MERLUMEDBIOACCUMULATION DES
CONTAMINANTS DANS LE RESEAU TROPHIQUE DU MERLU (Merluccius
merluccius) EN MEDITERRANEE NORD-OCCIDENTALE
C. Mellon-Duval, M. Harmelin-Vivien, V. Loizeau, D. Cossa, J. Tronczynski, S. Charmasson, H. de Pontual, F. Ferraton, X. Bodiguel, L. Metral, Y. Cheret, D. Roos,
S. Mortreux, C. Salen-Picard, JC Sorbe.
Interactions trophiques et contaminants dans un écosystème côtier
Niveaux de contamination
Structuration trophique
Processus biologiques
Rôle de la dynamique trophique dans la contamination
Influence des processus biologiques sur la contamination
Paramétrisation et modélisation des processus de la contamination
Que
stio
ns
Réseau trophique: nature, taille et qualité énergétique des proies
Variation de sources
Structuration spatiale et temporelle de l’alimentation
Relation taille des proies - taille du prédateur
Prédation opportuniste ou ciblée selon taille et mobilité du prédateur
Qualité des proies: condition du prédateur
Niveau trophique: variation du fractionnement trophique avec lacroissance
Forte contamination dans le golfe du Lion
Rôle de l’alimentation: bioamplification des contaminants
Rôle des processus biologiques: bioaccumulation des contaminants
Modèle DEB pour le CB 153
Fonctionnement trophique et contaminants: qualité des habitats
Méditerranée: merlu du golfe du Lion
RT: 14 Campagnes (MERMED, RESOMER, TECPEC) 2004-2006
2 saisons, 3 années
RHONE Port-St Louis
Sète
AGDE
100 m
200 m
400 m
1
6
23
4
5
4
Résultats
Colloque FOF 4-5 mars 2010
2550
50 - 100
200 - 300
200
400 - 800
600 -800
1000 -1500
Niveau de contamination par les PCB :(Mesures CB153 réalisées dans le foie ng.g-1 PS)
10
20
30
40
Taille en cm
10
20
30
40
Taille en cm
Merlu du golfe du Lion 5 à 8 fois plus contaminés que dans le golfe de Gascogne
V. Loizeau, X. Bodiguel
Colloque FOF 4-5 mars 2010
Proies principales: • suprabenthos • petits pélagiques (sardine, anchois, poutassou)
Qualité nutritive des proies:
+ Protéique -poutas G > poutas P = anchois P > anchois G = sardine P = crevet > euphaus > sardine G = mysid > amphi
- Lipidique +
Réseau trophique : nature, taille et qualitéénergétique des proies
poutassou
sardine
anchois
anchois
Amphip-Mysid
Euphausiacés
merlu T1
merlu T2
merlu T3
merlu T4
merlu T5poutassou
sardine
merlu T6
Phytoplancton marin.
3.0
4.0
5.0
6.0
7.0
8.0
9.0
10.0
11.0
12.0
-21.5 -20.5 -19.5 -18.5 -17.5 -16.5
δ13C (source)
δ15N
(niv
eau
troph
ique
)
Mellon-Duval et al. En préparation
Colloque FOF 4-5 mars 2010
Variation saisonnière des sources
3
4
5
6
7
8
9
10
-26 -25 -24 -23 -22 -21 -20 -19 -18
δ15 N
δ13C
Surface POM
Phytoplankton3
4
5
6
7
8
9
10
-26 -25 -24 -23 -22 -21 -20 -19 -18
δ15 N
δ13C
3
4
5
6
7
8
9
10
-26 -25 -24 -23 -22 -21 -20 -19 -183
4
5
6
7
8
9
10
-26 -25 -24 -23 -22 -21 -20 -19 -18
δ15 N
δ13C
Surface POM
Phytoplankton
Harmelin-Vivien M et al 2008
Colloque FOF 4-5 mars 2010
05
101520253035404550556065707580859095
100105
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19
Ages
Taill
es (c
m)
Femelles nouvelle estimation
Mâles nouvelle estimation
Femelles ancienne estimation
Mâles ancienne estimation
Mellon-Duval et al. 2010, ICES Journal of Marine Science
4 campagnes MERVIV 2005-2007:9000 merlus marqués
taux de recapture : 6.4% et 5.4%
taille marquage: 12 à 44 cm
durée marquage: 1 à 507 jours
Processus biologiques: Croissance du merlu
Colloque FOF 4-5 mars 2010
Rôle de l’alimentation : bioamplification des contaminants(CB153)
R2 = 0.9513
020406080
100120140160180
4 5 6 7 8 9 10 11 12
Con
cent
ratio
n C
B15
3 (n
g/g
PS)
Phytoplancton
Zooplancton
Sépioles
Sardine
Mysidacés
Tacaud
Gobies
AnchoisCrevette
R2 = 0.9513
020406080
100120140160180
4 5 6 7 8 9 10 11 12
Con
cent
ratio
n C
B15
3 (n
g/g
PS)
Phytoplancton
Zooplancton
Sépioles
Sardine
Mysidacés
Tacaud
Gobies
AnchoisCrevette
Phytoplancton
Zooplancton
Sépioles
Sardine
Mysidacés
Tacaud
Gobies
AnchoisCrevette
δ15N (niveau trophique)
Colloque FOF 4-5 mars 2010
R2 = 0.8661
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
6 7 8 9 10 11 12
δ15N
137C
s (B
q kg
-1 s
ec)
Anchois
Tacauds
Sardines
Merlus 10cm
Merlus 40cm
Césium 137 S. Charmasson
MercureD. Cossa
Rôle de l’alimentation : bioamplification des contaminants(mercure et Césium 137)
0.0
0.1
1.0
10.0
100.0
4 5 6 7 8 9 10 11 12
Delta 15N
HgT
(mg
kg-1
, p.s
.)
Phytoplancton
Proies démersales
Proies pélagiques
Merlus juveniles
Merlus mâles
Merlus femelles
25-34 cm
35-44 cm 45-55 cm
>55 cm
5-10 cm
15-20 cm
20-25 cm
Colloque FOF 4-5 mars 2010
0
10
20
30
40
50
60
70
80
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70
Taille merlu (cm)
[CB
153]
(ng/
g PF
) MFInd
taille sexe croissance reproduction
Bodiguel et al. 2009, Science of the Total Environment
Colloque FOF 4-5 mars 2010
Rôle des processus biologiques : bioaccumulation descontaminants (CB 153)
0.01
0.10
1.00
10.00
0 10 20 30 40 50 60 70 80
Longueur Totale (cm)
Hg T
(mg
kg-1
, p.s
.)
Golfe du Lion
Golfe de Gascogne
Rôle des processus biologiques: bioaccumulation du mercure et du Césium 137
00.20.40.60.8
11.21.41.61.8
2
10-14 15-19 25-29 30-34 35-39 40-49 50-59 >60
Longueur Totale (cm)
Bq
kg-1
sec
femelles mâles ind.
MercureD. Cossa
Césium 137 S. Charmasson
Colloque FOF 4-5 mars 2010
Modèle bioénergétique: approche DEB
(Kooijman)
0
10
20
30
40
50
60
70
80
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50
Longueur totale (cm)
PCB
153
(ng/
g W
W) Unspecified sex datas
Females datas
Males datas
Females model
Males model
Bodiguel et al. 2009, Journal of Sea Research
k 1-k
maturation
maintenancesomatique
croissance reproduction
maintenance maturité
alimentationaliment excretionfécès
assimilation
Gamètes
Repro. Storage(adultes)
Maturité(juvéniles)
Structure(protéines)
Réserves = lipides
Colloque FOF 4-5 mars 2010
Qualité des habitats: ● distribution spatiale du merlu et des proies ● contaminants (Mesures CB153 réalisées dans le foie ng.g-1 PS)
200400 - 800
600 -800
1000 -1500
10
20
30
40Taille en cm
Zone de reproduction et de nourricerie
Zone peu accessible au chalutage
Qualité trophique du suprabenthos et du poutassouConcentration de reproduction (sexe ratio très déséquilibré) Gros individus très contaminés maispas d’influence sur les jeunes individusColloque FOF 4-5 mars 2010
Bilan des campagnes 2005Bilan des campagnes 2005--2008: 2008: 1414Bilan des campagnes 2003Bilan des campagnes 2003--2008: 2008: 2222
• 3 campagnes TECPEC: technologie des engins2003 – 2008: 7
• 3 campagnes MERMED: prélèvements merlus etproies poissons et invert.2003 – 2008: 5
• 4 campagnes RESOMER: prélèvements proiesinverterbrés, sédiment,phyto et zooplancton2003 – 2008: 6
• 4 campagnes MERVIV: croissance des merlus2003 – 2008: 4
(• campagnes MEDITS: prélèvements de merlus2002 et 2003)
MERLUMEDMERLUMED
Colloque FOF 4-5 mars 2010
Bartsch I., 2007. Halacarus longiunguis Police, 1909 (Acai : Halacaridae), a new record a century later, re-description andnotes on Mediterranean Halacarus species. Entomol. Mitt. Zool. Mus. Hamburg, 14 (176) : 393-403
Bodiguel X, V Loizeau, AM Le Guellec, F Roupsard, X Philippon, C Mellon-Duval (2009) Influence of sex, maturity andreproduction on PCB and p,p′DDE concentrations and repartitions in the European hake (Merluccius merluccius, L.) from the Gulf of Lions (N.W. Mediterranean). Science of the Total Environment 408: 304–311
Bodiguel Xavier, O. Maury, C. Mellon-Duval, F. Roupsard, A.M. Le Guellec, Véronique Loizeau (2009) A dynamic and mechanistic model of PCB bioaccumulation in the European hake (M. merluccius.) from the Gulf of Lions(N.W. Mediterranean). Journal of Sea Research, 62: 124-134
Courbin Nicolas, Ronan Fablet, Capucine Mellon, Hélène De Pontual, 2007. Are hake otolith macrostructures randomly deposited ? Insights from an unsupervised statistical and quantitative approach applied to Mediterranean hake otoliths. ICES J. Mar. Sci. 64(6): 1191-1201
Ferraton F., Harmelin-Vivien M., Mellon-Duval C., Souplet A., 2007. Spatio-temporal variation in diet may affect condition andabundance of juvenile European hake (Merluccius merluccius) in the Gulf of Lions (NW Mediterranean).
Marine Ecology Progress Series, 337:197-208)Harmelin-Vivien M, V Loizeau, C Mellon, B Beker, D Arlhac, X Bodiguel, F Ferraton, Rachel Hermand, X Philippon, CSalen-
Picard (2008) Comparison of C and N stable isotope ratios between surface particulate organic matter andphytoplankton in the Gulf of Lions (NW Mediterranean). Continental Shelf Research, 28:1911-1919
Harmelin-Vivien M, D Cossa, S Crochet, D Banaru, Y Letourneur, C Mellon-Duval (2009) Difference of mercury bioaccumulation in red mullets from the north-western Mediterranean and Black seas. Marine Pollution Bulletin 58 : 679-685
Lahaye , V., P. Bustamante, W. Dabin, O. Van Canneyt, F. Dhermain, C. Cesarini, G.J. Pierce, F. Caurant, 2006. New insights from age determination on toxic element accumulation in striped and bottlenose dolphins from Atlantic andMediterranean waters. Marine Pollution Bulletin 52 (2006) 1219–1230
Mellon-Duval C., H. de Pontual, L. Métral, L. Quemener, 2010. Growth of the European hake (Merluccius merluccius) in theGulf of Lions based on conventional tagging. ICES J. Mar. Sci. 67(1): 62-70
En préparation --------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------Mellon-Duval C., M. Harmelin-Vivien, JM. Fromentin, F. Ferraton, L. Métral, V. Loizeau, S. Mortreux, D. Roos Trophic web of
the European hake (Merluccius merluccius Linnaeus, 1758) in the Gulf of Lions based on stomach contentsand isotopic analysis. (En prep pour soumission à 2010)
Bodiguel X., F. Ferraton, V. Loizeau, M. Harmelin-Vivien, F. Roupsard,A.M. Le Guellec, X. Philippon, C. Mellon-Duval.Biomagnification and differential partitioning of polychlorinated biphenyls in the European hake food web fromthe Gulf of Lions (NW Mediterranean). (En préparation pour soumission 2010)
Ferraton F., Mellon-Duval C., Luisa Métral, François Roupsard, Mireille Harmelin-Vivien, 2008. Evidence of nitrogen isotope fractionation variability in fish from field data: consequence on trophic level estimation (en préparation poursoumission 2010)
Bilan des publicationsBilan des publications
Colloque FOF 4-5 mars 2010
MERLUMED
Remerciements auxéquipes de l’Europe et du Téthys
Teresa Mathews
Capucine Mellon-Duval
Luisa Metral
Serge Mortreux
Hélène de Pontual
Xavier.Philippon
Cyrille Przybyla
Loïc Quemener
François Roupsard
Jacques Sacchi
Chantal Salen-Picard
Jean Claude Sorbe
Hervé Thébault
Yacek Tronczynsky
Alain Veron
Xavier Bodiguel
Hélène Budzinski
Sabine Charmasson
Ysabelle Cheret
Daniel Cossa
Nicolas Courbin
Christian Fauvel
Franck Ferraton
Yvon Guennegan
Jean François Guillaud
Alain Guillou
Mireille Harmelin-Vivien
Rachel Hermand
Carole Leite
Véronique Loizeau
Denise Arlhac
Mireille Arnaud
Hervé Barone
Daniella Banaru
Alcia Bautista-Vega
Denise Arlhac
Mireille Arnaud
Hervé Barone
Daniella Banaru
Xavier Bodiguel
Hélène Budzinski
Sabine Charmasson
Ysabelle Cheret
Daniel Cossa
Nicolas Courbin
Christian Fauvel
Franck Ferraton
Yvon Guennegan
Jean François Guillaud
Alain Guillou
Mireille Harmelin-Vivien
Rachel Hermand
Carole Leite
Anne-Marie Le Guellec
Véronique Loizeau
Teresa Mathews
Capucine Mellon-Duval
Luisa Metral
Serge Mortreux
Hélène de Pontual
Xavier.Philippon
Cyrille Przybyla
Loïc Quemener
François Roupsard
Jacques Sacchi
Chantal Salen-Picard
Jean Claude Sorbe
Hervé Thébault
Yacek Tronczynsky
Alain Veron
MERCIColloque FOF 4-5 mars 2010