto sobre la comunidad del zooplancton, no fue tan drástico como el EN 1998. / --- The study aims to assess the zooplankton community structure in summer 2000 and 2003 off the coast of Peru associated with water masses present in both periods. Zooplankton samples were obteined from hydroacoustic evaluation of pelagic resources cruise provided by “Instituto del Mar del Perú” (IMARPE) during February-March 2000 and 2003, from 3 ° to 18 ° S. Zooplankton was collected at 50 m depth by vertical hauls with Hensen (300μ mesh). 100 night samples were analyzed for taxonomic determination, abundance, biovolúmenes per sample, and size structure. In summer 2003, higher biovolumens, largest number of species and a greater number of large zooplankton were recorded, associated to the ocurrence near the coast of Subtropical Surface Water (SSW). In summer 2000, highest abundance, but fewer species and lower biovolúmenes was recorded southward from 6°S associated with Cold Coastal Waters (CCW), while higher biovolúmenes and greater richness of species was found northward associated to Equatorial Surface Water (ESW) and Tropical Surface Water (TSW). Multivariate analysis base on zooplankton abundance showed a división of zooplankton community into two groups related to warm and cold waters. Correlation analyzes showed a strong relationship with the most zooplankton groups, the bivolúmenes, and the number of species with sea surface temperature, but not with salinity. This would show the positive effect of warm water masses on zooplankton community in terms of biomass, species richness and the presence of large zooplankton. These effects of water mass would be given by the climatic conditions of each period. Summer 2000 was influenced by La Niña 1999 event, with the predominance of CCW that contributed a greater proportion of small organisms, while summer 2003 was under conditions weak El Niño 2002/2003, that in despite of having an effect on zooplankton community, it was not as drastic as El Niño 1998.

Une meilleure compréhension des mécanismes régissant la distribution spatio-temporelle du zooplancton lacustre a des répercussions profondes en écologie. Les sujets explorés réfèrent au partage de la contribution des facteurs biotiques versus abiotiques, à une approche par groupes de taille et à un suivi temporel étendu. L'hypothèse était que le zooplancton d'une baie au lac Memphrémagog (Québec), suivra un patron cyclique de distribution spatio-temporelle influencé par des facteurs biotiques (planctonivores, ressources) et par des facteurs abiotiques (courants et physico-chimie). Les objectifs étaient (1) identifier et décrire la structure spatiale horizontale du zooplancton, (2) suivre son évolution temporelle, (3) séparer l'apport des variables biotiques vs variables abiotiques et (4) explorer les patrons verticaux. Les variables (densité de zooplancton, courants, biomasse de chlorophylle, température, DO, pH, turbidité et planctonivores) ont été échantillonnés sur un transect horizontal répété dans le temps (aux 6 heures, aux mois). À cela s'ajoutaient deux traits verticaux de zooplancton. La structure spatiale varie dans le temps (jour et saison). La densité de prédateurs, la disponibilité des ressources et les courants ont expliqué jusqu'à 60% de la variation de la structure spatiale du zooplancton selon l'échelle utilisée et le temps, reflétant les cycles biologiques et les évènements de courants. La prédation est une variable commune entre la structure spatiale horizontale et verticale du zooplancton. Le zooplancton (>750 µm) adopte la migration verticale journalière inverse en réponse à la prédation. Ce travail est en accord avec l'hypothèse des forces motrices multiples. Le partage contribution biotiques vs abiotiques est mis en évidence par décomposition des échelles spatiales. Il serait important d'intégrer la dynamique temporelle de la structure spatiale du zooplancton aux théories écologiques et à la planification d'échantillonnage. L'approche par groupe de taille souligne les particularités des processus biologiques. Cette approche est fiable et économique en temps et efforts. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Structure spatio-temporelle, Zooplancton, Courants, Prédation, Échelle spatiale.

L'objectif principal de cette étude était d'examiner comment la biodiversité du zooplancton est affectée par le phosphore total et les changements de l'hétérogénéité des ressources et de l'abondance relative du phytoplancton. Les études empiriques montrent assez clairement que la diversité des espèces de zooplancton est plus importante lors d'un niveau intermédiaire de production par le phytoplancton. Les études théoriques ont généré un certain nombre d'hypothèses pouvant expliquer le fait que cette relation existe. La présente étude a pour but de tester deux de ces hypothèses: soit les hypothèses « resource ratio» et « spatial resource heterogeneity ». Un objectif additionnel de cette étude était d'observer comment les patrons de richesse spécifique et de diversité fonctionnelle répondent à des gradients environnementaux. Dans le chapitre 1, j'ai effectué une revue de littérature des 50 dernières années sur le zooplancton d'Amérique du Nord et j'ai examiné la possibilité d'utiliser la diversité fonctionnelle dans les études de zooplancton. Un dendrogramme des communautés régionales d'espèces communes de zooplancton du nord-est de l'Amérique du Nord a été généré pour montrer le contraste entre les regroupements taxonomiques des espèces et ceux effectués en utilisant des traits fonctionnels. Bien que dans la littérature, les données fonctionnelles ne soient pas complètes, une combinaison des traits fonctionnels de la littérature et de ceux pouvant être mesurés sur le terrain a été utilisée pour décrire les niches fonctionnelles des espèces de zooplancton. Dans le chapitre 2, les traits mesurés au laboratoire, ainsi que ceux obtenus de la revue de littérature effectuée au chapitre 1, ont été utilisés pour mesurer la diversité fonctionnelle de 18 lacs de l'Estrie. Une relation curvilinéaire a été trouvée entre la diversité fonctionnelle et la distribution spatiale des algues bleues-vertes, permettant ainsi de supporter l'hypothèse « spatial resource heterogeneity ». Bien qu'une relation curvilinéaire entre la diversité fonctionnelle du zooplancton et le ratio des algues brunes sur les algues bleues-vertes ait été observée, une plus petite proportion de la variation dam la diversité fonctionnelle du zooplancton était expliquée comparativement à celle expliquée par la distribution spatiale des algues bleues-vertes. De façon générale, les mesures de diversité fonctionnelle étaient plus fortement reliées à les variables indépendantes environnementales qu'à la richesse spécifique. À travers les résultats obtenus, il est possible de conclure que l'abondance et la distribution des ressources jouent un rôle important dans la structure des communautés de zooplancton, et que les mesures de diversité fonctionnelle seront bénéfiques à la recherche écologique portant sur la biodiversité des lacs. ______________________________________________________________________________

Se determinaron las concentraciones de cadmio, cobre y plomo en el material particulado en suspensión y en el zooplancton en la zona interna del estuario de Bahía Blanca, una de las zonas costeras más industrializadas de la Argentina. Simultáneamente se midieron y determinaron las variables físicoquímicas tales como temperatura, salinidad, pH, oxígeno disuelto, materia orgánica particulada, material particulado en suspensión, clorofila a, feopigmentos y nutrientes (nitrito, nitrato, amonio, fosfato y silicato). Además, se estudió la composición y distribución espacio temporal de la abundancia del meso y macrozooplancton. Por otra parte, se realizaron ensayos de toxicidad letal aguda de 96 hs. con cadmio y plomo disuelto y/o particulado en ejemplares adultos de los copépodos Acartia tonsa y Eurytemora americana. Respecto de las concentraciones de cadmio en el material particulado en suspensión, todas las estaciones de muestreo presentaron sus máximas concentraciones a fines de marzo mayo y noviembre. A su vez, las estaciones más cercanas al Polo Industrial Ing.White y Pto.Galván presentaron las concentraciones más elevadas. Estos resultados, indicarían la existencia de fuentes externas de cadmio en el estuario, con un ingreso permanente al sistema y un aumento de las concentraciones en el material particulado en suspensión en el tiempo. Las máximas concentraciones de cobre en la fracción particulada fueron en los meses de agosto y marzo y noviembre, en todas las estaciones, y podrían deberse al aporte de metales de origen antrópico. En cuanto al plomo en esta misma fracción, las estaciones próximas al Polo Industrial, Ing. White y Pto. Galván presentaron las concentraciones más bajas, sin embargo, las importantes concentraciones registradas en el resto de las estaciones, indicarían aportes antropogénicos de plomo provenientes de las descargas urbanas e industriales. Las concentraciones de metales en el mesozooplancton presentaron importantes variaciones a lo largo del período de estudio y en las distintas estaciones de muestreo. Las fuentes más importantes de metales para el zooplancton fueron el MPS y/o el fitoplancton, dependiendo de la época del año. La mayoría de las concentraciones de cadmio en el mesozooplancton se encuentran dentro del rango registrado en otras regiones, pero en algunos casos, las del presente trabajo son superiores. Algunos valores de cobre en el mesozooplancton, se encuentran dentro de las concentraciones citadas para otras regiones del mundo con impacto antrópico. Las concentraciones de plomo en el mesozooplancton son en general, superiores a las de otras regiones con cierto grado de contaminación, lo que indicaría una fuente importante de plomo de origen antrópico biodisponible para los organismos. Los niveles de cadmio en el macrozooplancton en la mayoría de las estaciones fueron bajos. No se observó un patrón significativo a lo largo del período de muestreo y principalmente en noviembre se registraron las concentraciones más altas, posiblemente debido a las altas concentraciones de cadmio en el MPS y en el mesozooplancton. Los niveles de cadmio en el macrozooplancton, se encuentran en general, dentro de los valores normales registrados por otros autores. Las concentraciones de cobre en esta misma fracción fueron significativas durante todo el período de estudio. En general, los valores del presente trabajo se encuentran dentro de las concentraciones registradas por otros autores. Los niveles de plomo presentaron cierta tendencia de aumento hacia las estaciones más cercanas a los asentamientos industriales. En comparación con los trabajos de otros autores, las concentraciones del presente estudio son en general mayores. La abundancia total del mesozooplancton presentó el patrón de distribución característico del estuario de Bahía Blanca, con máximos valores en otoño, primavera y verano. A su vez, el macrozooplancton también presentó el comportamiento típico, con máximos valores en primaveraverano y mínimos en invierno. A partir de los ensayos de toxicidad se determinó que la toxicidad del plomo disuelto en A. tonsa varía de acuerdo a las condiciones ambientales al momento de recolección de los organismos. A su vez, el cadmio presentó una toxicidad letal mayor en comparación con el plomo. A. tonsa resultó más sensible al plomo, mientras que E. americana resultó más sensible al cadmio. Sin embargo, es necesario tener en cuenta que durante el ensayo con cadmio en E. americana, la salinidad fue significativamente inferior. E. americana presenta una alta resistencia al plomo disuelto. A su vez, E. americana y A. tonsa, son más sensibles al cadmio en fase disuelta, en comparación con otras especies estuarinas. / Concentrations of cadmium, lead and copper in the suspended particulate matter and zooplankton were studied in the inner zone of the Bahía Blanca estuary, one of the most industrialized coastal areas all over Argentina. Simultaneously, physicochemicals variables such as pH, temperature, salinity, dissolved oxygen, particulate organic matter, suspended particulate matter, chlorophyll a, phaeopigments and nutrients (nitrite, nitrate, ammonium, phosphate and silicate) were also measured and determined. The composition and spatio temporal distribution of meso and macrozooplankton abundance were also studied. On the other hand, acute toxicity tests were carried out for 96 hs. with the copepods Acartia tonsa and Eurytemora americana exposed to dissolved and or particulate cadmium and lead. Cadmium concentrations in the suspended particulate matter were high at the end of March, May and November in all the sampling stations. Moreover, the nearest stations to the industrial area, Pto. Ing. White and Pto. Galván presented the highest concentrations. The results would indicate the presence of external cadmium sources with a permanent income to the system and an increase in the concentrations of cadmium in the particulate matter suspended in time. The highest concentrations of copper in the particulate fraction were in the months of August and March and November in all sampling stations, and could be due to the contribution of metals generated by human activities. With regard to lead in this same fraction, the stations close to the Industrial Pole, Ing. White and Pto. Galvan had the lowest concentrations, however, significant levels in the rest of the stations, would indicate anthropogenic inputs of lead from urban and industrial discharges. The concentrations of metals in the mesozooplankton showed significant variations throughout the study period and in the different sampling stations. The most important sources of metals for zooplankton were the suspended particulate matter and/ or phytoplankton, depending on the season. Most of the concentrations of cadmium in the mesozooplankton are within the range recorded in other regions, but in some cases, the values of the present study are higher. Copper in the mesozooplankton, are within the concentrations cited for other regions of the world with anthropic impact. The concentrations of lead in the mesozooplankton are generally higher than those of other coastal areas with some degree of contamination, which would indicate a major source of lead generated by human activities and bioavailable to the organisms. The levels of cadmium in the macrozooplankton in most of the stations were low. There was no significant pattern throughout the sampling period and mainly in November the highest concentrations were recorded, possibly due to high concentrations of cadmium in the MPS and the mesozooplankton. The levels of this metal are generally within the normal values registered by other authors. The concentrations of copper in the same fraction were significant throughout the study period. In general, the values of this work are within the recorded concentrations by other authors. Lead levels showed a trend of increase towards the stations close to the industrial settlements. Compared with the work of other authors, the concentrations of this study are generally higher. Total mesozooplankton abundance showed the characteristic distribution pattern of the estuary of Bahía Blanca, with maximum values in autumn, spring and summer. Besides, macrozooplankton also presented the typical behaviour, with maximum values in spring summer and minimum in winter. The toxicity of dissolved lead in A. tonsa varies according to environmental conditions at the time of collection of the organisms. Cadmium presented a more lethal toxicity compared with lead. A. tonsa was more sensitive to lead, while E. americana was more sensitive to cadmium. However, it is necessary to take into account that during the assay with cadmium in E. americana, salinity was significantly lower. E. americana has a high strength to dissolved lead. Besides, E. americana and A. tonsa, are more sensitive to cadmium in the dissolved phase, compared with other estuarine species.

Magister en Ciencias Biológicas mención Ecología

En el desarrollo de esta tesis se han cultivado y establecido las tasas de crecimiento de dos especies de algas clorofíceas comúnmente utilizadas como cultivos en laboratorio (Chlorella vulgaris y Scenedesmus acutus) y en experimentos con organismos herbívoros por ser. Se ajustó y optimizó la técnica de recuento digitalizado de células algales de manera de hacer más eficiente el procesamiento de datos en la fase de experimentación y se relacionó la densidad del alga con la turbidez mediante un modelo lineal que permitió el monitoreo inmediato de los cultivos, siendo una técnica innovadora y con la posibilidad de ampliar su utilización a otras especies de algas. Se han cultivado y establecido la tasa de crecimiento de algunas de las especies de rotíferos y cladóceros presentes en las lagunas y ríos pampeanos (Brachionus plicatilis, B. calyciflorus, Euchlanis dilatata, Plationus patulus y Asplanchna sieboldii entre los rotíferos y Moina macrocopa, Macrothrix triserialis, Alona glabra y Simocephalus vetulus entre los cladóceros). Los valores obtenidos se relacionaron con la importancia numérica y frecuencia de estas especies en la naturaleza, explicando cómo algunas son dominantes mientras que otras sólo se presentan en determinadas épocas del año. La cepa de B. plicatilis obtenida en el río Salado muestra una destacada plasticidad frente a diversos niveles de conductividad que junto a su elevada tasa de crecimiento poblacional le posibilitan ser protagonista destacado en el zooplancton ya que alcanza elevadas densidades en la mayoría de los sectores lóticos de la cuenca y en ciertas ocasiones en los ambientes lénticos que pertenecen a la misma. Así, se han analizado mediante experiencias de laboratorio y microcosmos cómo afectan los cambios de salinidad y temperatura al representante más conspicuo de estos cuerpos de agua. Se evaluó la respuesta de Brachionus plicatilis ante la disminución y aumento de conductividad, generando rangos y óptimos en laboratorio que coincidieron con aquéllos observados en las poblaciones naturales de la región (conductividad mínima de 2 mS/cm y óptimos entre los 5 y 8 mS/cm), demostrándose así que la variación genética en cada cepa de esta especie es un factor clave para entender cómo ésta responde ante un disturbio determinado según su distribución geográfica, poniendo en evidencia la importancia de conocer entonces estos parámetros para las cepas locales. Para la misma especie se evaluó su desarrollo poblacional en respuesta a un cambio de temperatura. Los picos observados en la densidad para las poblaciones naturales de esta especie durante las temporadas de primavera-verano, muestran su preferencia por las temperaturas cálidas (25ºC). Sin embargo, a nivel experimental pudo demostrarse que, en condiciones óptimas de salinidad esta especie también puede soportar temperaturas menores (15°C) manteniendo una población con menor densidad a lo largo del tiempo. Finalmente se evaluó el efecto de pastoreo sobre el alga C. vulgaris por separado para especies de rotíferos (B. plicatilis), copépodos calanoideos (Notodiaptomus incompositus) y cladóceros (Moina micrura, Diaphanosoma birgei y Simocephalus vetulus) para éstos últimos en presencia y ausencia de vegetación sumergida. Se relacionó la biomasa de las distintas especies con su consumo y encontrándose una relación con los hábitos alimentarios de cada una de las especies, demostrando que M. micrura es un filtrador más eficiente respecto a S. vetulus y B. plicatilis. El copépodo N. incompositus a pesar de ser un raptor que debe capturar las partículas presentó valores similares a los de menor eficiencia filtradora, demostrando que este método de alimentación no constituye una desventaja. El rotífero B. plicatilis, a pesar de ser catalogado como filtrador poco eficiente, ha demostrado que con equivalente biomasa tiene una capacidad de consumo similar a los organismos de mayor porte como S. vetulus y N. incompositus, evidenciando de esta manera que es una especie a tener en cuenta a la hora de evaluar su efecto sobre el fitoplacton en los ecosistemas naturales ya que como se ha mencionado anteriormente es una especie que en la naturaleza puede alcanzar altas densidades en condiciones favorables. / In this study, it was possible to perform cultures of two Chlorophyceae species (Chlorella vulgaris and Scenedesmus acutus), commonly used in laboratory cultures and in experiments as food for grazers. The growth rate was established for both species. In addition, the digitized count technique of algae was adjusted and optimized in order to simplify the data processing during the experimental phase. The algae density and the turbidity measurement were associated with a linear model that allowed the immediate monitoring of the cultures. The use of this innovative technique could be expanded to other algae species. Cultures and their growth rates were established for some rotifer and cladoceran species present in the pampean lakes and rivers: Brachionus plicatilis, B. calyciflorus, Euchlanis dilatata, Plationus patulus and Asplanchna sieboldii among the rotifers and Moina macrocopa, Macrothrix triserialis Alona glabra and Simocephalus vetulus among cladocerans. The obtained values are in agreement with the occurrence of these species in nature, explaining why some of them dominate and others only occur at certain periods. The strain of Brachionus plicatilis obtained in the Salado River shows a remarkable plasticity at different levels of conductivity coupled with its high growth rate allowing this species to predominate in most of the lotic sectors of the basin. For this reason, we have analyzed by laboratory experiments the response of the most conspicuous zooplankton component of these bodies of water to salinity and temperature changes. We obtained the ranges and optimum value of conductivity for the species that coincided with those observed in natural populations of the basin (minimum conductivity of 2 mS/cm and optimum between 5 and 8 mS/cm), demonstrating that the genetic variation between each strain of this species is a key to understanding how it responds to a given disturbance according to its geographical distribution, highlighting the importance of obtaining information for local strains. For the same species, population development was evaluated in response to a temperature change. The density observed in natural populations of this species during the seasons of spring and summer peaks show a preference for warm temperatures (25 ° C). However, it could be shown experimentally that, in optimal salinity this species can also withstand lower temperatures (15 ° C) to maintain a less dense population over time. Finally, the effect of grazing was evaluated on the algae C. vulgaris separately for species of rotifers (B. plicatilis) calanoid copepods (Notodiaptomus incompositus) and cladocerans (Moina micrura, Diaphanosoma birgei and Simocephalus vetulus) to the latter in the presence and absence of submerged vegetation. Biomass of each species was related to its consumption and a relationship with the feeding habits of each species was found, showing that M. micrura is a more efficient filter in comparison with S. vetulus and B. plicatilis. The copepod N. incompositus, despite being a raptor that must capture particles, presented similar consumption values to those with minor filtering efficiency, showing that the copepod feeding behavior is not a disadvantage. The rotifer B. plicatilis, despite being considered as an inefficient filter, has shown that with an equivalent biomass it has a similar consumption capacity to larger sized organisms such as S. vetulus and N. incompositus. This demonstrates that this species can be taken into account when assessing its effect on phytoplankton in natural ecosystems due to its capacity to reach high densities in favorable conditions.

Abstract Half a century after the Tanganyika sardine (Limnothrissa miodon Boulenger) was introduced into Lake Kivu, several aspects of metazooplankton ecology were investigated from January 2002 to June 2005 in the pelagic zone of the lake. As in other large lakes of the region, zooplankton in Lake Kivu is species-poor, and is dominated by copepods. In addition to three cyclopoid species, four cladoceran and 12 rotifer taxa were recorded. Zooplankton showed marked seasonal variation. Total crustacean abundance increased to a distinct dry season maximum (August-September), following the rise of phytoplankton production associated with deep vertical mixing. The three copepods and the most important cladoceran species exhibited different patterns of vertical migration, depending on their feeding habits, life stages and body size at the adult stage. The relatively small Tropocyclops confinis Kiefer was permanently present in the euphotic layer, while the largest copepod species, Thermocyclops consimilis Kiefer and Mesocyclops aequatorialis Kiefer, as well as the cladoceran Diaphanosoma excisum Sars, exhibited a typical diel vertical migration, with some differences among life stages. Total biomass of copepods in Lake Kivu (Mean= 0.3 g C m-2) is lower than in lakes Tanganyika and Malawi. Similarly, mean annual total production (8.3 g C m-2 y-1) is about three times as low as in lakes Malawi and Tanganyika. The ratio between phytoplankton production and zooplankton production is low (about 1.6 %), suggesting a low transfer efficiency at this food web level. As primary production is in the range found in the other large lakes of the region, it is suggested that the low total zooplankton biomass in Lake Kivu is related to the disappearance of Daphnia curvirostris Eylmann, which was likely the key grazer before the planktivorous fish introduction. The absence in Lake Kivu of a calanoid copepod species, which can more efficiently exploit phytoplankton production, may be another reason why carbon transfer efficiency between phytoplankton and zooplankton is low. Data analysis using multivariate methods showed that seasonal variations of the ratio mixed layer depth: euphotic depth (Zm:Zeu) is the key driving force influencing plankton dynamics via its influence on quantity and quality of zooplankton food resources. This suggests that mesozooplankton dynamics in Lake Kivu is essentially bottom-up controlled. Presently, the sole indication of a significant impact of L. miodon predation on zooplankton is the decrease of average body size of the cladoceran Diaphanosoma over time. Résumé Un demi-siècle après l’introduction de la sardine Limnothrissa miodon Boulenger, endémique du lac Tanganyika, plusieurs aspects de l’écologie du métazooplancton pélagique du lac Kivu ont fait l’objet d’investigations dans ce lac de janvier 2002 à juin 2005. Comme dans d’autres grands lacs de la région, le métazooplancton du lac Kivu présente une faible diversité spécifique. Il est dominé par trois espèces de copépodes cyclopoïdes. Quatre espèces de cladocères et 12 taxa de rotifères ont également été observés. Le zooplancton de ce grand lac présente des variations saisonnières marquées. L’abondance totale des crustacés présente un pic distinct vers la fin de la saison sèche (août - septembre), qui succède à un pic de phytoplancton. Les 4 espèces les plus abondantes montrent différents patrons de migration verticale, dépendant de leur régime alimentaire, du stade de développement et de la taille du stade adulte. Le plus petit copépode, Tropocyclops confinis Kiefer reste en permanence dans la zone photique alors que les 2 grandes espèces, Thermocyclops consimilis Kiefer et Mesocyclops aequatorialis Kiefer, ainsi que le cladocère Diaphanosoma excisum Sars, réalisent des migrations verticales journalières, dont l’amplitude varie selon le stade de développement des individus. La biomasse totale des copépodes (moyenne = 0.3 g C m-2) est plus faible que dans les lacs Tanganyika et Malawi. Une différence semblable a été observée pour la production totale annuelle qui est de 8.3 g C m-2 j-1, soit environ 3 fois moins que dans les deux autres grands lacs. Le rapport entre la production primaire phytoplanctonique et la production zooplanctonique est également faible (environ 1.6 %) ; indiquant une faible efficience de transfert à ce niveau du réseau trophique. Le fait que la production primaire du Lac Kivu soit du même ordre de grandeur que dans les autres grands lacs de la région suggère que les faibles valeurs de la biomasse totale du zooplancton sont une conséquence de la disparition de Daphnia curvirostris Eylmann, qui était sans doute le brouteur le plus efficace avant l’introduction de la sardine. L’absence au Lac Kivu d’une espèce de copépode calanoide, qui peut exploiter le phytoplancton de façon optimale, est sans doute une autre raison de la faible efficience du transfert de carbone entre le phyto- et le zooplancton. L’analyse des données par des méthodes multivariées a montré que la variation saisonnière du rapport zone de mélange: zone photique (Zm:Zeu) est le facteur clé influençant la production du métazooplancton via la quantité et la qualité de ses ressources alimentaires. La dynamique zooplanctonique dans ce lac subit donc essentiellement un contrôle « bottom-up ». La diminution de la taille des individus de Diaphanosoma au cours du temps est actuellement la seule indication de l’impact de la prédation de Limnothrissa miodon sur le zooplancton.

El estudio de las interacciones tróficas, como la que existe entre depredadores y presas, y la determinación de los efectos que estas interacciones tienen en cada uno de los niveles tróficos resultan fundamentales a la hora de conocer los métodos de regulación de las poblaciones animales. Las investigaciones acerca del vínculo entre los peces zooplanctívoros y el zooplancton en ambientes acuáticos continentales han llevado a aseverar que la depredación juega un rol fundamental en la estructuración de la comunidad zooplanctónica. A su vez, existe una controversia entre aquellos que aseguran que la reducción en las tallas medias de los ítems zooplanctónicos, que se observa desde el ecuador hacia los trópicos, está correlacionada con la temperatura, y aquellos que la vinculan directamente con la depredación. Se han desarrollado diversas hipótesis en la búsqueda de un mayor entendimiento del vínculo entre los peces y el zooplancton. Entre ellas están la “Hipótesis de eficiencia por tamaños”, la cual vincula los cambios en la composición y tamaño medio de los componentes del zooplancton con la densidad de depredadores, y la “Hipótesis match/mismatch”, que postula que el crecimiento y la supervivencia de las larvas de peces están íntimamente relacionados a la superposición temporal y espacial con el zooplancton. Teniendo en cuenta dichas hipótesis y el hecho de que los estudios previos indican que el pejerrey (Odontesthes bonariensis) se alimenta de zooplancton durante la mayor parte de su vida, es que se ha desarrollado la presente tesis doctoral que vincula el estudio de las características ecológicas de la especie, y de su interacción con el zooplancton en lagunas de la provincia de Buenos Aires, con su producción de tipo extensiva (aprovechando el alimento natural disponible) en jaulas flotantes. En cuanto a la producción de la especie se ha buscado además identificar y evaluar las variables que influyen sobre el éxito de la obtención de postlarvas de pejerrey utilizando cavas, y sobre la eficiencia del sistema de cría de juveniles en jaulas flotantes. Es por esto que en la estructura del presente trabajo emergen como variables clave a evaluar las características limnológicas del ambiente de cría, la estacionalidad, las épocas de desarrollo de los cultivos y otras variables intrínsecas a cada ciclo de cría como ser la edad de los peces, su talla y su densidad de siembra. Considerando todo lo antedicho, el objetivo general de la presente tesis es analizar de qué modo la oferta cualitativa y cuantitativa de zooplancton en lagunas de la provincia de Buenos Aires (Chascomús, Lacombe y La Salada de Monasterio) condicionan el crecimiento y la supervivencia del pejerrey (O. bonariensis), y de qué manera la depredación por parte de dicha especie modifica la estructura y dinámica de la comunidad zooplanctónica. El seguimiento exhaustivo de la comunidad zooplanctónica desarrollada en las cavas permitió identificar la abundancia y composición zooplanctónica ideal para la siembra de larvas de pejerrey recién eclosionadas, en pos de un mejor aprovechamiento de los recursos. Esto es una abundancia mayor a 1000 ind./l compuesta mayoritariamente por rotíferos (por ejemplo Brachionus plicatilis). Además, al considerar la variabilidad obtenida entre estaciones, en cuanto a las tallas, pesos y supervivencias, se ha determinado que el momento ideal para el llenado de las cavas es un mes antes de la finalización del invierno y para la siembra de las larvas el inicio de la primavera, sobre todo si las postlarvas obtenidas serán luego transportadas a jaulas flotantes para la cría de juveniles. Se observó una relación directa entre el zooplancton hallado en las lagunas y el crecimiento de los pejerreyes obtenidos en las jaulas. Al comparar las lagunas de a pares en el capítulo IV [Experimento 1: Chascomús vs. Lacombe (verano 2006/2007), experimento 2: Chascomús vs. Lacombe (otoño 2007), experimento 3: Chascomús vs. La Salada (verano 2007/2008) y experimento 4: Chascomús vs. La Salada (primavera 2008)] se obtuvieron los mejores crecimientos en Chascomús en los tres primeros casos y en La Salada en el último, vinculado directamente con mayores biomasas zooplanctónicas y mayor representatividad de especies grandes (copépodos y cladóceros) registradas en dichos ambientes. Es decir que a mayores biomasas zooplanctónicas totales, y mayor representatividad de especies zooplanctónicas grandes, se obtienen mejores tasas de crecimiento en la cría extensiva de pejerrey en jaulas. Por consiguiente existen determinados ítems de la comunidad zooplanctónica que serían “mejores” como alimento del pejerrey, y cuya representatividad determinará la calidad del zooplancton para el cultivo. Esta calidad es dinámica ya que depende de las características ambientales, de la estacionalidad y de la estructura del ensamble íctico del ecosistema lagunar. La biomasa de copépodos y cladóceros de más de 0,7 mm resultó la más influyente sobre las tasas de crecimiento de los peces. Particularmente, los juveniles de pejerrey se inclinaron en casi todos los casos por una especie de copépodo Cyclopoida (Acanthocyclops robustus), y en algunos casos por un copépodo Calanoida (Notodiaptomus incompositus) y en otros, donde la oferta de cladóceros fue elevada, lo hizo hacia la especie Ceriodaphnia dubia. Los resultados obtenidos al realizar comparaciones entre años diferentes (capítulo IV), entre estaciones (capítulo V) y entre diferentes densidades de cría (capítulo VI) y aquellos obtenidos al comparar la dieta de pejerreyes silvestres con la de los cultivados, permitieron llegar a diversas conclusiones en cuanto a la ecología trófica de la especie y su cultivo en jaulas. La estacionalidad (y con ella la disponibilidad de alimento) y las tallas de los peces son factores clave que determinan la proporción de presas consumidas y la selectividad alimentaria, la cual disminuye ante una baja disponibilidad y ante una elevada densidad de cría (por competencia intraespecífica) provocando una ampliación en el espectro trófico de la especie. Estas observaciones demuestran la plasticidad que posee el pejerrey para adaptarse a escenarios cambiantes de disponibilidad de alimento, como lo son las lagunas pampásicas, teniendo la posibilidad de maximizar el consumo de una especie o consumir alimento alternativo y diversificar la dieta. Por otra parte, el estudio del desarrollo alimentario de la especie permite concluir que el pejerrey presenta selectividad alimentaria desde el comienzo de la alimentación exógena, con la preferencia por consumir rotíferos hasta alcanzar los 2 cm de longitud total. La dieta monofágica los primeros días de vida sugiere que el tamaño apropiado de primera alimentación del pejerrey no debe superar los 0,3 mm, ya que además pudo acceder a ítems zooplanctónicos de más de 0,7 mm recién al superar los 2 cm de longitud total. Estas limitaciones y necesidades alimentarias están vinculadas con la talla (más que con la edad) y con la disponibilidad y deben ser tenidas en cuenta para optimizar la eficiencia de las técnicas de producción de la especie. Resulta importante destacar que el método de cría extensiva en jaulas flotantes se podría incorporar en el ciclo de producción del pejerrey con el objetivo de sobrepasar algunas de las limitaciones que existen actualmente en el cultivo intensivo de la especie. Además, los resultados obtenidos en la presente tesis demuestran la posibilidad de desarrollar un manejo adaptativo de este tipo de sistemas, mediante un enfoque ecosistémico: Considerando los objetivos de la producción y manejando las densidades de cría de un modo dinámico, teniendo en cuenta las características del zooplancton y de la dieta de los peces, resulta viable optimizar en tiempo real la eficiencia de la acuicultura extensiva del pejerrey en jaulas. Esto podría ser la clave para el desarrollo de una acuicultura ecológica (basada en el ecosistema) para el pejerrey.

La mixotrophie (la combinaison de la phototrophie et de l’hétérotrophie chez un même organisme) est une stratégie nutritive très courante chez les protistes planctoniques et son importance pour le fonctionnement des écosystèmes aquatiques a récemment été mise en évidence. La plupart des modèles biogéochimiques décrivant les écosystèmes aquatiques sont cependant encore basés sur le paradigme traditionnel d’une séparation stricte entre les protistes phototrophes (le phytoplancton) et les protistes hétérotrophes (le nano/microzooplancton).Dans la première partie, la thèse de doctorat propose deux modèles mathématiques mécanistiques permettant de décrire l’ensemble des stratégies nutritives déployées par les protistes planctoniques et pouvant être implémentés dans les modèles biogéochimiques. Le premier modèle décrit la capacité des protistes phototrophes à utiliser le phosphore organique dissous (DOP) lorsqu’ils sont limités en phosphate. Le second modèle décrit la mixotrophie stricte (phototrophie + phagotrophie) et permet de représenter les grands types de mixotrophies observés dans les milieux aquatiques: la mixotrophie constitutive et la mixotrophie non-constitutive.Dans la seconde partie du travail, les modèles mécanistiques sont implémentés dans le modèle MIRO (Lancelot et al. 2005) décrivant l’écosystème planctonique de la Baie Sud de la Mer du Nord, avec l’objectif d’étudier le rôle de la mixotrophie sur le fonctionnement d’un écosystème côtier eutrophisé.Les résultats montrent que lorsque les apports en nutriments par les rivières (Seine et Escaut) sont élevés et enrichis en N par rapport au P, le DOP devient une source importante en P pour les protistes phototrophes (surtout pour les colonies de l’espèce nuisible Phaeocystis) ;ne pas en tenir compte mènerait à une sous-estimation de la production primaire (jusqu’à 32%), de la sédimentation (jusqu’à 20%), de la reminéralisation en ammonium (jusqu’à 13%), des émissions de diméthylsulfure (DMS ;jusqu’à 97%), et de la capacité de l’écosystème à absorber le CO2 atmosphérique (avec, certaines années, un changement du rôle de l’écosystème, passant de source à puits de CO2). La production secondaire n’est, par contre, pas affectée par le DOP. Les mixotrophies constitutive et non-constitutive ont en général peu d’impact sur la production primaire, la production secondaire, la sédimentation, et la reminéralisation dans l’écosystème étudié. L’effet de la mixotrophie non-constitutive dépend cependant de la lumière disponible ;les printemps/été caractérisés par des intensités lumineuses élevées, la mixotrophie non-constitutive induit une augmentation de tous les processus étudiés, en particulier la production secondaire (jusqu’à 23%). / Doctorat en Sciences agronomiques et ingénierie biologique / info:eu-repo/semantics/nonPublished