Variabilités spatiale et temporelle de la ressource trophique pour l’huître perlière : approche par télédétection sur trois atolls
Sujet de stage Master 2
Durée : 5 à 6 mois. Rémunéré environ 600 €/mois
Date de début de stage souhaitée : entre janvier et mars 2025
Localisation : UMR 8187 LOG Wimereux
Encadrement : Sébastien Lefebvre (PR, UMR LOG), Charles Verpoorter (MC, UMR LOG), Serge Andréfouët (DR UMR Entropie)
Collaborations : Thomas Trophime (DRM Polynésie), Jacques Descloitres (IR, UMR LOG)
Mots clés : télédétection, modélisation, écologie trophique, traitement de données
Candidatures (CV + lettre de motivation + références) à transmettre dès que possible à sebastien.lefebvre@univ-lille.fr
Contexte:
Les atolls sont des récifs coralliens en forme d’anneau, entourant un lagon, et situés principalement dans l’Indo-Pacifique sous des climats tropicaux ou subtropicaux. Les lagons des atolls sont des écosystèmes très productifs par rapport aux eaux environnantes ultra-oligotrophes et soutiennent divers services écosystémiques tels que le tourisme et l’aquaculture. En Polynésie française et plus particulièrement dans l’archipel des Tuamotu-Gambier, la production de la perle noire repose sur la culture d’un bivalve suspensivore, l’huître perlière à lèvres noires, Pinctada margaritifera, une activité qui constitue la deuxième source de revenus sur le territoire de la Polynésie française. La croissance, la reproduction et le recrutement de l’huître perlière – y compris la collecte des naissains pour les fermes perlières – dépendent fortement de la disponibilité de la nourriture (phytoplancton estimé par la Chla) et de la température de l’eau, variables selon des gradients spatiaux et temporels au sein et entre les lagons des atolls. Ainsi, des différences de croissance juvénile et adulte sont rapportées entre lagons d’atolls et au sein d’un lagon d’atoll (Lefebvre et al., 2022).
Les atolls des Tuamotu-Gambier sont répartis sur une vaste zone (environ 750 000 km²) rendant leur étude à long terme complexe et coûteuse. Les rares études existantes montrent que la variabilité spatio-temporelle de la Chla dépend notamment du temps de résidence de l’eau influencé par les conditions de houle, de vent et de marée. La Chla est également affecté par les saisons humides et sèches et la température de l’eau (Lefebvre et al., 2012). Cependant, quantifier l’ampleur de ces variations spatio-temporelles de la biomasse phytoplanctonique et de leurs effets sur les performances de l’huître perlière exige une étude à long terme du compartiment phytoplanctonique avec des échantillonnages fréquents, afin de suivre les changements rapides des conditions environnementales.
La télédétection par satellite s’est révélée être un outil précieux pour l’évaluation de la qualité de l’eau et pour la gestion durable de l’aquaculture. Une première étude centrée sur l’atoll profond de Ahe a permis d’obtenir des séries à long terme (20 ans) de Chla (en utilisant le capteur OLI de Landsat 8) et de température de surface (MODIS Aqua, Lefebvre et al., 2022) et de quantifier le potentiel de croissance et de reproduction de l’huître perlière par modélisation bioénergétique DEB. Récemment, ces travaux ont été poursuivis en utilisant les données de télédétection de Landsat 9 en plus de Landsat 8 (résolution 30m, revisite combinée de 8 jours) pour compléter les séries temporelles sur Ahe et en créer de nouvelles sur Takapoto et Takaroa (Stage M2 Legall Z.).
Objectifs du stage :
Ce stage a pour objectif d’utiliser les techniques de télédétection développées par notre équipe pour approfondir la compréhension du fonctionnement des lagons profonds des atolls et en explorer les implications pour l’aquaculture de l’huître perlière. Les missions incluent :
1. Compléter les séries de données spatio-temporelles (Landsat et ESA) existantes sur les atolls de Ahe, Takapoto et Takaroa.
2. Analyser ces séries temporelles à l’aide d’outils statistiques adaptés (e.g. modèles additifs généralisés, GAM).
3. Étudier les fluctuations de la Chla en fonction d’autres variables environnementales mesurées sur les mêmes périodes (température de surface, indices ENSO, temps de résidence des masses d’eau, etc.).
4. Si les résultats sont suffisamment avancés, utiliser ces données pour alimenter un modèle bioénergétique DEB, afin de prédire la croissance et la reproduction de l’huître perlière comme dans Lefebvre et al. (2022).
En pratique, le travail du stagiaire consistera à :
– Réaliser une recherche bibliographique sur le sujet,
– S’approprier la méthodologie et la chaine de traitement concernant la couleur de l’eau pour l’estimation de la biomasse phytoplanctonique et de la température de surface par télédétection satellitaire,
– Réaliser des analyses statistiques de séries temporelles de la température et de la Chla des atolls et les comparer (intra-lagon, inter-lagon, etc.)
– Produire des cartes spatiales de Chla en relation avec la bathymétrie des trois atolls étudiés,
– Modéliser, si possible la croissance et la reproduction des huîtres à l’aide de code R qui seront fournis,
– Interpréter et discuter les résultats obtenus, et rédiger un rapport final dans l’esprit d’une publication scientifique.
Le stage s’inscrit dans la continuité du projet Mana financé par l’ANR (2017-2022), et se déroulera à l’UMR-8187 LOG située à la station marine de Wimereux. L’étudiant.e disposera d’un ordinateur, d’un accès à un serveur dédié ainsi que de toute la bibliographie et outils nécessaires pour mener à bien cette étude.
Profil et compétences recherchés : Un réel intérêt pour l’écologie numérique en général est indispensable, ainsi qu’une bonne maîtrise de la programmation (R, Python) et des systèmes informations géographiques (SIG) pour les traitements de données (télédétection, sortie de modèles). Une bonne compréhension de l’anglais et une capacité à la synthèse bibliographique et à la rédaction scientifique sont aussi requises.
Références:
S Lefebvre, C Verpoorter, M Rodier, N Sangare, S Andréfouët, 2022. Remote sensing provides new insights on phytoplankton biomass dynamics and black pearl oyster life-history traits in a Pacific Ocean deep atoll. Marine Pollution Bulletin 181, 113863
S Lefebvre, P Claquin, F Orvain, B Véron, L Charpy, 2012. Spatial and temporal dynamics of size-structured photosynthetic parameters (PAM) and primary production of pico-and nano-phytoplankton in an atoll lagoon. Marine Pollution Bulletin 65 (10), 478-489
Z. Legall Chauveau de Bourdon, 2024. Spatial and temporal variability of the trophic resource for the pearl oyster: remote sensing approaches on several atolls. Rapport de Master 2 « Applied Environmental Sciences » de l’université des sciences et techniques de Hanoi, Vietnam. Septembre 2024. 38 pp.
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