Importance of genetic diversity in eelgrass Zostera marina for its resilience to

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UE 227 Fluctuations et perturbations,
naturelles et anthropiques, des écosystèmes marins
Importance of genetic diversity in eelgrass
Zostera marina for its resilience to global
warming
Daprès Anneli Ehlers, Boris Worm et Thorsten B.
H. Reusch - 2008
TAPIA Nicolas VAUGEOIS Maxime
Le 15/04/2009
Zostera marina
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• Les changements climatiques affectent le
  fonctionnement de nombreux écosystèmes.
• Effets
• ? Hausse des températures moyennes
• ? Augmentation de la fréquence et de lintensité
  des évènements
• climatiques exceptionnels
• But de létude
• ? Etudier limpact dune vague de chaleur
  (2003, Europe) sur des
• herbiers de Zostera marina.
• ? Reproduction en mésocosme dun épisode de
  chaleur à partir dune
• étude précédente (Reusch et al. 2005)
  afin détudier
• le rôle de la diversité génétique sur
  la résistance dune population.

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• Zoostera marina ?
  Magnoliophyte marine
• 
  (cf. cours UE 104 BENT)
• 
  
• 
  ? Développement clonal en ramets
• 
  ? Organisme approprié pour
  
  
• 
  réaliser des études de
  diversité
• génétique

• Zone de prélèvement
• Maasholm, bas-fonds estuariens sur les côtes
• allemandes de la mer Baltique.
• Cartographie des clones afin disoler des
  individus
• de génotypes différents (12 génotypes
  identifiés)

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Etude en mésocosme ? 12 bassins subdivisés en
4 sous-bassins (48 x 41 x 16 cm)
? 6 bassins chauffés (Simulation dune vague de
chaleur)
? 6 bassins maintenus à température ambiante
(Température Kiel Fjord)
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Mélange de 3 génotypes 6 génotypes parmi
12 Mélange des 6 génotypes
(G,H,I,J,K et L)
Monoculture
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• Mélange de sédiments sableux
• ? Sédiments côtiers ramassés à proximité du
  site détude
• ? Sédiments dorigine issus du site de collecte
  
• Ajout de Grazers contrôle de la croissance des
  épiphytes
• ? Littorina littorea (250/sous-bassin)
• ? Idothea baltica (12/sous-bassin)

• Cinétique de lexpérience
• ? Période dacclimatation de 6 semaines à
  température ambiante
• ? Aout début de lépisode de chaleur, durée 4
  semaines
• ? Septembre fin de lépisode de chaleur et
  suivi 6 semaines

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Evolution de la température lors de lexpérience
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1) Effet du réchauffement sur la densité des
herbiers en fonction de leur diversité
génotypique
Densité de ramets par sous-bassin
Ambiant Chauffé
Diversité génotypique
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2) Réponse des différents génotypes face au
réchauffement
Densité de ramets par sous-bassin
Ambiant Chauffé
Génotype
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• ? Effet négatif de la température sur la densité
  de Zoostères
• ? Effet positif de la diversité génétique sur la
  densité
• ?Importance de la diversité génétique sur la
  résistance discutable

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Quel pourrait être limpact de la température ?

• ? Mise en évidence dune différence dans la
  densité finale de ramets
• entre les bassins réchauffés et ceux à
  température ambiante
• ? Changement dans la stratégie de croissance des
  herbiers

? Baisse de lefficacité de la photosynthèse
baisse du stockage de carbohydrates (Mayot
et al. 2005) utilisés pour synthétiser des
nouveaux ramets.
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Mécanismes possibles
Complémentarité .Partitionnement de la niche
association de génotypes qui ont une utilisation
complémentaire de la ressource. .Facilitation
/ inhibition effets avantageux de proximité
entre deux génotypes. Processus
évolutifs .Effet sélectif un génotype plus
résistant au sein de lherbier va permettre le
maintien de celui-ci. Sources Hughes et al.
2008 Stachowicz et al. 2007
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Dangers potentiels

• Effet sélectif
• Disparition de certains génotypes ? Baisse
  diversité génotypique ? Baisse de la résistance
  aux perturbations ? Danger pour lécosystème
  (fragilité).
• Effet cascade
• Modification du réseau trophique (dynamique des
  relations proie/ prédateur et hôte/parasite) ?
  modification du fonctionnement de lécosystème.

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Reusch TBH, Ehlers A, Hämmerli A, Worm B (2005)
Ecosystem recovery after climatic extremes
enhanced by genotypic diversity. Proc Natl Acad
Sci USA 10228262831 Mayot N, Boudouresque CF,
Leriche A (2005) Unexpected response of the
seagrass Posidonia oceanica to a warmwater
episode in the North Western Mediterranean Sea. C
R Biol 328291296 A. Randall Hughes, Brian D.
Inouye, Marc T. J. Johnson, Nora Underwood and
Mark Vellend (2008) Ecological consequences of
genetic diversity. Ecology Letters, 11
609623 John J. Stachowicz, John F. Bruno, and
J. Emmett Duffy (2007) Understanding the Effects
of Marine Biodiversity on Communities and
Ecosystems. Annu. Rev. Ecol. Evol. Syst.
3873966