Impact du changement climatique sur les performances reproductives de l’étoile de mer corallivore Acanthaster sp. - Archive ouverte HAL Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2021

Impact du changement climatique sur les performances reproductives de l’étoile de mer corallivore Acanthaster sp.

Impact of climate change on the reproductive performance of the corallivorous starfish Acanthaster sp.

(1)
1

Résumé

Outbreaks of the coral-eating starfish Acanthaster sp. represent one of the most severe threats to coral reefs in the Indo-Pacific zone. Despite significant research efforts over the last three decades, the factors behind the initiation of these outbreaks remain poorly understood. Recent work proposes that processes related to climate change, notably ocean warming and acidification, could favour certain life stages in particular the pelagic larval phase, which is considered a bottleneck for population dynamics. In this context, we studied the effects of ocean warming and acidification predicted by the end of the century according to the classical IPCC business-as-usual scenario (+2°C; pH 7.75) on the reproductive performances of acanthasters after exposing the adults to different conditions. The reproductions were carried out in vitro before studying the following biological processes from fertilization to the final larval stages. Replicating the experiments two years in a row made it possible to specify the optimal reproduction period in New Caledonia, which seems to be in December when the water temperature exceeds 26°C. Our results showed that future modifications of the physico-chemical parameters of the water could have contrasting effects according to the life stages and especially according to the seasonality of reproduction. As one moves away from the optimal reproduction period, the effects become particularly deleterious, with a fertilization success divided by three under heated conditions, associated with an increase in mortality (+25%) as well as in the abnormality rate (up to 100%) of the larvae under acidified conditions. Our results suggest that global warming could lead to an advancement of the breeding period of acanthasters, then a lengthening to approach the period observed at lower latitudes. On the other hand, during the optimal breeding period, we observed weak to moderate effects of temperature on eggs, RGS, fertilization rates, and size of early larval stages. We also showed that all larvae were consistently larger in acidified treatments, regardless of larval stage. In addition, we detected delays in larval development caused by temperature and pH, which could result in a lengthening of the larval cycle in nature, associated with a decrease in the number of recruits. Nevertheless, no significant mortality was shown on larvae resulting from breeding during the optimal period, suggesting possible acclimation of adults to future conditions. Adding an acclimation phase to modified temperature and pH conditions had never been done on acanthasters, and the differences in results between the doctoral project and previous studies that omitted this phase underline its importance for future work. Although our work was carried out over a specific period of time under controlled conditions, which are different from natural conditions, it seems that the acanthasters acclimatized to the modified conditions and produced resistant larvae. Since climate change is a slow phenomenon, it is very likely that acanthasters will acclimatize to future conditions and that population dynamics will not be affected. Our work has increased knowledge of the effects of climate change on acanthasters and clarified the optimal breeding period in New Caledonia.
Les infestations des étoiles de mer corallivores du genre Acanthaster représentent une des menaces les plus importantes qui pèsent actuellement sur les récifs coralliens de la zone Indopacifique. En dépit d’efforts de recherche conséquents ces trois dernières décennies, les facteurs d’initiation de ces infestations restent méconnus. Des travaux récents proposent que les processus liés au changement climatique, notamment le réchauffement et l’acidification des océans, pourraient favoriser certains stades de vie des acanthasters, en particulier la phase larvaire pélagique qui est considérée comme un goulot d’étranglement pour la dynamique des populations. Dans ce contexte, nous avons étudié les effets du réchauffement et de l’acidification des océans prévus d’ici la fin du siècle suivant le scénario classique business-as-usual du GIEC (+2 °C ; pH 7,75) sur les performances de reproduction des acanthasters après les avoir acclimaté aux différentes conditions. Les reproductions in vitro ont été effectuées avant d’étudier les processus biologiques suivants, de la fertilisation aux derniers stades larvaires. Répliquer les expériences deux années consécutives a permis de préciser la période optimale de reproduction en Nouvelle-Calédonie, qui semble se situer en décembre quand la température de l’eau dépasse 26 °C. Nos résultats ont montré que les futures modifications des paramètres physico-chimiques de l’eau pourraient avoir des effets contrastés suivant les stades de vie et surtout suivant la saisonnalité de reproduction. A mesure que l’on s’éloigne de la période de reproduction optimale, les effets deviennent particulièrement néfastes, avec un succès de fertilisation divisé par trois dans les conditions chauffées, associé à une augmentation de la mortalité (+25%) ainsi que du taux d’anormalité (jusqu’à 100%) des larves dans les conditions acidifiées. Nos résultats suggèrent que le réchauffement climatique pourrait entrainer un avancement de la période de reproduction des acanthasters, puis un allongement pour se rapprocher de la période observée aux latitudes plus basses. En revanche, lors de la période optimale de reproduction, nous avons observé des effets faibles à modérés de la température sur les œufs, les RGS, les taux de fertilisation, et la taille des premiers stades larvaires. Nous avons aussi montré que toutes les larves étaient systématiquement plus grandes dans les traitements acidifiés, quel que soit le stade larvaire. De plus, nous avons détecté des retards de développement larvaire provoqués par la température et par le pH, qui pourraient se traduire par un allongement du cycle larvaire dans la nature, associé avec une diminution du nombre de recrues. Néanmoins, aucune mortalité significative n’a été montrée sur les larves issues des reproductions faites en période optimale, suggérant une possible acclimatation des adultes aux conditions futures. Ajouter une phase d’acclimatation à des conditions modifiées de température et de pH n’avait jamais été fait sur les acanthasters, et les différences de résultats entre le projet doctoral et les études précédentes ayant omis cette phase d’acclimatation soulignent l’importance de cette phase pour de futurs travaux. Bien que nos travaux aient été réalisés sur une période spécifique dans des conditions contrôlées, qui sont différentes des conditions naturelles, il semble que les acanthasters se soient acclimaté aux conditions modifiées et ont produit des larves résistantes. Le changement climatique étant un phénomène lent, il est très probable que les acanthasters s’acclimatent aux conditions futures et que la dynamique des populations ne soit pas affectée. Nos travaux ont permis d’augmenter les connaissances des effets du changement climatique sur les acanthasters et de préciser la période optimale de reproduction en Nouvelle-Calédonie.
Fichier principal
Vignette du fichier
These2021ThomasHue_VF.pdf (7.96 Mo) Télécharger le fichier
Origine : Fichiers produits par l'(les) auteur(s)

Dates et versions

tel-03666967 , version 1 (13-05-2022)

Identifiants

  • HAL Id : tel-03666967 , version 1

Citer

Thomas Hue. Impact of climate change on the reproductive performance of the corallivorous starfish Acanthaster sp.. Bioclimatologie. Université de la Nouvelle-Calédonie, 2021. Français. ⟨NNT : 2021NCAL0008⟩. ⟨tel-03666967⟩

Collections

UNC THESES-UNC
45 Consultations
29 Téléchargements

Partager

Gmail Facebook Twitter LinkedIn More