Sujet de stage Master Recherche
Janvier-Juin 2025
Analyse des couches denses et des migrations nycthémérales du zooplancton en zone frontale.
Analyse des données de la campagne BIOSWOT-MED.
Responsables du stage :
Léo Berline (MIO), leo.berline@univ-amu.fr, 04 86 09 06 33
Mark Ohman (Scripps Institution of Oceanography, University of California San Diego)
Sven Gastauer (Thünen Institute of Sea Fisheries, 27572, Bremerhaven, Germany)
François Carlotti (MIO)
Lieu du stage :
Institut Méditerranéen d’Océanologie (MIO), Luminy, Marseille, https://www.mio.osupytheas.fr/fr/
Résumé du sujet :
L’objectif de ce stage est d’analyser les distributions de zooplancton estimées avec (1) des filets à plancton ayant échantillonnés différentes couches verticales, (2) des données acoustiques le long de la route du navire (Simrad EK60), dans les fréquences permettant d’observer les signatures du micronecton et du zooplancton sur la verticale et leur mouvement jour – nuit dans la colonne d’eau, (3) des données du Zooglider, planeur équipé d’un système d’imagerie par ombres portées, et d’un capteur acoustique aux fréquences adaptées au zooplancton.
Ces données ont été acquises lors de la campagne BIOSWOT-MED (20-avril-15 mai 2023), qui a eu lieu en Méditerranée, au nord-est des Baléares. Elle était associée à la mission satellite SWOT (Surface Water and Ocean Topography) permettant de suivre des structures océaniques fines, telles que des cyclones et anticyclones de méso-échelle et des zones de fronts. Lors de la campagne BIOSWOT-Med, on a pu ainsi échantillonner finement une structure frontale séparant deux masses d’eaux.
L’originalité du projet de master est d’associer des observations de la structure de taille et des principaux groupes fonctionnels du zooplancton obtenues par échantillonnage de filets avec des données d’imagerie et acoustique (du bateau et du zooglider) permettant de déduire les distributions verticales fines de ces biomasses.
Le sujet portera sur l’analyse des processus d’agrégations denses (« thin layers ») et des patterns de migrations nycthémérales du zooplancton dans les différentes masses d’eaux bordant la zone frontale.
Ces analyses contribueront aux questions scientifiques suivantes :
– Peut-on identifier des patterns de migrations nycthémérales du zooplancton, aux niveaux écologiques d’espèces/genres et de groupes fonctionnels de zooplancton, dans les 400 m supérieurs, en relation avec le phytoplancton et la neige marine (données filet et zooglider) ?
– Comment ces migrations nycthémérales du zooplancton varient-elles d’une région à l’autre, de part et d’autre du front ?
– Comment ces migrations nycthémérales du zooplancton varient-elles par rapport aux patterns de migrations du micronecton observés à partir des données acoustiques de l’échosondeur de coque,
Les différentes étapes du stage consisteront en :
(1) Utiliser les données d’imagerie (Zooscan) pour comparer les densités et biovolumes d’espèces (ou genres) et de groupes fonctionnels de zooplancton intégrés sur des couches similaires (0-100m ; 100-200m ; 200m-400m). Etudier à partir des données jours-nuits les potentiels mouvements migratoires des organismes. Analyser ces données en lien avec les profils acoustiques obtenus avec l’échosondeur à 38 et 200 kHz.
(2) Traiter et utiliser les données du Zooglider : imagerie et profils acoustiques pour définir les ‘Thin Layers’ du zooplancton et leurs liens avec la structure hydrographique dans la région.
Ces analyses s’appuieront sur un ensemble des données physiques (CTD) et biogéochimiques (Chl, nutriments, …) obtenues lors de la campagne.
Profil de l’étudiant
Intéressé par la dynamique de l’écosystème pélagique. Goût pour l’analyse de données biologiques et physiques et les processus de couplage physique-biologie. Capacité à coder avec un langage de programmation (R, Matlab, Python, …). Capacité à dialoguer en anglais lors de réunions de travail.
Compétences acquises pendant le stage
Démarche scientifique, analyse de données multivariées, connaissance des capteurs récents de comptage du plancton, acoustique, distribution en taille du plancton.
Durée du stage : 6 mois
Gratification : environ 600 euros/mois
Bibliographie :
Andersen, V., Devey, C., Gubanova, A., Picheral, M., Melnikov, V., Tsarin, S., Prieur, L. (2004). Vertical distributions of zooplankton across the Almeria–Oran frontal zone (Mediterranean Sea), Journal of Plankton Research, Volume 26, Issue 3, March 2004, Pages 275–293, https://doi.org/10.1093/plankt/fbh036
Andersen, V., Gubanova, A., Nival, P., Ruellet, T. (2001). Zooplankton Community During the Transition from Spring Bloom to Oligotrophy in the Open NW Mediterranean and Effects of Wind Events. 2. Vertical Distributions and Migrations, Journal of Plankton Research, Volume 23, Issue 3, March 2001, Pages 243–261, https://doi.org/10.1093/plankt/23.3.243.
Duranson, M. (2024). Structure des communautés du zooplancton en zone frontale. Analyse des données de la campagne BIOSWOT-MED. Rapport de Master Sciences de la Mer, Parcours : Océanographie Biologique et Ecologie Marine, Aix-Marseille Université / OSU Pytheas, 41 p.
Gastauer S, Nickels CF, Ohman MD (2022) Body size- and season-dependent diel vertical migration of mesozooplankton resolved acoustically in the San Diego Trough. Limnol Oceanogr 67(2):300-313, DOI:10.1002/lno.11993
Gastauer S, Ohman MD., (2024) Resolving abrupt frontal gradients in zooplankton community composition and marine snow fields with an autonomous Zooglider. Limnol Oceanogr: Online First, Jul 2024, DOI:10.1002/lno.12642
Lévy, M., Franks, P. J. S., Smith K.S. (2018). The role of submesoscale currents in structuring marine ecosystems. Nature Communications, 2018, 9 (1), pp.4758. DOI: 10.1038/s41467-018-07059-3.
Mangolte, I., Lévy, M., Haëck, C., and Ohman, M. D.(2023). Sub-frontal niches of plankton communities driven by transport and trophic interactions at ocean fronts, Biogeosciences, 20, 3273–3299, https://doi.org/10.5194/bg-20-3273-2023, 2023.
Ohman, M. D., R. E. Davis, J. T. Sherman, K. R. Grindley, B. M. Whitmore, C. F. Nickels, and J. S. Ellen. 2018. Zooglider: An autonomous vehicle for optical and acoustic sensing of zooplankton. Limnol. Oceanogr. Methods 17: 69–86. doi:10.1002/lom3.10301
Powell, J. R., & Ohman, M. D. (2015). Changes in zooplankton habitat, behavior, and acoustic scattering characteristics across glider-resolved fronts in the Southern California Current System. Progress in Oceanography, 134, 77-92. DOI: 10.1016/j.pocean.2014.12.011
Whitmore, B. M. and Ohman, M. D. (2021). Zooglider-measured association of zooplankton with the fine-scale vertical prey field. Limnol. Oceanogr., 66(10):3811–3827. DOI: 10.1002/lno.12642
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