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Metabolic responses of marine planktonic communities to perturbations : input of high frequency measurements acquired in in situ mesocosms
No full textLes processus planctoniques jouant un rôle primordial dans le devenir de la matière et les cycles biogéochimiques globaux, la production primaire brute (PPB), la production communautaire nette (PCN), la respiration (R) et les taux de croissance (µ) et de pertes (l) du phytoplancton ont été quantifiés via l’utilisation de données à haute-fréquence (HF) acquises par des capteurs immergés dans des mésocosmes in situ lors d’expériences simulant le réchauffement (lagune de Thau) et le brunissement (baie d’Hopavågen, Norvège). Une nouvelle méthode pour estimer la PPB, la R et la PCN a été établie à partir des données de capteurs mesurant la concentration en O2 dissout issues d’expériences dans la lagune de Thau. Elle a été comparée avec une méthode utilisant des données HF déjà existante ainsi qu’avec la technique classique des incubations (Winkler). Elle présente l’avantage de prendre en compte la variabilité dans le couplage entre cycles jour-nuit et de l’O2 dissout et a permis d’estimer une respiration la journée en moyenne 41% plus élevée que celle de la nuit, en accord avec l’effet théorique positif de la lumière sur la respiration. L’application de cette nouvelle méthode lors d’une expérience testant les effets du brunissement sur le fonctionnement des communautés planctoniques de la baie d’Hopavågen a révélé un effet négatif du brunissement d’environ 30% sur la PPB et la R, associé à d’importants changements dans la concentration des pigments phytoplanctoniques liés à une acclimatation physiologique aux faibles conditions de lumières. Le réchauffement simulant les scénarios pour 2100 en Méditerranée a été testée lors de deux expériences de mésocosmes in situ au printemps et à l’automne 2018 à Thau. Ainsi, le réchauffement a augmenté µ et l du phytoplancton, estimés avec les données de fluorescence HF. Les estimations de µ et de l ont été comparées aux taux de croissance et de prédation obtenus via la technique des dilutions, mettant en évidence une bonne concordance entre les résultats obtenus, confirmant la robustesse des estimations obtenues avec les données HF, ceci malgré certaines différences entre les résultats de deux méthodes employées du fait que l, estimé avec les données HF, prend en compte la sédimentation, la mortalité par le broutage du mésozooplancton et par la lyse virale alors que les dilutions ne permettent d’estimer que le broutage du microzooplancton. Une expérience simulant une vague de chaleur a également été réalisée à Thau au printemps 2019. Les données HF ont mis en lumière un effet positif de la vague de chaleur sur la PPB, la R, µ et l qui s’est prolongé plusieurs jours après l’arrêt de la vague de chaleur, sauf pour µ. La vague de chaleur a basculé l’état trophique du système vers l’hétérotrophie et a favorisé les cyanobactéries au détriment des dinoflagellés, cependant la majorité des processus étudiés ont montré de bonnes résistance et récupération face à la vague de chaleur. Le réchauffement a induit des réponses contrastées du plancton de la lagune de Thau, basculant le système vers l’autotrophie ou l’hétérotrophie en fonction de la saison investiguée. La communauté de Thau a été plus résistante et a mieux récupéré face à un événement ponctuel du changement climatique que la communauté d’Hopavågen, potentiellement parce que la communauté planctonique de Thau a évolué au sein d’un environnement naturellement soumis aux fortes variations de température et/ou parce que le réchauffement est une perturbation moins drastique que le brunissement. Les méthodes établies dans la thèse représentent une approche novatrice afin d’obtenir des estimations fiables de processus planctoniques mettant en évidence sur les effets du changement climatique sur le fonctionnement des écosystèmes côtiers. De nombreuses perspectives s’ouvrent quant à la poursuite de ces travaux, en utilisant ces nouvelles méthodes pour étudier d’autres perturbations dans d’autres écosystèmesPlanktonic processes playing a key role in the fate of matter and global biogeochemical cycles, gross primary production (GPP), net community production (NCP) respiration (R), growth (µ) and loss (l) rates of phytoplankton were quantified using high-frequency (HF) data acquired by sensors immersed in in situ mesocosms during experiments simulating warming (Thau Lagoon) and brownification (Hopavågen Bay, Norway). A new method for estimating GPP, R and NCP was established using sensor data measuring dissolved O2 concentration from experiments in Thau lagoon. It was compared with an existing method using HF data and with the classical incubation technique (Winkler). It has the advantage of considering the variability in the coupling between day-night and dissolved O2 cycles and allowed to estimate a daytime respiration on average 41% higher than the nighttime one, in agreement with the positive theoretical effect of light on respiration. Application of this new method in an experiment testing the effects of brownification on planktonic community functioning in Hopavågen Bay revealed a negative effect of brownification of about 30% on GPP and R, associated with significant changes in phytoplankton pigment concentration related to physiological acclimation to low light conditions.The warming scenario for 2100 in the Mediterranean was tested in two in situ mesocosm experiments in spring and autumn 2018 in Thau lagoon. Warming increased phytoplankton’s µ and l, estimated with HF fluorescence data. The estimates of µ and l were compared to the growth and grazing rates obtained via the dilution technique, highlighting a good agreement between the two methods, confirming the robustness of the estimates obtained with the HF data, despite some differences between results due to the fact that l, estimated with the HF data, considers sedimentation, mesozooplankton grazing mortality and viral lysis while the dilutions only allow the estimation of microzooplankton grazing. An experiment simulating a heatwave was also carried out in Thau in spring 2019. The HF data showed a positive effect of the heat wave on GPP, R, µ and l that lasted for several days after the end of the heatwave, except for µ. The heatwave shifted the trophic state of the system towards heterotrophy and favored cyanobacteria at the expense of dinoflagellates, however most of the studied processes showed good resistance and recovery from the heatwave. Warming induced contrasting responses in Thau lagoon planktonic community, shifting the system towards autotrophy or heterotrophy depending on the investigated season. The community from Thau lagoon was more resilient and recovered better from a punctual climate change event than the community from Hopavågen, potentially because the planktonic community from Thau evolved in an environment naturally subject to strong temperature variations and/or because warming is a less drastic disturbance than brownification. The methods established in the thesis represent a novel approach to obtain reliable estimates of planktonic processes highlighting the effects of climate change on the functioning of coastal ecosystems. There are many perspectives to continue this work, using these new methods to study other disturbances in other ecosystem
Phytoplankton blooms initiation in coastal zones : the role temperature and biological interactions
No full textDans les écosystèmes marins des zones tempérées, la majeure partie de la production primaire annuelle est générée au printemps lors de phénomènes d’accumulation rapide de biomasse phytoplanctonique, appelés efflorescences, supportant la diversité et le fonctionnement de ces systèmes. Plusieurs mécanismes physico-chimiques et biologiques expliquant l’initiation des efflorescences phytoplanctoniques sont évoqués pour ces écosystèmes. En revanche pour les zones côtières peu profondes sous influence de forçages complexes, les mécanismes à la base de ce phénomène restent encore mal connus. L’objectif de cette thèse était donc d’identifier les facteurs contribuant à l’initiation des efflorescences phytoplanctoniques dans ces zones, notamment le rôle des forçages physico-chimiques et des interactions biologiques au sein du réseau microbien, mais également de tenter de comprendre les conséquences de l’élévation de la température sur ce fonctionnement dans le contexte du réchauffement climatique. Dans cette optique, un suivi à deux approches a été réalisé dans la lagune de Thau : un suivi in situ à haute fréquence (15 min) des paramètres hydrologiques, météorologiques et biologiques ; et un suivi hebdomadaire de l’abondance et la diversité de la communauté microbienne de l’hiver au printemps sur deux années consécutives, 2015 et 2016. En plus de ces suivis, une expérimentation en mésocosmes in situ a été réalisée au printemps 2018, simulant l’élévation de la température selon le scénario du réchauffement climatique attendu dans le futur, et en présence et absence du mésozooplancton afin d’identifier les effets directs du réchauffement et ceux indirects dus au zooplancton sur la dynamique, la composition pigmentaire et la succession du phytoplancton, avant, pendant et après une efflorescence phytoplanctonique. Une analyse basée sur les réseaux de corrélations entre 110 différents groupes/taxon/espèces observés a permis de mettre en évidence les interactions majeures au sein du réseau planctonique microbien. Pendant les périodes d’efflorescences les interactions de compétition intraguilde au sein du phytoplancton dominaient, tout comme les interactions mutualistes entre le phytoplancton et les bactéries hétérotrophes, suggérant un transfert de l’énergie basée à la fois sur la biomasse phytoplanctonique et bactérienne effectué par la prédation du microzooplancton. Pendant les épisodes sans efflorescence, les interactions entre les ciliés et les bactéries (bactérivorie) dominaient, suggérant un transfert de l’énergie basée essentiellement sur la biomasse bactérienne. Dans le même temps, les résultats obtenus par le suivi à haute fréquence ont permis de mettre en évidence le rôle prépondérant de l’augmentation de la température de l’eau, notamment à la sortie de l’hiver, dans l’initiation des efflorescences phytoplanctoniques. La combinaison entre le métabolisme du phytoplancton stimulé par l’augmentation de la température et la faible pression de broutage, permettrait l’accumulation de la biomasse phytoplanctonique à l’origine des efflorescences phytoplanctoniques. De plus, l’année 2016, avec l’hiver le plus chaud jamais enregistré, était caractérisée par une plus faible accumulation de la biomasse phytoplanctonique, une dominance du phytoplancton de plus petite taille au détriment des diatomées, et une dominance des interactions entre microorganismes de petite taille. Les résultats de l’expérimentation en mésocosmes in situ ont confirmé l’effet de l’élévation de la température dans la réduction de l’amplitude des efflorescences et de la favorisation du petit phytoplancton comme les petites algues vertes ainsi que des dinoflagellés au détriment des diatomées. De plus, ils ont permis de mettre en évidence que cette modification de l’amplitude et de la composition des efflorescences était principalement liée à un effet indirect sur le phytoplancton due à l’augmentation de la pression de broutage exercée par le zooplancton.In temperate marine ecosystems, the major part of the annual primary production is generated in spring during rapid phytoplankton biomass accumulation periods, called ‘blooms’, supporting the diversity and the functioning of these ecosystems. Several physical, chemical and biological mechanisms triggering the bloom initiation were evocated for these ecosystems. However, for shallow coastal zones, under the influence of complex environmental forcing factors, mechanisms triggering blooms are not well known. The objective of the present thesis was to identify and classify the forcing factors contributing to the bloom initiation in these zones, especially the role of physical and chemical forcing factors and biological interactions in the microbial network, but also to understand the consequences of the temperature elevation on this functioning in the global warming context.In this frame, a monitoring with a dual approach was carried out in Thau lagoon: a high frequency (15 min) in situ monitoring of hydrological , meteorological and biological parameters; and a weekly monitoring of the abundance of the microbial community (virus, bacteria, phytoplankton, heterotrophic flagellates and ciliates), and its diversity, with a particular look at phytoplankton. These monitoring were carried out from winter to spring in two consecutive years, 2015 and 2016. Besides these monitoring, an in situ mesocosm experiment was carried out during the 2018 spring to simulate the temperature elevation according to the global warming scenario, in the presence and the absence of mesozooplankton. The objective of this experiment was to identify the direct effect of warming and the indirect effect of the zooplankton on the phytoplankton dynamic, the pigment composition and succession, during the pre-bloom, bloom and post-bloom periods. A correlation network analysis between 110 various groups/taxa/species highlighted the major interactions characterizing the microbial interaction network during the bloom and the non-bloom periods and the differences between these two years. During the bloom periods, intraguild phytoplankton competition and mutualism between phytoplankton and heterotrophic bacteria dominated the microbial food web. This suggested an energy transfer based on both bacterial and phytoplanktonic biomass, through the microzooplankton predation. During the non-bloom periods, interaction between ciliates and heterotrophic bacteria (bacterivory) dominated, suggesting an energy transfer mainly based on bacterial biomass. Besides, the high frequency monitoring highlighted the predominant role of the water temperature increase, especially during the early spring, in the initiation of the phytoplankton blooms. The combination between the phytoplankton metabolism stimulated by the temperature increase and the low grazing pressure triggered the phytoplankton biomass accumulation starting the blooms. Furthermore, 2016 year, with the warmer winter recorded in France (Meteofrance), was characterized by a weaker phytoplankton biomass accumulation during the early spring, a dominance of the small phytoplankton at the expanse of diatoms, and a dominance of interactions between small size microorganisms. The mesocosm experiment confirmed the role of the temperature elevation on the bloom amplitude reduction (diminution of 50% of the chlorophyll a concentration) and the promotion of small phytoplankton such as small green algae and dinoflagellates, at the expanse of diatoms. This amplitude and composition modification of phytoplankton blooms was mainly due to the indirect effect of the zooplankton grazing increase under warming. Furthermore, the results underlined that it was microzooplankton which mainly controlled the phytoplankton dynamic and biomass and the mesozooplankton was mainly accomplished the role of the secondary consumer in this system
Role of protozooplankton and virioplankton on the bacterioplankton and phytoplankton control in Mediterranean coastal water.
No full textCe travail de thèse focalise sur le fonctionnement du réseau microbien de la lagune de Thau à travers une approche « Réseau » ayant permis l’étude simultanée de l’ensemble des groupes microbiens (21 groupes) des virus au microzooplancton. La croissance et la mortalité des micro-organismes ont été étudiées expérimentalement lors de plusieurs saisons puis d’une étude en mésocosme. Nous avons déterminé les proportions de mortalité dont sont responsables le microzooplancton et les virus au travers de la lyse virale. Un suivi in situ puis en mésocosme dans la lagune de Thau nous a permis d'observer la réponse des composantes du réseau microbien à un forçage typiquement Méditerranéen, la crue.Il apparait que les bactéries hétérotrophes ont les plus fortes croissances allant jusqu’à 2,18 jour-1. La croissance pour divers groupes pico- et nano-phytoplanctoniques était inférieure à 1,5 jour-1. La cause majeure de mortalité des différents groupes de micro-organismes étudiés est la prédation du microzooplancton (> 90% en moyenne), tandis que la lyse virale semble être un processus sporadique et nettement moins important. Le fait que les taux de prédation observés soient très proches des taux de croissance de différents micro-organismes suggère que le réseau microbien étudié présente une forte efficacité de transfert de la biomasse vers les niveaux trophiques supérieurs.Dans ce contexte, la crue provoque à court terme une diminution de la croissance microbienne et du broutage, alors qu’elle déclenche la lyse virale chez certains groupes. Cependant, la réactivité de ce réseau permet un rétablissement rapide indiquant une forte capacité de résilience de ce système.The aims of this thesis work were to shed new lights on the functioning of the microbial food web (MFW) in the Thau coastal lagoon through a “global approach” that permit us to study simultaneously the entire MFW components (21 groups) from viruses to microzooplankton. Growth and mortality of microorganisms were studied experimentally along seasons and during a mesocosm experiment. We particularly focus on mortality due to microzooplankton (<200µm) grazing and viral lysis. Responses of the different components of the MFW under a typical Mediterranean forcing, flash flood, was also studied during an in situ monitoring and a mesocosm experiment in the Thau Lagoon.In conclusion, it appears that heterotrophic bacteria show the highest growth rates (until 2.18 day-1). Growth rates of pico- and nanophytolankton groups were always lower than 1.5 day-1. The major cause of mortality of the different group studied, reaching on average 90%, was due to the predation by the microzooplankton. Mortality due to viral lysis appeared to be a “sporadic processes”, less important than microzooplankton grazing indeed. In addition, the observed grazing rates or bacterivory were close to growth rates of microorganisms, suggesting an efficient trophic transfer of the microbial biomass towards higher trophic levels.River flash flood; an important forcing in the Mediterranean coastal zone; triggered on a short time scale, a decrease in growth and grazing rates of microorganisms whereas viral lysis was enhanced. However, the important dynamics of this studied MFW allowed the rapid reestablishment of growth and grazing rates, indicating a strong resilience capability of this system
Effects of warming on growth and grazing rates of phytoplanktonic and bacterial communities in coastal Mediterranean waters : experimental approach using in situ mesocosms and ombination with the acidification
No full textLe phytoplankton et le bactérioplancton sont des groupes fonctionnels majeurs à la base des réseaux trophiques microbiens, produisant de la biomasse de carbone qui est ensuite transférée par les prédateurs vers des niveaux trophiques supérieurs. Le phytoplancton et le bactérioplancton sont naturellement soumis à des forçages environnementaux, tels que le réchauffement des eaux de surface dû au changement climatique. La température étant un facteur déterminant des processus métaboliques, son augmentation peut impacter les organismes planctoniques que ce soit à l’échelle des individus ou des communautés.L’objectif général de cette thèse s’inscrit dans ce contexte, visant à déterminer les effets de l’augmentation de la température sur les traits physiologiques et écologiques du phytoplancton et du bactérioplancton, tels que leurs taux de croissance et leurs taux de mortalité par prédation. Cet objectif vise également à déterminer si l’augmentation de la température modifie le bilan de biomasse produite et transférée dans le réseau trophique. Le réchauffement des eaux marines pouvant être un concomitant avec le phénomène d’acidification, les réponses des communautés phytoplanctoniques et bactériennes face à ces perturbations combinées ou non ont aussi été étudiées.Pour atteindre cet objectif, les travaux de cette thèse se basent sur une approche expérimentale en mésocosmes in situ. Cette thèse s’appuie sur trois expériences en mésocosmes in situ réalisées dans la lagune de Thau en 2012 et 2018 pendant des périodes printanières et automnales. Pour chacune de ces expériences, une augmentation de la température de l’eau des mésocosmes de 3°C a été réalisée, simulant un scenario de réchauffement de la Méditerranée en 2100 (GIEC, 2014). Les taux de croissance et de mortalité par prédation de groupes phytoplanctoniques et bactériens analysés par cytométrie en flux ont été estimés à plusieurs reprises lors des trois expériences, grâce à la méthode de dilution. Dans le cadre de l’expérience réalisée en 2012, une simulation du phénomène d’acidification a également été réalisée, via l’augmentation de la pression partielle de CO2 (pCO2) de l’eau de 400 ppm et la diminution du pH de 0,3 unité.Ces travaux de thèse ont mis en évidence que l’augmentation de la température stimulait le métabolisme de la plupart des groupes phytoplanctoniques et bactériens, en augmentant leur taux de croissance. Cependant une diminution de ces taux de croissance a aussi été reportée pour certains groupes aussi bien phytoplanctoniques que bactériens, ce qui suggère que la température pourrait induire des compétitions pour l’assimilation de nutriments, diminuant occasionnellement les taux de croissances planctoniques. Les analyses des taux de prédation ont également démontré que le réchauffement augmentait la mortalité par prédation du phytoplancton et des bactéries, potentiellement via une stimulation du métabolisme de leurs prédateurs respectifs. Cependant, des taux de prédation plus faibles ont aussi été reporté, ce qui s’expliquerait par de potentielles cascades trophiques, induites ou intensifiées par un changement des interactions entre prédateurs de haut niveaux trophiques, sous l’effet du réchauffement. Les travaux de cette thèse, mettent également en lumière que l’augmentation de la température, induisait des effets similaires sur les taux de croissance et de prédation du phytoplancton et des bactéries lorsqu’elle était combinée ou non à l’augmentation de la pCO2, suggérant l’intervention de mécanismes de réponse semblables face à des stress multiples.Cette thèse met en évidence que l’augmentation de la température induit des effets positifs directs sur le métabolisme des organismes planctoniques, augmentant les taux de croissance et de mortalité par prédation du phytoplancton et des bactéries, mais elle induit aussi des effets indirects impliquant des interactions biologiques et résultant en une diminution de ces taux.Phytoplancton and bacterioplankton are essential functional groups at the basis of microbial food web, producing carbon biomass, which is then transferred by predators toward higher trophic levels. Phytoplankton and bacterioplankton are naturally subject to environmental forcings, such as the warming of surface waters related to climate change. As temperature is a determining factor in metabolic processes, its increase can affect plankton, whether at the individual or community level.The main objective of this thesis lie within this context to determine the effects of the increase in temperature on the physiological and ecological traits of phytoplankton and bacterioplankton, such as their growth rate and grazing mortality rate. This thesis also aims to determine how the increase in temperature affect the balance of biomass produced and transferred into the food web. As warming of the marine waters may be a concomitant with the acidification process, the response of phytoplankton and bacterial communities under individual or both perturbations, were also investigated.In order to achieve this objective, this thesis is based on an experimental approach using in situ mesocosms. One advantage of this approach is to be able to study from a holistic point of view the responses of planktonic communities in conditions close to natural environment, while being able to induce one or several perturbations. This thesis presents the results of three mesocosms experiments carried out in Thau lagoon in 2012 and 2018 in spring and fall. For each of these experiments, warmed treatment was realized by increasing the water temperature of the mesocosms by 3 ° C, simulating a warming scenario of the Mediterranean in 2100 (IPCC, 2014). The growth and grazing rates on phytoplankton and bacteria groups, analyzed through flow cytometry were estimated at several occasions during the three experiments, using the dilution method. Phytoplankton and bacterial carbon biomass production and transfer were then estimated from both rates to evaluate the balance in carbon biomass under warming. During the experiment in 2012, acidification was also simulated in the mesocosms, by increasing the partial pressure of CO2 (pCO2) in the water by 400 ppm (i.e. a final pressure of 700-800 ppm) and decreasing pH by 0.3 units.The results of this thesis revealed that the increase in temperature stimulated the metabolism of most phytoplankton and bacteria groups, by increasing their growth rates. However, decrease in these growth rates were also reported occasionally for both phytoplankton and bacteria, suggesting that warming could induced stronger competitions for the assimilation of nutrients, thus explaining the decrease in growth rates of certain functional groups. Investigating grazing rates also demonstrated that warming increased grazing mortality of phytoplankton and bacteria, potentially by stimulating their respective predators metabolism. However, these grazing rates were occasionally lower, which could be explained by potential trophic cascades, induced or intensified by a change in the interactions with predators from higher trophic level under warming. This thesis also highlighted that, phytoplankton and bacteria responses in terms of growth and grazing mortality rates were similar under either individually or combined increased temperature and pCO2, suggesting similar response mechanisms under multiple stressors.In general, this thesis underlines the interest of the in situ mesocosm approach to investigate, through a holistic vision, natural plankton assemblages, and their responses to environmental forcings. It also highlights that increase in the temperature induced directs positives effects on planktonic organisms metabolisms, increasing their growth rates, and it also induced indirect effects implying biological interactions and resulting in lower rates
Erratum: Immunogenicity, antigenicity and epitope mapping of Salmonella InvH protein: An in silico study
No full textThere was an error in the author list of the published article.
Two authors (T Hashempour, Z Hasanshahi) requested to remove from the authors lists. After obtaining the agreement of the authors and the corresponding author, Editor-in-Chief accept the corrections as listed below.
The correct author list is:
Behzad Dehghani, Iraj Rasooli
We apologize for any inconvenience this may have caused.
Erratum for:
Immunogenicity, antigenicity and epitope mapping of Salmonella InvH protein: An in silico study
B Dehghani, T Hashempour, Z Hasanshahi, I Rasooli
J Curr Biomed Rep. 2020; 1(1): 9-16
Variations spatiales et temporelles du plancton dans les eaux côtières européennes : analyse et comparaison de séries temporelles de zooplancton
No full textLe changement climatique est incontestable et affecte les océans. L'observation à long terme d'indicateurs comme le plancton peut permettre l'étude de ces changements. Le suivi du plancton dans les eaux côtières d'Europe représente une source de données importante actuellement sous-exploitée et sur laquelle cette étude est basée. Des outils analytiques ont d'abord été conçus pour résoudre des divergences taxonomiques entre les données et pour réaliser l'analyse temporelle. L'étude du plancton à L4 de 1998 à 2007 révèle de profonds changements dans la composition phytoplanctonique des blooms de printemps et d'automne, et des variations à long terme dans l'abondance des taxa dominants du zooplancton. Le phytoplancton gouverne la succession saisonnière des larves méroplanctoniques. Les changements de température de surface et de vent contrôlent les variations temporelles des communautés planctoniques. Les variations spatio-temporelles du zooplancton ont été comparées à 4 sites de 1998 à 2007 : Ston (Mer du Nord), L4 (Manche), MC (Mer Tyrrhénienne ), et C1 (Mer Adriatique). La structure des communautés est globalement stable, la saisonnalité étant la principale source de variabilité à long terme. La chlorophylle a et le vent expliquent les variations de la communauté zooplanctonique à Ston et L4 alors que c'est la température à MC et C1. Cette étude confirme l'extrême adaptabilité des communautés zooplanctoniques à un environnement variable. Elle souligne l'importance de facteurs tels que taxonomie et échelle temporelle pour l'analyse de séries, et la nécessité de maintenir les séries à long terme pour le suivi de futurs changements dans le contexte du changement climatique.Climate change is unequivocal and dramatic changes are under way in the world's oceans. Long-term observations of indicators such as plankton can provide a better understanding of these changes. Considerable efforts have been made to monitor plankton in European coastal waters and have produced a large amount of datasets yet to be fully exploited. Analytic tools were first developed to solve taxonomic discrepancies in datasets and for temporal analyses. Time series analysis of plankton at L4 from 1988 to 2007 reveals profound changes in the composition of the spring and autumn phytoplankton blooms, and long-term variations in abundance of the dominant zooplankton taxa. Phytoplankton is driving the seasonal succession of meroplanktonic larvae. Changes in sea surface temperature and wind conditions control temporal patterns of plankton communities. Spatio-temporal patterns of zooplankton are compared at 4 sites: Ston (northern North Sea), L4 (wes tern English Channel), MC (Tyrrhenian Sea), and C1 (Adriatic Sea) from 1998 to 2007. The communities structure is on average stable and seasonal variations are the main source of long-term variability. Chlorophyll a and wind are responsible for the community patterns observed at Ston and L4 whereas temperature is the main driver at MC and C1. This study supports evidences of the extreme flexibility of zooplankton communities in adjusting to a variable environment. We highlighted the importance of factors such as taxonomy and temporal scale on time series analysis, and the necessity of maintaining long-term series to monitor future changes in the context of climate change
Impact of storms and floods on Mediterranean coastal marine ecosystems. Approach by coupled hydrodynamic-biogeochemical modeling.
No full textLes milieux côtiers, dont les lagunes côtières, sont à l’interface entre le continent et la zone hauturière. Ils font partie des zones les plus riches en terme de productivité biologique. Cette position d’interface engendre une variabilité importante des variables physico-chimiques (p. ex. la température, la concentration en nutriments) et biologiques, influençant le fonctionnement de ces écosystèmes. De plus, dans un contexte de changement climatique global, cette variabilité pourrait être accentuée, en particulier par des événements extrêmes tels que les événements de tempêtes et de crues. Il est donc indispensable de développer des études scientifiques pluridisciplinaires sur ces milieux marins côtiers afin de mieux appréhender les variabilités naturelles de ce système d’une part, et d’autre part quantifier la tendance et l’amplitude des modifications liées aux changements environnementaux à moyen et long terme.Dans cette thèse, l’impact des événements de tempêtes et de crues sur les écosystèmes marins côtiers en Méditerranée a été étudié sur une zone littorale particulière : la lagune de Thau (Sète, France) et son avant-côte. L’impact d’une potentielle modification de ces événements hydro-météorologiques intenses sur ces mêmes écosystèmes a aussi été étudié, en lien avec le changement climatique. Pour répondre à cette problématique principale, nous avons proposé une approche par modélisation 3D couplée hydrodynamique-biogéochimie (SYMPHONIE - ECO3M-S) décrivant l’évolution des variables physico-chimiques sur le littoral (courants, pression, niveau d’eau, température, salinité, etc.) et biogéochimiques (biomasse des micro-organismes marins, matière particulaire et dissoute, sédiment).Le modèle ECO3M-S a d’abord été adapté à la lagune de Thau, lieu privilégié pour les activités ostréicoles, en intégrant le forçage par les huîtres sur les compartiments trophiques inférieurs (zooplancton, phytoplancton et bactéries), mettant en évidence un impact négatif sur le phytoplancton (filtration) et favorisant les bactéries. Ensuite, une première expérience de modélisation 3D a été effectuée sur l’épisode cévenol de novembre 2008, validant la démarche suivie et donnant une première analyse de l’impact court terme de ce type d’événements sur l’écosystème étudié. Malgré les apports fluviaux importants dans la lagune de Thau, la biomasse du phytoplancton n’augmente pas durant cet événement, en raison d’une possible limitation par la lumière et par la température de l’eau. Ceci met en avant des effets contradictoires de ces événements sur les écosystèmes. Une période plus longue (2015 - 2016) a été envisagée ensuite, comprenant plusieurs événements intenses, afin d’évaluer un impact à moyen et long terme. Cette modélisation a été validée à l’aide d’observations in situ et des tests statistiques ont été réalisés. Enfin, l’impact de différents scénarii de modification des événements extrêmes sur le bilan biogéochimique de la lagune de Thau et de son avant-côte a été quantifié. A court terme, Les bilans biogéochimiques et la biomasse des micro-organismes est nettement modifiée par les événements. A long terme, le système montre une certaine résilience aux modifications des forçages environnementaux, même si des écarts persistent une année après les événements extrêmes. Ceci est relié à une inertie différente des processus biogéochimiques s’établissant au sein de la colonne d’eau et du compartiment sédimentaire.Ce travail de thèse apporte une meilleure compréhension de l’impact à court, moyen et long terme des événements de tempêtes et de crues sur les écosystèmes marins côtiers, donnant de premières pistes concernant l’impact d’une potentielle modification future de ces événements sur l’évolution biogéochimique du littoral méditerranéen.Coastal environments, including coastal lagoons, at the interface between land and sea, often display a rich biological productivity. This unique position creates significant variability of the physical, chemical (e.g., temperature, nutrient concentration) and biological variables, thus influencing how these ecosystems function. In the context of global climate change, widely accepted by the scientific community, this variability could be amplified particularly by extreme intense events such as storm and flood events. It is therefore essential to develop multidisciplinary scientific studies on these coastal marine environments in order to better understand the natural variabilities of this system. Additionally, it is needed to quantify the trend and magnitude of the variability associated with medium and long-term environmental changes.In this thesis, the impact of storm and flood episodes on Mediterranean coastal marine ecosystems was studied on a particular coastal zone: the Thau lagoon (Sète, France) and its nearshore. In addition, the impact of a potential modification of these intense hydro-meteorological events, in relation with climate change, on these same ecosystems was also studied. To answer the main objective, a 3D coupled hydrodynamic-biogeochemistry modeling approach (SYMPHONY - ECO3M-S) was used, describing the evolution of physical and chemical variables (currents, pressure, water level, temperature, salinity, etc.), and biogeochemical variables (biomass of marine micro-organisms, particulate and dissolved matter, sediment).The ECO3M-S model was first adapted to the Thau lagoon, a privileged location for oyster farming activities, by integrating the forcing by oyster on the lower trophic compartments (zooplankton, phytoplankton and bacteria), showing a negative impact on phytoplankton (filtration) and promoting bacteria. Then, a first 3D modeling experiment was performed on the “cevenol” episode of November 2008, validating the approach followed and giving a first analysis of the short-term impact of this type of event on the studied ecosystem. Despite significant river inputs into Thau Lagoon, phytoplankton biomass did not increase during this event, due to possible light and water temperature limitations. The results highlights contradictory effects of these events on the ecosystem functioning. A longer period (2015 - 2016) was then considered, including several intense events, to assess a medium- and long-term impact. The modelling results was validated using in situ observations and statistical tests were performed. Finally, the impact of different scenarios of a modification of extreme events on the biogeochemical balance of the Thau Lagoon and its nearshore was quantified. In the short term, the biogeochemical balances and biomass of micro-organisms were significantly affected by intense events. In the long term, the system showed a good resilience to the modification of environmental forcings, even if differences persist one year after extreme events. This was linked to different inertia of the biogeochemical processes within the water column and the sedimentary compartment.This thesis provides a better understanding of the short, medium and long-term impact of storm and flood events on Mediterranean coastal marine ecosystems. In addition, this thesis shows the possible impact of a potential future modification of intense events on the biogeochemical evolution of the North-Western Mediterranean
Correction to:Value of 2-[18F]FDG-PET/CT in identifying immune-related adverse events in patients with melanoma or non-small cell lung cancer: a systematic scoping review (Clinical and Translational Imaging, (2024), 12, 2, (187-195), 10.1007/s40336-024-00618-3)
No full textIn this article the author name Mohammad Naghavi-Behzad was incorrectly written as Mohammad Naghavi-Bezhad. The original article has been corrected.</p
Complementary support for the new ecological concept of ‘bacterial independence on contemporary phytoplankton production’ in oceanic waters
No full textInternational audienc
Optimizing parallel I/O performance of HPC applications
No full textParallel I/O is an essential component of modern High Performance Computing (HPC). Obtaining good I/O performance for a broad range of applications on diverse HPC platforms is a major challenge, in part because of complex inter-dependencies between I/O middleware and hardware. The parallel file system and I/O middleware layers all offer optimization parameters that can, in theory, result in better I/O performance. Unfortunately, the right combination of parameters is highly dependent on the application, HPC platform, and problem size/concurrency. Scientific application developers do not have the time or expertise to take on the substantial burden of identifying good parameters for each problem configuration. They resort to using system defaults, a choice that frequently results in poor I/O performance. We expect this problem to be compounded on exascale class machines, which will likely have a deeper software stack with hierarchically arranged hardware resources.
We present a line of solution to this problem containing an autotuning system for optimizing I/O performance, I/O performance modeling, I/O tuning, I/O kernel generation, and I/O patterns. We demonstrate the value of these solution across platforms, applications, and at scale.Submission published under a 24 month embargo labeled 'U of I Access', the embargo will last until 2017-12-01The student, Babak Behzad, accepted the attached license on 2015-11-20 at 13:31.The student, Babak Behzad, submitted this Dissertation for approval on 2015-11-20 at 13:45.This Dissertation was approved for publication on 2015-11-23 at 13:41.DSpace SAF Submission Ingestion Package generated from Vireo submission #8816 on 2016-03-02 at 14:06:01Made available in DSpace on 2016-03-02T20:23:36Z (GMT). No. of bitstreams: 4
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