Influence du dégel du pergélisol sur la matière organique et les réseaux trophiques dans les eaux douces circumpolaires nordiques

Wauthy, Maxime (2019). « Influence du dégel du pergélisol sur la matière organique et les réseaux trophiques dans les eaux douces circumpolaires nordiques » Thèse. Montréal (Québec, Canada), Université du Québec à Montréal, Doctorat en biologie.

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Résumé

Les sols gelés en permanence du paysage circumpolaire constituent l'un des plus grands gisements de carbone organique sur Terre. Le réchauffement climatique et le dégel du pergélisol qu'il entraîne ont accru le risque qu'une grande partie de ce carbone soit libérée dans l'atmosphère sous forme de gaz à effet de serre, notamment sous forme de méthane depuis les nombreux écosystèmes aquatiques présents dans les régions subarctiques et arctiques. Ce scénario a attiré l'attention de la communauté scientifique sur le cycle du carbone dans les écosystèmes circumpolaires. Cependant, les changements induits par ces apports croissants de matière terrestre sur le réservoir de carbone organique et sur le réseau alimentaire des lacs et des étangs nordiques ont été peu étudiés. Ce projet de thèse vise à explorer l'influence du dégel du pergélisol sur les lacs de haute latitude. Premièrement, nous avons évalué les effets du dégel du pergélisol sur la matière organique dissoute (MOD) par des analyses optiques de 253 étangs couvrant 200 degrés de longitude à travers l'Arctique. Pour un sous-échantillon de dix plans d'eau subarctiques, nous avons également quantifié la contribution terrestre à la MOD en utilisant l'approche des isotopes stables. Dans un second temps, en mesurant la concentration en nutriments et en chlorophylle a, et en utilisant des approches basées sur les acides gras et les isotopes stables, nous avons étudié l'influence du dégel du pergélisol sur les producteurs et les consommateurs primaires de la chaîne alimentaire planctonique au sein de huit étangs subarctiques impactés différemment par les apports terrestres venant du bassin versant. Enfin, nous avons exploré la communauté et la biomasse de zooplancton dans huit étangs de dégel subarctiques, ainsi que la manière avec laquelle la stratification thermique et les variables environnementales associées déterminent la distribution verticale du zooplancton dans ces mares arctiques fortement affectées par le dégel du pergélisol. Les mesures optiques montrent une plus forte proportion de carbone terrestre et une moindre contribution des algues à la MOD dans les eaux touchées par le dégel du pergélisol. La composition de la MOD est largement dominée (moyenne de 93%) par de la matière d'origine terrestre dans les sites influencés par le dégel du pergélisol, tandis que l'influence terrestre est beaucoup moins importante dans les masses d'eau situées dans des bassins hydrographiques non affectés par des processus thermokarstiques (39%). De plus, nos résultats mettent en évidence l'influence positive du dégel du pergélisol sur la teneur en nutriments et l'abondance en algues planctoniques. Cependant, l'impact sur les consommateurs primaires reste très limité, avec une faible contribution de la matière organique terrestre à la biomasse du zooplancton dans les étangs de dégel subarctiques (35% selon l'approche basée sur les isotopes stables, 18% selon celle basée sur les acides gras). Enfin, cette thèse fait état de la prédominance des rotifères dans les mares de thennokarst subarctiques (35 à 93% de la biomasse du zooplancton) et met en évidence la stratification prononcée du zooplancton, laquelle est principalement déterminée par un compris entre l'accès à suffisamment d'oxygène (02) et à une diète algale de qualité, ainsi qu'à la pression de prédation exercée par des larves de Chaoborus. Pris collectivement, ces résultats soulignent la forte influence du dégel du pergélisol sur le réservoir de carbone organique des eaux douces septentrionales, avec une tendance à la domination croissante du carbone organique d'origine terrestre pouvant altérer les voies métaboliques et les processus biogéochimiques dans le Nord. Ces impacts peuvent être considérés comme un exemple extrême de brunissement qui va probablement altérer les lacs de haute latitude vers des conditions davantage hétérotrophiques et alimenter leur boucle microbienne. En outre, alors que le dégel du pergélisol stimule la croissance du phytoplancton aux dépens des algues benthiques, ces mêmes producteurs primaires planctoniques semblent être la principale ressource qui supporte le réseau alimentaire dans les étangs de dégel, indépendamment de l'écrasante domination de la matière organique issue du bassin versant. Enfin, le réchauffement et le brunissement à venir des plans d'eau circumpolaires devraient renforcer la stabilité thermique des lacs, augmentant ainsi le risque d'anoxie dans la colonne d'eau, et créant par conséquent une incertitude quant à la réponse future de la communauté zooplanctonique face au réchauffement climatique et au dégel du pergélisol. _____________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : pergélisol, étangs de dégel, allochtonie, brunissement, MOD, réseau alimentaire, zooplancton, isotope stable, acide gras, stratification

Type:	Thèse ou essai doctoral accepté
Informations complémentaires:	La thèse a été numérisée telle que transmise par l'auteur.
Directeur de thèse:	Rautio, Milla
Mots-clés ou Sujets:	Pergélisols / Dégel / Arctique / Lacs / Étangs / Matières organiques dissoutes / Matière organique terrestre / Allochtonie / Chaînes alimentaires / Zooplancton d'eau douce / Cycle du carbone
Unité d'appartenance:	Faculté des sciences
Déposé par:	Service des bibliothèques
Date de dépôt:	08 janv. 2021 11:40
Dernière modification:	08 janv. 2021 11:40
Adresse URL :	http://archipel.uqam.ca/id/eprint/13815

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