Response of cold-water corals to global change in the Mediterranean Sea : from the molecular to the reef scale

Les coraux d’eau froide tels que Lophelia pertusa et Madrepora oculata, deux espèces ingénieures cosmopolites, sont d’important constructeurs de récifs, qui abritent une riche biodiversité. Toutefois, ces coraux sont menacés par la pollution et le changement climatique, et ce de manière plus importa...

Full description

Bibliographic Details
Main Author: Chapron, Leila
Other Authors: Sorbonne université, Galand, Pierre E., Lartaud, Franck
Format: Thesis
Language:English
Published: 2019
Subjects:
Online Access:http://www.theses.fr/2019SORUS590
Description
Summary:Les coraux d’eau froide tels que Lophelia pertusa et Madrepora oculata, deux espèces ingénieures cosmopolites, sont d’important constructeurs de récifs, qui abritent une riche biodiversité. Toutefois, ces coraux sont menacés par la pollution et le changement climatique, et ce de manière plus importante en Méditerranée. Des expériences menées in situ au cours de cette thèse révèlent que les deux espèces ont des préférences d’habitat différentes, avec l’environnement moins profond étant plus favorable à M. oculata. Les paramètres hydrologiques influencent la croissance des coraux, sans doute en modulant les apports nutritionnels et les taux de sédimentation dans les profondeurs. Nos travaux en conditions contrôlées montrent des modifications précoces du consortium bactérien et des voies métaboliques chez L. pertusa. Une augmentation de la température réduit sa croissance et ses réserves énergétique. Pour M. oculata, la croissance et le consortium bactérien ne changent pas avec une augmentation de température mais une diminution des réserves énergétique est enregistrée. Finalement, ces travaux de thèse montrent que les macro- et les microplastiques limitent la croissance de L. pertusa probablement en réduisant l’accès à la nourriture dans le cas des macroplastiques et en augmentant les coûts énergétiques liés à l’ingestion et le rejet des microplastiques, alors que M. oculata n’est pas impactée. Ce travail souligne qu’en Méditerranée, où la température de l’eau devrait augmenter de 1.5°C et les plastiques s’accumuler dans les profondeurs, la composition des communautés coralliennes pourrait changer, ce qui aura un impact direct sur la biodiversité associée aux récifs. Scleractinian cold-water corals such as Lophelia pertusa and Madrepora oculata, two cosmopolitan engineer species, are important frame-builders that provide ecological niches and nurseries for associated fauna. However, a detailed knowledge of their biology and ecology is still lacking. Such knowledge is important as these corals are threatened by pollution and climate change, especially in the Mediterranean Sea. Experimental in situ studies from this PhD first revealed that the two coral species did not have the same environmental preferences, with M. oculata favoring shallower habitats while L. pertusa did not show marked preferences. Hydrological conditions influenced their growth patterns probably by modulating the quantity and quality of food available in the deep, and by influencing sedimentation rates. Analyses in controlled conditions then showed that L. pertusa’s microbiome and metabolic pathways can change rapidly. However, the temperature increase will reduce L. pertusa’s skeletal growth and energy storage. Madrepora oculata’s skeletal growth and microbiome did not change with temperature increase but their energy storage decreased. Finally, our work showed that exposure to both macro- and microplastics limited L. pertusa’s growth by reducing access to food in one case and by inducing higher energy costs for plastic egestion in the other, while M. oculata did not appear affected to plastic exposure. In conclusion, in the deep Mediterranean Sea where water temperature may increase by 1.5°C during this century, and where plastics accumulate, the composition of coral communities is expected to change, which will have a direct impact on the reef associated fauna.