Fish and oil in the Lofoten–Barents Sea system:synoptic review of the effect of oil spills

on fish populations.

Elodie Trolet Célia Pastorelli

M1 BEM année 2007-2008

Dag Ø. Hjermann, Arne Melsom, Gjert E. Dingsør, Joël M. Durant, Anne Maria Eikeset, Lars Petter Røed, Geir Ottersen, Geir Storvik, Nils Chr.

Stenseth.

MARINE ECOLOGY PROGRESS SERIES juin 2007

INTRODUCTION

Impact - - - zones tempérées

+ + + zones polaires

Exploitation pétrolière, passage de tankers.

Analyse des effets : - de l’état physique de l’océan; c - de la distribution spatiale des poissons reproducteurs; c - de la pêche; c - de la mortalité naturelle et des interactions entre espèces; c - subléthaux chroniques dû aux résidus de pétrole persistants.

3 stocks de poisson:

Morue de l’Arctique Nord-Est

Capelan de la Mer de Barent

Hareng norvégien

L’ECOSYSTEME PELAGIQUE

Lofoten-Barent :Mer de Barent

Etroit plateau continental longeantla Norvège jusqu’au Lofoten

Circulation océanique :

courant côtier norvégien (NCC)

courant atlantique norvégien (NAC)

Structures à mesoéchelle (filaments, méandres et tourbillons)

L’ECOSYSTEME PELAGIQUE

Ecologie des 3 stocks de poissons :

Morue Capelan Hareng

site de ponte

le long de la côte norvégienne

localisation: advection puis migration

période de ponte

- grand- Lofoten (62°-71° N)- localisé - dans la colonne d’eau

- grand- plus au nord (70° N)- localisé - sur fonds sableux

- plus petit - plus au sud (58°-69° N) - éparpillé - sur le fond

de l’hiver au printemps de l’hiver au printemps de l’hiver au printemps

larves Mer de Barent adultes Lofoten

larves surface g Mer de Barent

larves Mer de Barent adultes Mer de Norvège

moruecapelan

hareng

EFFET DES DEVERSEMENTS DE PETROLE SUR LES POISSONS

Estimation des effets

Quantité de pétrole déversé

Taille des côtes affectées

Probabilité régionale d’un impact

Accent sur les conséquences de la pollution à long terme sur oeufs

larves

Adultes et juvéniles Capacité à éviter les hydrocarbures

Etudes toxicologiques Effets des HAP augmentent avec la lumière

EFFET DES DEVERSEMENTS DE PETROLE SUR LES POISSONS

LBS

Plus basse DL50 900 μg.l-1

Concentration en hydrocarbures de 90 μg.l-1 aucun effet

Densité du pétrole = 0,8-0,9.103 kg.m-3

Effets des dommages subléthaux(Scott et Sloman 2004) Ignorent les espèces fonctionnellement éteintes

Souvent importants mais pas considérés

Sensibilité à un déversement plus ou moins forte selon les espèces ex: œufs de hareng dans les sédiments

Dispersants chimiques augmentent le niveau de toxicité sur les larves

(Johansen et al. 2003)

(Johansen et al. 2003)

CE QUI INFLUENCE L’IMPACT D’UN DEVERSEMENT DE PETROLE

1) L’état physique de l’océan, principalement la circulation à mesoéchelle.

Facteursocéanographiques

écologiquesrôle important dans l’ampleur de l’impact

Conditions océaniques

Structures à mesoéchelleadvection

pétroleŒufs larves

activité biologique marine

Exemple: un tourbillon

Modèle hydrodynamique de la circulation océanique(Johansen et al. 2003)

structures à méso-échelle

Néanmoins, utilisation questionnable:

- durée trop courte

- une seule simulation pour chaque période

2) Distribution des sites de ponte.

Période et lieux de ponte changent suivantespèces

conditions du milieu(courants, déversements de pétrole…)

Densité des œufs détermine leur profondeur

Proportion d’œufs pondus en un lieu varie suivant les années

explications possibles de cette variation

températuretaille des stocksmoyenne d’âge de ponteprédation des œufs par le hareng

ex: Capelan

3) Taille de la saison de ponte vue comme une conséquence écologique et évolutionniste de la pêche.

Déversements de pétrole Pêche

Impact sur les traits d’histoire de vie des populations

Pression de la pêche

ex: diminution de la diversité génétique

Populations plus sensibles aux perturbations environnementales

Induit changementsÂge et taille à maturité

Taux de croissance et investissement dans la reproduction

Diminution de la capacité d’adaptation et de réponse au stress

(D’après le cours de M. Boudouresque)

Conditions physiques influencent aussidistribution

transportdes oeufs et des larves

4) Mortalité naturelle et interactions entre espèces suite à la mortalité dû aux déversements.

Mortalité naturelleimportantevarie beaucoup suivant

les années

les aires

exemple de la morue:

survie +++ à l’est

Eau froide protège du cannibalisme

hypothèse: 20% d’une population touchée par un déversement

20%milieu favorable

milieu défavorable

impact ≈ 0

Impact > 20%

(Ciannelli et al. 2007)

4) Mortalité naturelle et interactions entre espèces suite à la mortalité dû aux déversements.

Effets primaires

Réduisent une classe d’âge d’une espèce

Effets secondaires

Interspecifiques(survivants de la classe d’âge touchée)

Intraspécifiques(proies, prédateurs, compétiteurs)

Bottom-up

Dépensation( effets I)

Compensation( effets I)

Top-down

5) Effets subléthaux chroniques dû aux résidus de pétrole persistants.

Pétrole dans les sédiments effet surespèces se nourrissant d’organismes benthiquesespèces dont les embryons se développent dans les habitats intertidaux

Sédimentation des résidus persistants de pétrole:

- pour pétrole deforte densité

faible densité

- dans conditions océaniques calmes

agitées

Certains organismes peu ou pas affectés

D’autres organismes sujets à une contamination à long terme

Adultes: effets subléthaux chroniques, tels:

- changements du comportement

- diminution de la fécondité

(Scott et Sloman, 2004)

QUANTIFICATION DE L’IMPACT D’UN DEVERSEMENT SUR LES POISSONS

Impact d’un déversement dépend de beaucoup de facteurs régient par le hasard

Donc incertitudes (du fait des processus stochastiques) dans les prédictions:

Instabilité du flux des masses d’eaux

État initial de la mer

Forçage atmosphérique

Johansen et al. considèrent l’estimation de l’impact d’un déversement

en un lieu

pour une période

Simulation Monte Carlo sur plusieurs facteurs simultanément

CONCLUSION

Perturbation de courte durée

Impact peut s’avérer important

Evaluation d’un impact Requière beaucoup de facteurs

Pas à très long terme

- Johansen Ø, Skognes K, Aspholm OØ, Østby C, Moe KA, Fossum P (2003) Uhellsutslipp av olje: konsekvenser i vannsøylen. (SINTEF)

- Scott GR, Sloman KA (2004) The effects of environmental pollutants on complex fish behaviour : integrating behavioural and physiological indicators of toxicity. Aquat Toxicol

- Ciannelli L, Dingsør GE, Bogstad B, Ottersen G, Chan KS,Gjøsæter H, Stiansen JE, Stenseth NC (2007) Spatial anatomy of species survival: effects of predation and climate-driven environmental variability. Ecology

BIBLIOGRAPHIE

- Cours de M. Boudouresque UE 39: Fluctuations et perturbations, naturelles et anthropiques, des écosystèmes marins.