Thèse de doctorat--Sciences naturelles--Faculté des sciences de Paris, 1887. N°: 601.

Th.--Sci.--Aix-Mars, 1978.

Th. 3e cycle--Océanogr.--Aix-Marseille 2, 1978. / Rés. angl.

Thèse 3 cycle--Géologie--Aix-Marseille I, 1982. / Bibliogr. p. 1-26.

Thèse--Sc. nat.--Montpellier, 1975. / En appendice, "Étude des algues calcaires de la série quaternaire traversée par le sondage Ténia (côte Sud-Ouest de la Nouvelle-Calédonie)", par Michèle Massieux. Bibliogr. p. 247-272.

Les peuplements ichtyologiques des récifs artificiels sont denses et diversifiés, leur étude nécessite la mise au point d'une méthode adaptée, mettant en oeuvre simultanément des observations visuelles et enregistrements vidéo. L'habitat est un facteur clé dans la structure et l'évolution des peuplements ichtyologiques. La majorité des indicateurs utilisés distinguent les peuplements des récifs artificiels (RA) et des récifs coralliens (RC). La comparaison des trois types de RA montre que la complexité de l'habitat intervient sur l'évolution des peuplements ichtyologiques, et interéagit avec les éléments extérieur (recrutements, cyclones Le rôle des RA dans l'attraction ou la production des espèces exploitées dépend de l'écologie des espèces. Pour les espèces sédentaires, il y a une sélection des biotopes lors du recrutement et le taux de survie semble lié à la disponibilité en microhabitats. Les espèces démersales, plus mobiles, semblent se déplacer au cours de la croissance, soit entre RA d'architectures différentes soit entre RA et RC. La répartition spatiale des espèces pélagiques montre une plus forte association aux RA de jour que de nuit

Dans le cadre du thème "Biodiversité et ressources marines" développé par le Laboratoire d'écologie marine de l'Université de La Réunion, une étude sur la colonisation du récif frangeant de la Saline par les post-larves de poissons a été réalisée en utilisant la technique du filet de crête. Le but de ce travail était, de comprendre les mécanismes qui régissent le retour des post-larves dans les populations parentales, de suivre l'installation des nouvelles recrues dans le milieu, puis enfin d'apporter des éléments sur la biologie de ces jeunes poissons en les plaçant dans des conditions d'élevage. Les résultats montrent que la colonisation des platiers a lieu essentiellement du mois d'août au mois de mars, avec deux pics d'abondance et de richesse spécifique au mois d'août-septembre et au mois de février. Un cycle annuel de colonisation apparaît et correspondrait à une période de reproduction plus intense de juin à décembre pour de nombreuses espèces. Les variations de la température de l'eau de mer semblent déclencher ce phénomène de colonisation et les nuits calmes de nouvelle lune seraient les plus favorables à l'arrivée des post-larves sur les récifs. Avec un total de 106 espèces échantillonnées, la colonisation des platiers ne concerne que 40 à 50 % des espèces coralliennes recensées sur l'île. Le flux moyen de post-larves est de 5,2 individus par jour et par mètre linéaire de crête récifale, ce qui correspond à une biomasse de 1,2 kg de post-larves par an, soit 100 à 400 fois moins que sur certains récifs du Pacifique. Les platiers de La Réunion seraient ainsi proches du modèle de "recrutement limitant" basé sur un faible apport larvaire, alors que les ressources et l'habitat seraient toujours en quantité suffisante. La taille standard des poissons au moment de la colonisation est extrêmement variable selon les familles ou les genres et va de 4,5 mm (Monodactylus argenteus) à 142 mm (Aulostomus chinensis), mais elle reste le plus souvent homogène au sein d'une même espèce, montrant ainsi que les poissons colonisent les platiers à un stade de développement bien précis. Les chances de survie de ces post-larves sont de 0,8 à 4,6 %. La prédation serait l'une des principales causes de la diminution rapide de ces poissons durant cette phase critique de colonisation. La densité de jeunes poissons qui recrutent et se répartissent ensuite sur toute la superficie du platier est de 0,04 à 0,22 ind.m-2. Ils sont surtout observés de novembre à mai, soit un décalage d'environ 3 mois par rapport à la période de colonisation. Un total de 50 espèces de poissons juvéniles a pu ainsi être répertorié, principalement dans la zone de platier interne où se développent les colonies coralliennes, mais également dans le chenal d'arrière récif pour certaines espèces. Ces juvéniles installés dans leur nouveau milieu ont, 30 jours après le recrutement, une chance de survie de 33 à 40 %. Certaines espèces comme Naso unicornis migreraient ensuite vers la pente externe après une phase de croissance de 4 à 5 mois sur le platier. L'élevage des post-larves a été réalisé pour 10 espèces parmi les plus abondantes. La quantité de nourriture à base de granulés, distribuée à ces nouvelles recrues peut représenter jusqu'à 20 % du poids du poisson par jour, notamment lorsque les individus sont de petite taille comme Scarus sordidus. Elle se stabilise ensuite pour l'ensemble des espèces étudiées autour de 3 à 4 % de la biomasse par jour. La plupart de ces poissons ont une croissance qui se rapporche du type puissance (paramètre puissance de 1,07 à 3,5) avec un Taux de Croissance Spécifique journalier de 0,9 % (Chromis viridis) à 3,8 % (Monodactylus argenteus) et des Indices de Conversions moyens de 1,1 (Monodactylus argenteus) à 6,1 (Chromis viridis). La survie de ces post-larves et juvéniles en captivité est de 60 à 92 % après 196 jours d'élevage, ce qui montre les capacités d'adaptation importantes des poissons coralliens à ce stade de développement. Le grossissement des post-larves est donc possible et ouvre de nouvelles perspectives dans de nombreux domaines comme la recherche, l'aquaculture, l'aquariologie ou la gestion des milieux naturels.

L’étude de la diversité des espèces de poissons habitant les récifs coralliens fascine les chercheurs du monde entier depuis plus de 200ans. Comment ces organismes qui n’occupent que 1% de la surface des océans du globe ont-ils pu former un des groupes les plus riches des vertébrés existants ? La complexité de cette question ne réside pas seulement dans l’exceptionnelle diversité de formes, de couleurs et de comportements de ces espèces mais aussi dans l’inégale répartition de cette richesse. Des explorations du lagon de Mayotte, des côtes Cubaines ou de la grande barrière de corail donneront des perspectives très différentes de la diversité des poissons coralliens. Ces différences très importantes sont le résultat de processus ayant modelé, pendant des millions d’années, la répartition des espèces coralliennes, leur morphologie et leur comportement. Pendant ces millions d’années d’évolution, les poissons coralliens, ainsi que les espèces de coraux qui les abritent, ont été confrontés à des changements drastiques des conditions climatiques et à la dérive des continents. C’est l’influence de ces facteurs sur la répartition et la diversité des poissons coralliens, que j’ai étudié pendant ma thèse. Comprendre comment les espèces et les écosystèmes ont réagi aux changements environnementaux passés peut nous apporter des clés essentielles pour anticiper les changements à venir des écosystèmes que nous connaissons, sous l’influence des changements globaux. Les récifs coralliens étant sous une menace de plus en plus présente, je me suis particulièrement intéressé à l’influence de la disponibilité de l’habitat corallien sur les processus d’extinction, de dispersion et de spéciation (formation de nouvelles espèces par divergence génétique) des poissons coralliens.Afin de répondre à ces objectifs, plusieurs méthodes ont été employées. Dans un premier temps, une approche descriptive basée sur la répartition de la co-occurrence entre espèces sœurs et une comparaison entre une reconstruction globale de la dynamique des habitats coralliens allant du Crétacé (≈ -140 millions d’années) et les taux de diversification de plusieurs grands groupes de poissons récifaux, ont permis de montrer que les taux de diversification de plusieurs familles de poissons récifaux étaient dépendant de la fragmentation des habitats coralliens, et d’observer la concordance entre des évènements climatiques et tectoniques majeurs et l’évolution de la biodiversité des poissons coralliens.Après avoir identifié un lien entre fragmentation de l’habitat corallien et la diversification des poissons, une grande question demeure : Comment cette dynamique de l’habitat influence-t-elle dans l’espace et le temps la diversité des poissons récifaux ? Pour répondre à cette question, une approche unique permettant de modéliser la dispersion, la spéciation et l’extinction des espèces dans un espace formé de grilles d’habitat dynamique a été développée et appliquée à plusieurs clades d’organismes marins côtiers (coraux, palétuviers et poissons). Cette approche a permis de démontrer comment la dérive des continents a contraint la dynamique de l’habitat corallien et a façonné les gradients de diversité de plusieurs groupes d’organismes marins côtiers. Enfin, l’extension de cette approche aux récifs tempérés, a permis de montrer l’interaction entre l’influence de la dérive des continents et des processus écologiques sur la colonisation et le maintien d’espèces de poissons récifaux dans les milieux tempérés, expliquant en partie la formation du gradient latitudinal de diversité des poissons récifaux.Ces travaux ouvrent la voie vers l’utilisation d’une nouvelle génération de modèles spatialisés de diversification et la prise en compte de la dynamique des habitats passés dans l’étude des processus de diversification. / The exceptional diversity of fishes that inhabit coral reefs fascinates researched from all over the world since over 200years. How can those organisms, that only occupy 1% of the surface of the oceans, form one of the richest group of extant vertebrates? The complexity of this question does not only lie in the extraordinary diversity of morphologies, colors and behaviors, but also roots in the heterogeneous repartition of that richness. Explorations of Mayotte’s lagoon, Cuban coasts or the great barrier reef will show different perspectives of coral-reef fish’ diversity. Those pervasive differences are the result of processes that shaped, during millions of years the repartition of coral-reef species, their morphology and their behavior. During those millions of years of evolution, coral-reef fishes along with species that shelter them, faced massive climatic and tectonic changes. During my PhD, I studied the influence of those factors on the repartition and the diversity of coral-reef fishes. Understanding how species and ecosystems responded to important environmental changes can provide essential insights to anticipate future changes of ecosystem composition and functioning under global changes’ pressure. As coral-reefs are under more and more threatening pressures, I particularly focused on the influence of coral habitat availability on extinction, dispersion and speciation processes of coral-reef fishes.To achieve this goal, several methods have been employed. First, a descriptive approach based on sister-species co-occurrence patterns and the comparison between a global reconstruction of coral-reef habitat dynamics from the Cretaceous (≈ -140 million years) to present and the evolution of several speciose groups of coral-reef fishes permitted to identify a link between diversification rates of several groups of coral-reef fishes and coral habitat fragmentation and to observe the concordance between major earth-history events and biodiversity dynamics of coral-reef fishes.After the identification of a link between habitat fragmentation and coral-reef fishes’ diversification, an important question remains: What are the mechanisms underlying the influence of habitat dynamics on temporal and spatial variations of reef-fish biodiversity? To answer this question a unique approach allowing modeling of species dispersal, extinction and speciation in a gridded space varying in function of habitat dynamics, has been developed and applied to several groups of coastal marine organisms (corals, mangroves, fishes). This approach provided mechanistic insights about how plate movements drove coral reef habitat dynamics and shaped biodiversity gradients of several groups of coastal marine organisms. Finally, the extension of this approach to temperate reefs (rocky reefs), provided mechanistic insights about the interplay between the influence of tectonic events and ecological processes in the formation of present-day latitudinal gradient of biodiversity of reef-fishes.This thesis paves the way towards the use of a new generation of spatialized mechanistic models of macroevolution and the consideration of the influence of past-habitat dynamics in the study of diversification processes.

Dans la première partie de ma thèse, je fournis un programme informatique qui permet aux utilisateurs de déterminer dans quelles circonstances ils doivent mesurer le mouvement des particules. J’explique comment ces mesures peuvent être effectuées et fournissent un programme pour analyser ce type de données. La partie principale de ma thèse comprend des expériences portant sur l'impact de l'exposition répétée au bruit du trafic, la source anthropique la plus courante de bruit dans l'environnement marin, sur les poissons et les invertébrés pendant leur développement. Je démontre qu’une variété de comportements a été touchée par le bruit. J’ai aussi trouvé que le bruit prévisible peut conduire à des impacts différents sur le développement par rapport au bruit imprévisible, mais que certaines espèces de poissons peuvent être en mesure de s'habituer au bruit du trafic, tandis que d'autres non. En outre, je trouve que le développement et la survie des limaces de mer peuvent être impactés négativement par le bruit des bateaux. Les poissons et les invertébrés constituent une source de nourriture vitale pour des millions de personnes et constituent des liens essentiels dans de nombreux réseaux trophiques. L'étude de leur comportement, de développement et de remise en forme peut nous donner un aperçu des impacts de la population et le niveau de bruit de la communauté qui sont pertinents pour la survie des espèces et l'évolution. Le développement de certaines des nouvelles idées et techniques abordées dans cette thèse nous permettra de faire progresser ce domaine vital de la recherche. / As the first part of my thesis, I provide a computer program which allows users to determine under what circumstances they should measure particle motion; I explain how these measurements can be made and provide a program for analysing this type of data. The main part of my thesis comprises experiments investigating the impact of repeated exposure to traffic noise, the most common anthropogenic source of noise in the marine environment, on fishes and invertebrates during development. In all three chapters involving experiments on fish in tanks and in the field, I found that a variety of behaviours were impacted by traffic noise playback. I also found that predictable noise can lead to different impacts on development compared to unpredictable noise, but that some species of fish may be able to habituate to traffic noise, while others suffer lower survival. Further, I found that the development and survival of seahares can be negatively impacted by traffic-noise playback. Fishes and invertebrates provide a vital food source to millions of people and form crucial links in many food webs; studying their behaviour, development and fitness can give us an insight into population and community level impacts of noise that are relevant to species survival and evolution. Developing some of the novel ideas and techniques discussed in this thesis will enable us to advance this vital area of research.

Les récifs coralliens sont des écosystèmes très productifs. Lieu de stockage, transformation, et production de matière, les sédiments pourraient également jouer un rôle dans le fonctionnement du récif. L'objectif était d'évaluer ce rôle dans le transfert de matière et d'énergie du récif de La Saline (île de la Réunion). Trois axes de recherches ont été développés : la caractérisation de la zone via des analyses physicochimiques, l'étude du métabolisme des sédiments (production et statut trophique), et, de la composante biologique, macrofaune et mégafaune (holothuries). Les mesures physicochimiques ont montré un état de perturbation limité, même si localement, des enrichissements par les eaux douces en éléments nutritifs sont bien réels (arrière-récifs de Planch'Alizé et Grand Trou d'Eau). Á l'échelle du récif (9 stations, 2 saisons), les sédiments sont hétérotrophes (production nette = 31.6, respiration R = 109.6, production brute Pg = 77.9 mmolC m-2 j-1 et Pg/R = 0.7). La macrofaune ne constitue pas un groupe important dans le réseau trophique (134 taxons, avec en moyenne, 32.86 individus 0.2 m-2 et 0.059 gPS 0.2m-2). Par comparaison, les biomasses des populations de Holothuria atra et H. leucospilota, atteignent 7.92 gPS m-2. L'hétérogénéité spatiale du métabolisme des stations est en accord avec des caractéristiques physicochimiques du milieu reflétant la double influence océan - terre (enrichissement par eaux douces). Les stations les plus productives et hétérotrophes se situent dans l'arrière-récif où l'influence océanique est minime. La macrofaune est sous l'influence du facteur hydrodynamisme alors que les holothuries se développent dans les zones très productives. Le compartiment sédimentaire joue donc un rôle essentiel de filtre pour la matière organique importée. Ce fonctionnement est influencé par l'hydrodynamisme qui conditionne les pertes de matière et d'énergie. Ces pertes sont limitées par l'action des holothuries (forte densité 3 ind m-2) qui stockent la matière organique sous forme de biomasse, et stimulent probablement la production locale (excrétion et bioturbation). En conclusion, à l'échelle de l'écosystème, les sédiments assurent un recyclage essentiel, fonction renforcée par les holothuries qui limitent les pertes de matière et d'énergie dues à l'hydrodynamisme.