Soutenance mémoire
PRÉSENTATION DE L’ESPÈCE, PANDALUS BOREALIS
La crevette nordique (Pandalus borealis, Décapode, Pandalidae) a une large répartition à travers l’hémisphère nord (Fig. 1.1). Dans l’Atlantique, sa distribution s’étend de la région du golfe du Maine jusqu’au détroit de Davis (Bergstrom, 2000). Elle est présente partout dans l’estuaire et dans le nord du golfe du Saint-Laurent à des profondeurs variant entre 150 et 350 m et à des températures allant de 2 à 6°C (Simard et Savard, 1990; MPO, 2000). La crevette nordique est une espèce hermaphrodite de type protérandrique. Elle se reproduit en tant que mâle au début de sa vie, subit par la suite une inversion de sexe et passe le reste de son existence à l’état de femelle (Leopoldseder 1934 cité par Bergstrom 2000). Le long du gradient latitudinal s’étendant du détroit de Davis au golfe du Maine, des différences importantes sont observées dans le cycle vital de cette espèce. De nombreuses simulations utilisant des modèles basés sur la longueur des crevettes ont montré l’ influence de la croissance, de la taille au changement de sexe et de la mortalité sur la dynamique de population et les stratégies de recrutement de cette espèce (Fu et Quinn, 2000). Ces observations sont particulièrement importantes dans le contexte actuel de changements climatiques où des variations latitudinales dans les différentes caractéristiques du cycle vital de la crevette nordique suggèrent un impact significatif des modifications des conditions environnementales sur la dynamique des populations de crevette. Durant les vingt dernières ·années, les activités de pêche à la crevette se sont rapidement développées au Canada, engendrant d’importantes retombées économiques. Dans l’est du Canada, les débarquements s’élevaient à 130000 t en 2002 pour une valeur de 300 millions de dollars. Étant donné l’importance socio-économique de cette ressource, il est essentiel d’ avoir une bonne évaluation de l’impact que peuvent avoir les changements environnementaux sur les caractéristiques du cycle vital des crevettes et sur le succès des stratégies d’exploitation.
Causes environnementales: température
Les fluctuations d’ abondance selon la latitude seraient reliées aux conditions environnementales différentes dans chaque région, et notamment à la température. En effet, dans le golfe du Maine qui représente la limite sud de distribution de cette espèce, les températures de l’eau au fond varient entre 5 et 9°C. A cet endroit, la croissance et la maturation des crevettes sont accélérées. Plus au nord, à Terre Neuve et le long des côtes du Labrador, les eaux sont plus froides (2 et 4°C) et la croissance a tendance à être plus lente. La longévité des crevettes est plus élevée dans la partie nord (8 ans) que dans la partie sud (5 an s) de la di stribution de l’espèce (Savard et Parsons, 1990). Le changement de sexe se fait plus tardivement, mais les crevettes ont une plus grande taille au moment de l’inversion de sexe (Savard et Parsons, 1990; Savard et al. , 1994). La distribution de l’espèce est continue depuis le golfe du Maine jusqu’ au détroit de Davis et les variations du cycle vital des crevettes sont fortement corrélées au gradient latitudinal des conditions en vironnementales. Plusieurs études ont tenté de corréler les changements d’abondance des populations de crevettes aux variations observées dans la température de l’eau. Dans le golfe de l’ Alaska, Anderson (1999) et Anderson et Piatt (1999) ont établi un parallèle intéressant entre les grandes fluctuations climatiques observées dans le régime océanique et les variations d’ abondance de différentes populations d’espèces marines.
Ils associent, entre autres, les déclins dans l’abondance des populations de P. borealis à une période océanique chaude qui se serait amorcée depuis 1977. La période précédente, considérée comme une période océanique froide (1947 à 1976), aurait favorisé l’augmentation de l’abondance des populations. L’abondance des crevettes dans le golfe du Maine est également sous l’influence des variations dans leur environnement physique. Apollonio et al. (1986) ont observé des abondances plus élevées de crevettes dans la partie sud du Golfe, là où les températures de l’eau au fond étaient plus froides durant toute l’année. Par contre, dans les fjords du nord de la Norvège, il a été montré que la croissance de P. borealis est meilleure lors de périodes de réchauffement des eaux au fond (Hopkins et Nilssen, 1990). Dans les · eaux de Svalbard, la croissance et l’âge des mâles au moment du changement de sexe varient probablement en fonction des différentes températures de fond . En effet, dans les endroits dominés par des eaux froides, les crevettes montrent une croissance plus lente et un âge plus avancé au moment de la transition sexuelle (Hansen et Aschan , 2000). Les larves qui naissent après une période d’ incubation à température froide semblent plus vi ables que celles dont l’incubation a eu lieu à plus haute température (Nunes, 1984).
Croissance et changements ontogénétiques
Différents modèles de croissance prenant en compte le changement de sexe, la croissance saisonnière et la mortalité ont été développés (Bergstrom, 1992; Fu et al., 2001). L’ utilisation de ces modèles pour l’étude de la dynamique des populations de crevettes nécessite de pouvoir déterminer la taille des crevettes à un âge donné. La taille à un âge donné et la croissance ne sont pas faciles à détenniner chez la crevette nordique étant donné l’absence de structures permettant d’évaluer l’âge ainsi que la saisonnalité de la croissance (Bergstrom, 1992). Une méthode couramment utilisée pour détenniner l’âge est basée sur l’identification et le suivi de modes (cohortes) par l’analyse des distributions de fréquence de longueur. L’âge et la croissance des cohortes de forte abondance peuvent être suivis durant les deux ou trois premières années de vie des crevettes alors que le suivi des cohortes de faible abondance est beaucoup plus difficile.
Le ralentissement de croissance des mâles, des mâles en transition et des femelles génèrent un plus grand chevauchement entre les modes rendant l’identification des modes et le suivi des cohortes de plus en plus difficile à mesure qu’elles viei llissent. La détermination d’ une relation entre le patron de crOIssance et les conditions environnementales n’est pas directe du fait que la crevette nordique occupe différents habitats pendant les différents stades de sa vie (Shumway et al., 1985; Simard et Savard, 1990). En effet, les stades larvaires sont pélagiques, les juvéniles sont retrouvés dans des eaux peu profondes par rapport aux adultes et migrent vers des eaux plus profondes au cours de leur croissance. Dans certaines zones, les femelles migrent pendant l’hiver et le printemps vers des eaux moins profondes afin de relâcher leurs larves. De ce fait, la température du milieu et la densité des crevettes (probablement à travers son influence sur la disponibilité de nourriture) sont détenninants pour leur croissance (Koeller et al., 2000) et vont varier avec les changements ontogénétiques de distribution.
Divers indices suggèrent une influence différente de ces facteurs environnementaux comme la température selon l’ontogénie du développement. Par exemple, la croissance des juvéniles suite à leur établissement sur le fond augmente avec une hausse de la température (Stickney et Perkins, 1977), alors que les femelles ont une croissance plus faible à haute température et sont moins tolérantes à un réchauffement des eaux (Apollonio et al., 1986). Une croissance différente a également été mentionnée au moment du changement de sexe (Shumway et al., 1985), la croissance pendant la période de transition étant plus rapide. Des expériences en laboratoire indiquent que les juvéniles dans leur première année de vie ont une croissance plus rapide à 8°C qu’à 2°C. Le niveau de réserves énergétiques des femelles diminue avec une augmentation de température. Un impact négatif de la température sur la condition des femelles, l’incubation des oeufs et les caractéristiques larvaires a été observé lors d’expériences contrôlées sur des femelles ovigères élevées à trois températures (2, 5 et 8°C) (Brillon et al., 2005).
Une étude préliminaire conduite en laboratoire suggère également que le changement de sexe n’a pas lieu la même année chez tous les mâles et que ceux qui n’entament pas le processus de transition ont une très faible croissance comparée aux mâles qui entrent dans cette phase de transition. Afin de pouvoir prédire la réponse des populations de crevette aux conditions climatiques et d’ajuster les stratégies d’exploitation, les modèles de croissance et de dynamique des populations doivent tenir compte des changements ontogéniques dans la distribution des crevettes, des variations dans les conditions environnementales associées à ces changements et de l’influence de ces conditions environnementales sur les différents stades du cycle vital de la crevette. Les difficultés que pose la détermination de l’âge ainsi que les variations ontogénétiques de croissance des crevettes démontrent la nécessité de pouvoir mesurer plus précisément les variations de croissance des crevettes au cours de leur cycle vital. Une étude plus approfondie de la physiologie énergétique de cette espèce permettrait de mieux comprendre l’impact de paramètres environnementaux tels que la température ou la disponibilité de nourriture sur le cycle vital de P. boreaLis et ce, à différents stades ontogénétiques.
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Table des matières
REMERCIEMENTS
AVANT-PROPOS
RÉsUMÉ DE LA TlIÈSE
TABLE DES MATIÈRES
LISTE DES TABLEAUX
LISTE DES FIGURES
CHAPITRE 1 : INTRODUCTION GÉNÉRALE
1.1 PRÉSENTATION DE L’ESPÈCE, PANDALUS BOREALIS
1.2 VARIATIONS DU CYCLE VITAL ET DE L’ ABONDANCE DE LA CREVETTE NORDIQUE, PANDALUS BOREALIS
1.2.1 Causes environnementales: température
1.2.2. Croissance et changements ontogénétiques
1.3 PHYSIOLOGIE ÉNERGÉTIQUE DE P ANDALUS BOREALIS
1.3.1 Généralités
1.3.2 Variations du bilan énergétique
lA OBJECTIFS GÉNÉRAUX DE L’ÉTUDE
1.5 OBJECTIFS SPÉCIFIQUES DE RECHERCHE
CHAPITRE 2: TEMPERA TURE INDUCED VARIATION IN OXYGEN CONSUMPTION OF JUVENILE AND ADULT STAGES OF THE NORTHERN SHRIMP, PANDALUS BOREALIS
2.1 ABSTRACT
2.2 RÉsUMÉ
2.3 INTRODUCTION
2.4 MATERIAL AND METHODS
2.4.1 Shrimp capture and rearing conditions
2.4.2 Respirometry system
2.4.3 Experimental layout
2.4.4 Calculations and statistical analyses
2.5 RESULTS
2.5.1 Body mass and temperature effects on SMRind
2.5.2 Effect of temperature on SMRsg
2.6 DISCUSSION
2.7 ACKNOWLEDGEMENTS
CHAPITRE 3: SIZE AND TEMPERA TURE-DEPENDENT VARIATIONS IN INTERMOLT DURA TION AND SIZE INCREMENT AT MOLT OF NORTHERN SHRIMP, PANDALUS BOREALIS
3.1 INTRODUCTION
3.2 MATERIAL AND METHODS
3.2.1 Shrimp capture and rearing conditions
3.2.2 Experimental setup
3.2.3 Data calculation and statistical analyses
3.3 RESULTS
3.3.1 Experiment 1. Growth over successive molts
3.3.2 Experiment 2. Growth in size and mass during a single molt cycle
3.3.3 Growth models
3.4 DISCUSSION
3.5 ACKNOWLEDGEMENTS
CHAPITRE 4: EFFETS DE LA TEMPÉRA TURE SUR LA CONSOMMATION DE NOURRITURE DE PANDALUS BOREALIS
4.1 INTRODUCTION
4.2 MATÉRIEL ET MÉTHODES
4.2.1 Capture des crevettes et conditions d’élevage
4.2.2 Procédures expérimentales
4.2.3 Calculs et analyses statistiques
4.3 RÉSULTATS
4.4 DISCUSSION
CHAPITRE 5: EFFETS DE LA TEMPÉRATURE ET DE LA TAILLE SUR L’EXCRÉTION AMMONIACALE DE PANDALUS BOREALIS
5.1 INTRODUCTION
5.2 MATÉRIEL ET MÉTHODES
5.2.1 Capture des crevettes et conditions d’élevage
5.2.2 Procédures expérimentales
5.2.3 Calculs et analyses statistiques
5.3 RÉSULTATS
5.4 DISCUSSION
CHAPITRE 6: BILAN ÉNERGÉTIQUE DE PANDALUS BOREALIS
6.1 INTRODUCTION
6.2 MATÉRIEL ET MÉTHODES
6.2.1 Production
6.2.2 Excrétion ammoniacale
6.2.3 Métabolisme
6.2.4 Consommation de nourriture
6.2.5 Production de fèces
6.2.6 Bilan énergétique
6.3 RÉSULTATS
6.4 DISCUSSION
CHAPITRE 7: CONCLUSION GÉNÉRALE
7.1 CONCLUSIONS
7.2 PERSPECTIVES
RÉFÉRENCES BIBLIOGRAPHIQUES
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