Invasive ctenophore Mnemiopsis leidyi in the Caspian Sea: feeding, respiration,

reproduction and predatory impact on the zooplancton community

Finenko et al (2006)MARINE ECOLOGY PROGRESS SERIES

Kenza Mokhtar- Jamaï

Canal Volga-Don

1999

1980

INTRODUCTION• Mnemiopsis leidyi :

prédateur (mésozooplancton)compétiteur (poissons pélagiques zooplanctivores)

• Entre 2000-2001, en mer Caspienne :augmentation de l’abondance de Mnemiopsis leidyi diminution de la biomasse du mésozooplancton

• En 2000 et 2001 :diminution de 50% des prises en kilka (pêcheurs iraniens)

perte de 15 millions de $ U.S

Mnemiopsis leidyi est une espèce invasive

BUT DE L’ETUDE

• Evaluer l’impact de prédation de Mnemiopsis leidyi sur la communauté zooplanctonique en déterminant :

taux d’alimentation taux de respirationtaux de reproductionabondancebiomassestructure de la population

• Estimer l’impact des larves de Mnemiopsis leidyi (<10 mm) sur le microplancton dans le Sud de la mer Caspienne

}

en laboratoire

}dans différentes régions de la mer

Caspienne

RESULTATS ET DISCUSSIONProtein (mg g WW-1) Lipids (mg g WW-1)

Carbohydrates (mg g WW-1) Amino Acids (mg g WW-1)

0 5 10 15 20 25 30 35 40

0 5 10 15 20 25 30 35 40Body length (mm)

Body length (mm)

0 5 10 15 20 25 30 35 40

0 5 10 15 20 25 30 35 40

Body length (mm)

Body length (mm)

Composition chimique

76 à 82 % 7 à 13 %

5 à 8 % 3 à 5 %

Ratio :

matrice pauvre en C

poids humide

Contenu en MO (mg g WW-1)

Δ 3 à 40 mm

Contenu en MO

(mg g WW-1)

Δ 5 à 40 mm

Contenu en Mo

(mg g WW-1)

Δ 1 à 4 mm

Mer Noire 1.12 0.16

Mer Caspienne 1.18 0.19 1.07 à 1.37 1.37 à 1.90

Biscayne Bay

(Floride, USA)0.67 à 1.33 1.60 à 7.58

Région

Contenu en Mo

Le contenu en MO de Mnemiopsis leidyi dans toutes ces régions est similaire taux métaboliques similaires

Effet d’apport nutritif différent ou variation intra-individuelle (pour une même classe de taille)

Taux d’alimentation

Clearance rate (ml ind-1 h-1)

Mnemiopsis leidyi Wet weight (g)

Copépodites/adultes

Nauplii

En terme d’unité de volume de cténophore :

•Taux de nettoyage (adultes/ copépodites) :

2.49 l ml-1 cténophore d-1

• Taux de nettoyage (nauplii):

4.45 l ml-1 cténophore d-1

Taux de nettoyage dépend du type de proie

Mécanismes de rencontre des proies chez Mnemiopsis leidyi (Waggett et

Costello, 1999)

1) Flux de faible vitesse créé par les cils qui garnissent les auricules

naupliis sont entraînés

2) Collision entre adultes/copépodites

et les surfaces internes des lobes

oraux (mucus)

Statocyst

Mouth

Auricles

Comb rows

Food groove

Oral lobe

Cils

D’après “invertebrates“ de Brusca et Brusca

Taux de nettoyage (sur copépodes)

(l ml-1 cténophore d-1)

Mer Caspienne 2.49 à 4.45

Narrangansett Bay 0.9 à 3.0

Great South Bay 1.9 à 5.6

Estuaire de sa région native

4.2

Sevastopol Bay (Mer Noire) 1.4 à 3.8

Région

Taux de nettoyage

Taux de respiration

Respiration rate (ml O2 ind-1 h-1)

Mnemiopsis leidyi Wet weight (g)

•Proportionnellement à leur poids les petits individus ont un taux de respiration plus important que les grands individus

•Taux de respiration de Mnemiopsis leidyi en Mer Caspienne est 1.5 fois supérieur à celui de la Mer Noire

disponibilité en nourriture

Reproduction

Length (mm)

Egg number in a clutch

15

•Fécondité moyenne en Mer Caspienne :

906 470 oeufs

<

•Fécondité moyenne en Mer Noire :

3350 1385 oeufs

faible salinité de la Mer Caspienne (S= 13) < Mer Noire (S=18)

Distribution temporelle (Juillet 2001 à Septembre2002) au Sud de la Mer Caspienne

Month2001 2002

20022001 Month 20022001 Month

Biomasse (g m-2)Abondance (ind m-2)

Temperature (°C)

20022001 Month

Mean WW (g)?

• Les individus sont capables de jeûner rétrécissement des individus

• Calcul de la durée de jeûne théorique, supposant une perte de 1% d-1 de la valeur calorique corporelle : 394 jours

capable de survivre longtemps sans s’alimenter • Rétrécissement des individus et la capacité de jeûner :

stratégie de Mnemiopsis leidyi pour surmonter la période de faible disponibilité en nourriture durant les mois d’hiver

Mean WW (g)

Month2001 2002

Disponibilité en nourriture ?

0.011 g (WW)

0.095 g (WW)

Δ taille

2 à 7 mm

• Malgré la petite taille des individus, l’impact de prédation de la population sur le zooplancton peut dépasser 100% de la biomasse journalière du zooplancton (en été et à l’automne)

(individus < 10 mm représentant 86-90 % de l’abondance totale)

Months2001 2002Au Sud de la Mer Caspienne

Predatory impact (% daily zooplankton biomass)

Abondance de la population est maximale

Saison Température

(°C)

Biomasse de Mnemiopsis leidyi (g m-3)

Pourcentage de biomasse

de zooplancton

consommé par jour

Ration journalière de maintenance

(% de biomasse de Mnemiopsis

leidyi)

Automne

(Sept-Nov 2001)

22.5 43.76 103.9 10.1

Hiver(Déc 2001-Fév

2002)

12.7 12.08 29.5 4.6

Printemps (Mars-Mai 2002)

12.2 3.52 12.1 5.8

Eté (Juin-Août 2002)

27.6 24.79 113.2 16.1

Population de Mnemiopsis leidyi. Taux de prédation de la population sur le zooplancton dans les eaux iraniennes (Sud de la Mer Caspienne) à différentes saisons de 2001 à 2002

Distribution spatiale au sein de la Mer Caspienne (Août 2001)

Région Abon-dance

(ind m-3)

Bio-masse

(g m-3)

Poids humidemoyen

(g)

Bio-masse zoo-

plancton(g m-3)

Impact de

préda-tion(%)

Besoin min en nourri-

ture(%)

Ration journa-

lière

(%)

Nord 106.1 42.9 0.592 31.95 28.1 4.9 1.9

Milieu Est

221.8 10.7 0.182 27.50 31.1 3.5 3.7

Milieu Ouest

364.4 45.7 0.187 27.50 61.5 8.9 5.8

Sud 389.7 21.0 0.056 31.73 61.9 7.0 6.8

Individus de grande taille

Individus de petite taille

Région Impact de prédation journalier (en % de la biomasse

totale de zooplancton)

Chesapeake Bay

Narragansett Bay

(U.S.A)

20 %(dont 56-91% des 20% est dû aux

individus <1 cm)

Sevastopol Bay

(Mer Noire)

30-40 % 4-6 % (2000)

16 % (2001)

(Beroe ovata)

Sud Mer Caspienne 60 % à 100 % (individus <10 mm représentant 86-

90 % de l’abondance totale)

*

*

* Les stades larvaires de Mnemiopsis leidyi ont un impact de prédation disproportionné par rapport à leur biomasse à cause de leur fort taux de nettoyage (proportionnellement à leur poids)

Région Abon-dance

(ind m-3)

Bio-masse

(g m-3)

Poids humidemoyen

(g)

Bio-masse zoo-

plancton(g m-3)

Impact de

préda-tion(%)

Besoin min en nourri-

ture(%)

Ration journa-

lière

(%)

Nord 106.1 42.9 0.592 31.95 28.1 4.9 1.9

Milieu Est

221.8 10.7 0.182 27.50 31.1 3.5 3.7

Milieu Ouest

364.4 45.7 0.187 27.50 61.5 8.9 5.8

Sud 389.7 21.0 0.056 31.73 61.9 7.0 6.8

~

~

>

>

Mnemiopsis leidyi manque de nourriture

• Sources additionnelles de nourriture de Mnemiopsis leidyi:

phytoplancton, ciliés, dinoflagellés, espèces du

microplancton larves et post-larves (taille < 10 mm)• 4 stades au cours du développement de Mnemiopsis leidyi:

Sullivan et Gifford (2004)

• La transition de larve tentaculaire à l’adulte lobé

changement dans les mécanismes de capture de proies et donc dans le type de proies consommées

• Larves consomment essentiellement du microzooplancton et les adultes lobés du mésozooplancton

• Individus de Mnemiopsis leidyi < 10 mm représentaient 86% (Septembre/Octobre 2001) à 90% (Août/Septembre 2002) de l’abondance totale

• Impact de prédation de Mnemiopsis leidyi sur le microzooplancton :

83 à 128 % de la colonne d’eau par jour (2001)102 à 107 % de la colonne d’eau par jour (2002)

En utilisant le mésozooplancton et le microplancton comme 2 sources de nourriture Mnemiopsis leidyi atteindrait plus que ses besoins métaboliques et aurait donc un excès d’énergie pour croître

Conclusion

• Forts taux de respiration, d’alimentation, reproduction permettent aux populations de Mnemiopsis leidyi de croître rapidement quand les conditions sont favorables

• Cette capacité à croître rapidement, à jeûner en rétrécissant quand la disponibilité en nourriture est faible candidat idéal en tant qu’espèce invasive

• En Mer Caspienne, l’effet de Mnemiopsis leidyi sur la communauté zooplanctonique est plus important que dans toutes les autres régions où ce cténophore est présent

• Effet encore plus important dans le Sud de la Mer Caspienne (individus < 10 mm)

• Au Sud de la Mer Caspienne le stock disponible de zooplancton est consommé en :

3 à 8 jours (hiver/printemps) 1 jour (été)

• Au Nord de la Mer Caspienne il est consommé en 1.5 à 3 jours (été)

• Valeur seuil de biomasse de Mnemiopsis leidyi pour laquelle il n’y a pas d’effet sur l’abondance du mésozooplancton est de 4 g m-3

biomasse de Mnemiopsis leidyi dans l’ensemble de la Mer Caspienne est largement supérieure à cette valeur

• Une telle pression exercée par Mnemiopsis leidyi ne permet pas à la biomasse de zooplancton d’augmenter

aucun recouvrement des prises de poissons pélagiques zooplanctivores ne peut être envisagé tant que la biomasse de Mnemiopsis leidyi ne diminue pas

Merci de votre

attention