Influence of the trophic environment and metabolism on the dynamics of stable isotopes in the Pacific oyster (Crassostrea gigas): modeling and experimental approaches

• Main Author: Emmery, Antoine
• Format: Doctoral or Postdoctoral Thesis
• Language: English
• Published: Université de Caen / Basse-Normandie 2012
• Subjects: Chaîne alimentaire; Isotope stable en écologie; Animaux métabolisme; Crassostrea gigas; Invertébrés marins; Marqueurs biologiques; Effet isotopique; Pacific; Pacific oyster
• Online Access: https://archimer.ifremer.fr/doc/00117/22854/20662.pdf; https://archimer.ifremer.fr/doc/00117/22854/

Stable isotope analysis (SIA) contributed extensively to better understand the trophic functioning of marine coastal ecosystems. However, their ecological interpretations are limited by the lack of accurate modelling tools to describe the dynamics and the trophic fractionation of stable isotopes by organisms. The influence of the trophic resource and the metabolism on the dynamics of delta13C and delta15N in the soft tissues of the Pacific oyster Crassostrea gigas has been investigated using experimental and modeling approaches. The results of the in situ survey in the Bay of Veys and the Bay of Brest showed that growth (whole soft body tissues and organs) and the trophic resource (diversity and quantity) have to be considered simultaneously to accurately understand the temporal variations in delta13C and delta15N of oysters. Then, a model based on the Dynamic Energy Budget theory (DEB) has been developed and calibrated for this species. This approach showed that the higher the feeding level, the higher the growth and the lower the delta and Δ. It also demonstrated that the anabolic and catabolic routes of the assimilation, growth and maintenance of the organism play a key role in the isotopic fractionation. The model also allows to calculate dynamically the trophic fractionation. The trends simulated by the model have been validated during the fractionation experiment at two feeding levels carried out on oysters. This type of model thus constitutes a relevant tool to characterized the variable trophic environment of marine bivalves. Les analyses d’isotopes stables ont considérablement contribué à améliorer la compréhension du fonctionnement des écosystèmes marins côtiers. Le manque d’outils de modélisation bioénergétique précis pour décrire la dynamique et le fractionnement trophique des isotopes stables chez les organismes, limite cependant leurs interprétations. L’effet de la ressource trophique et du métabolisme sur les dynamiques du delta 13C et delta 15N dans les tissus mous de l’huître du Pacifique Crassostrea gigas a donc été étudié à partir d’approches expérimentales et de modélisation. Les résultats du suivi in situ en Baie des Veys et en Rade de Brest, ont montré que la croissance (corps entier et organes) et la ressource trophique (quantité et diversité) devaient être considérées simultanément afin d’interpréter correctement les variations temporelles du delta13C et delta15N chez l’huître. Un modèle basé sur la théorie des budgets d’énergie dynamique (DEB), à ensuite été calibré et paramétré pour cette espèce. Cette approche a montré que plus la quantité de nourriture ingérée augmente, plus la croissance est forte et plus les valeurs de delta et Δ sont faibles. Elle a également montré que les voix anaboliques et cataboliques lors de l’assimilation, la croissance et la maintenance de l’organisme jouent un rôle important dans le fractionnement isotopique. Le modèle permet aussi de calculer de façon dynamique le fractionnement trophique. Les tendances du modèle ont été validé lors de l’expérience de fractionnement isotopique à deux niveaux de nourriture menée sur l’huître. Ce type de modèle constitue donc un outil pertinent pour caractériser l’environnement trophique variable des bivalves marins.