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Bioenergetics of the Peruvian scallops (Argopecten purpuratus) in an environmental context limiting oxygen
No full textAu cours de ces deux dernières décennies, la culture du pétoncle (Argopecten purpuratus) s’est développée dans les baies côtières péruviennes. La disponibilité trophique liée au système d’upwelling est favorable à la production du pétoncle. Cependant, les côtes péruviennes sont également connues pour présenter une forte variabilité environnementale surtout en domaine océanique. Bien que les élevages du pétoncle soient vulnérables aux aléas de production (mortalité, croissance faible), la variabilité environnementale dans les baies côtières du Pérou et ses effets sur la croissance, la reproduction et survie de cette ressource socialement sensible ont été peu étudiées. La baie de Paracas au Pisco-Pérou est une zone traditionnelle de culture du pétoncle où des hauts et des bas productifs liés aux conditions environnementales ont été enregistrés au long de son histoire. Dans le but d’approfondir nos connaissances sur cette problématique, cette étude se pose sous trois approches : (1) l’observation in situ, (2) l’expérimentation en physiologie et (3) la modélisation du bilan énergétique de A. Purpuratus. Un suivi environnemental mené dans la baie de Paracas montre que la variabilité océanographique peut être importante, en particulier pendant l’été. Des variations de température de 8°C et des conditions oxiques allant de la sursaturation à l’anoxie (absence d’oxygène) dans le cours d’une journée ont été observées. L’enregistrement haute fréquence a permis de révéler une exposition chronique, sévère et prolongée de la baie de Paracas aux conditions hypoxiques. Les pétoncles cultivés sur le fond, où l’exposition à l’hypoxie était importante (47% du temps observé) ont montré une croissance et les conditions de reproduction plus faibles. Cependant, au cours de l’été, les événements hypoxiques prolongés et sévères ont touché les deux profondeurs de culture- les pétoncles cultivés en suspension comme sur le fond-, causant des pertes de poids de tissu somatique ainsi que l’arrêt de la reproduction. Durant les expériences en laboratoire, les pétoncles ont montré une importante capacité à réguler leur respiration face à la diminution de la saturation en oxygène jusqu’à 24%. De manière surprenante, nous avons trouvé que cette espèce est capable de maintenir une filtration, quoique diminuée, même à des saturations en oxygène basses (5%). Sur la base des réponses physiologiques du pétoncle face à l’hypoxie et le rendement énergétique moindre du métabolisme anaérobie par rapport au métabolisme aérobie, nous faisons l’hypothèse d’une diminution de l’ensemble du métabolisme à des saturations en oxygène en dessous de la capacité de régulation de l’espèce. Des simulations d’un modèle incluant cette restriction énergétique (sur les flux d’assimilation et de mobilisation de la réserve) en conditions d’hypoxie parviennent à reproduire avec succès les observations de terrain effectuées dans la baie de Paracas : une plus grande exposition à l’hypoxie a pour conséquence une croissance réduite et un arrêt de la reproduction. Alors que le pétoncle possède des adaptations physiologique /métaboliques pour faire face à des conditions limitantes en oxygène, la croissance et la reproduction peuvent être compromises, affectant ainsi la productivité des cultures de cette espèce (cela en fonction de la fréquence, durée et intensité de l’hypoxie). Les résultats des observations, des expériences et des simulations réalisées lors de cette étude fournissent des informations utiles pour mieux gérer la culture de pétoncle péruvien. Sur la base de ces travaux, des estimations de capacité de charge des baies, et des évaluations de zones et profondeurs favorables pour la culture de ces pétoncles pourront être réalisées.During the past two decades, the scallop (Argopecten Purpuratus) culture developed in the Peruvian coastal bays. The trophic availability linked to the upwelling system supports the production scallop. However, the Peruvian coasts are also known to have a high environmental variability especially in oceanic domain. Although scallop farms are vulnerable to production hazards (mortality, low growth), environmental variability in coastal bays of Peru and its effects on growth, reproduction and survival of this socially sensitive resource have been poorly studied. Paracas Bay in Pisco Peru is a traditional farming area where scallop highs and lows in productivity related to environmental conditions were recorded throughout its history. In order increase our knowledge on this issue, this study arises from three approaches : (1) observation in situ, (2) experimental physiology and (3) modelling of the energy budget of A. Purpuratus. An environmental monitoring conducted in the Paracas Bay shows that the oceanographic variability can be important, especially during the summer. Temperature variations of 8°C and oxic conditions ranging from supersaturation to anoxia (absence of oxygen) in the course of a day were observed. The high frequency monitoring has revealed a chronic, severe and prolonged hypoxic condition in Paracas Bay. Scallops grown on the bottom, where exposure to hypoxia was important (47% of the observed time) showed lower growth and reproductions conditions. However, during the summer, prolonged and severe hypoxic events affected both deep culture – scallops grown in suspension and on bottom- causing weight somatic tissue losses and cessation of reproduction. During the laboratory experiments, scallops showed significant ability to regulate their oxygen uptake face to decreased oxygen saturation up to 24%. Surprisingly, we found that this species is able to maintain filtration, although diminished, even at low oxygen saturations (5%). Based on the physiological responses of the Peruvian scallops face to hypoxia and the energy performance aerobic end anaerobic metabolism ; it is hypothesized that there exist a restriction in the energy flow available for metabolism at oxygen saturations below the regulation capacity of the organism. Model simulations including this energy restriction (on assimilation and reserves mobilization fluxes) against hypoxia can reproduce successfully field observations of Paracas Bay : greater exposure to hypoxia results in a reduced growth and reproductive conditions. Although the scallop has physiological adaptations/metabolism to deal with limited oxygen conditions, growth and reproduction can be compromised, affecting culture productivity of this species (according to the frequency, duration and intensity hypoxia). The results of observations, experiments and simulations obtained during this study provide useful information to better manage of Peruvian scallop cultures (ex. Load capacity estimates in the bays, evaluations of adequate areas/depths for culture, etc.)
Ecology & growth dynamics of the variegated scallop (Mimachlamys varia) in the Bay of Brest
No full textLe pétoncle noir, Mimachlamys varia (Linnaeus, 1758), est un pectinidé présent sur les côtes Atlantique nord-est et historiquement pêché en France, mais en déclin depuis les années 70. Pour redynamiser ses stocks et assurer une pêche durable, nous avons mené une étude intégrative de son écologie et de ses traits biologiques pour mieux comprendre comment sa croissance, sa reproduction et son écologie trophique varient en fonction de l’environnement. Pour cela, nous avons combiné différentes approches : observations in-situ, expérimentations en milieu contrôlées et modélisation. En Rade de Brest, les performances de croissance actuelles sont plus faibles qu'en 1990, et la taille commerciale est difficilement atteinte, après plus de trois ans. La température et la disponibilité alimentaire ont une influence sur la croissance et la reproduction, ce qui entraîne des variations spatiales dans les paramètres démographiques de M.varia. Par exemple, des performances démographiques plus faibles sont observées lorsque la température est trop élevée, et l’accessibilité aux sources trophiques limitée. Les paramètres démographiques collectés et combinés à des mesures isotopiques nous ont permis de paramétrer un modèle de croissance qui a révélé que M. varia se nourrit principalement de phytoplancton frais, tout en ayant la capacité d’utiliser différentes sources trophiques, avec une efficacité de nutrition variable au cours du temps. Sur la base de ces résultats, des recommandations sont proposées pour restaurer les populations de M. varia en Rade de Brest.The variegated scallop, Mimachlamys varia (Linnaeus, 1758), is a scallop found on the northeast Atlantic coast and historically fished in France, but in decline since the 1970s. To reverse the observed stock declines and ensure a sustainable fishery, we carried out an integrative approach through an extensive study of its ecology and biological traits to better understand how and to which extent its growth, reproduction and trophic ecology vary depending on spatio-temporal variations in environmental conditions. For this purpose, we combined various approaches: in-situ observations, controlled experiments and modeling. In the Bay of Brest, the observed growth performance is lower than in the 1990’s, while the commercial size is barely reached even after three years of growth. Temperature and food availability influenced both the growth and the reproduction, resulting in spatio-temporal variations in M.varia demographic parameters. For example, a lower demographic performance is observed when temperature is too high, and/or when the accessibility to trophic resources is limited. By combining the estimated demographic parameters with isotopic measurements we parameterized a dynamic energy budget model revealing that M. varia feeds preferentially on fresh phytoplankton, but is still able to use different resources, with a variable feeding efficiency over time. Based on these results, recommendations are proposed for restoring M. varia populations in the Bay of Brest
Physiological and metabolic response of the bloody cockle (Senilia senilis) to salinity in the Sine Saloum estuary, Senegal
No full textEstuaries are unique ecosystems that experience dynamic environmental conditions. Organisms in estuaries face significant and rapid fluctuations in salinity caused by tidal variations, evaporation, rainfall, and freshwater runoff. This is especially true for bivalve mollusks, which cannot move to escape unfavorable conditions. Consequently, variations in salinity can significantly influence their life-history traits. Here, we examined the response of the bloody cockle, Senilia senilis, to variations in salinity. This bivalve is predominant in the estuaries of West Africa and supports a significant artisanal fishing activity. Experiments were conducted in an in situ laboratory to assess the behavioural (valve opening/closing), physiological (respiration, filtration) and osmoregulatory responses of the species to changes in salinity. The results help us define the species' tolerance and functional niche ranges:: (1) closing behavior occurs at salinities above 12 and 60, (2) filtration stops at salinities above 25 and 40, and (3) respiration increases on either side of an optimal salinity of 40. Analysis of internal osmolarity confirms that S. senilis is an osmoconformer, as its osmolarity strongly correlates with that of seawater. These responses underline the adaptation of this species to an estuarine habitat subject to intense salinity fluctuations, while identifying tolerance thresholds beyond which its vital functions are impaired. These results are crucial for understanding the resilience of S. senilis in the context of global change and for anticipating the effects of increased estuarine salinity on benthic biodiversity and associated ecosystem services
La maîtrise des eaux laiteuses
No full textLes eaux de la côte péruvienne sont très productives, mais elles connaissent des phénomènes extrêmes qui menacent directement la pêche, mais aussi l'aquaculture, en particulier l'élevage de pétoncles qui emploie quelque 200 000 personnes dans le pays
La maîtrise des eaux laiteuses
No full textLes eaux de la côte péruvienne sont très productives, mais elles connaissent des phénomènes extrêmes qui menacent directement la pêche, mais aussi l'aquaculture, en particulier l'élevage de pétoncles qui emploie quelque 200 000 personnes dans le pays
Managing milky waters
No full textThe waters off the Peruvian coast are highly productive, but they are experiencing extreme phenomena that pose a direct threat not only to fishing, but also to aquaculture, particularly scallop farming, which employs some 200,000 people in the country
Managing milky waters
No full textThe waters off the Peruvian coast are highly productive, but they are experiencing extreme phenomena that pose a direct threat not only to fishing, but also to aquaculture, particularly scallop farming, which employs some 200,000 people in the country
Managing milky waters
No full textThe waters off the Peruvian coast are highly productive, but they are experiencing extreme phenomena that pose a direct threat not only to fishing, but also to aquaculture, particularly scallop farming, which employs some 200,000 people in the country
Managing milky waters
No full textThe waters off the Peruvian coast are highly productive, but they are experiencing extreme phenomena that pose a direct threat not only to fishing, but also to aquaculture, particularly scallop farming, which employs some 200,000 people in the country
Reconstructing physiological history from growth, a method to invert DEB models
No full textInternational audienceDynamic Energy Budget (DEB) models rely on measurements of food availability to describe the rates at which organisms assimilate and use energy from food for maintenance, growth, maturation and reproduction. Although crucial, the determination of appropriate and accurate energy input variables can be problematic. We developed an inverted DEB model to reconstruct the food intake from temperature and growth trajectories. The method makes use of a reformulation of the DEB model dynamics into a second order linear equation. This formula not only allows the reconstruction of the scaled functional response but also gives access to reserve dynamics, mobilization, and somatic maintenance fluxes. The shell of the great scallop, Pecten maximus, providing high resolution records of incremental growth, was used to explore the potential of this approach to reconstruct the functional response from daily shell growth rates data. In a theoretical case, we investigated the resolution and sensitivity limits of the method. In a validation process, predictions were used to re-simulate growth that was compared to the initial growth trajectory. Moreover, as growth data used in the reconstruction process usually show high-frequency variability, we also developed a smoothing method, based on DEB theory assumptions, to filter growth data time series
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