Traçage du flux de carbone et de la structure d’un réseau trophique marin côtier de l’Arctique à l’aide d’isoprénoïdes hautement ramifiés et d’isotopes stables du carbone, de l’azote et du soufre

OBJECTIF :
Dans le cadre de cette étude, nous avons examiné la structure et la fonction du réseau trophique marin de l’île Southampton pour 149 espèces d’invertébrés benthiques et pélagiques, de poissons, de mammifères marins et d’oiseaux de mer prélevés entre 2016 et 2019 en vue de fournir une base de référence pour les études futures qui visent à quantifier les changements temporels dans la structuration du réseau trophique. Plus précisément, nous avons utilisé une approche à biomarqueurs multiples combinant des isotopes stables et des isoprénoïdes hautement ramifiés pour : i) déterminer la structure trophique verticale du réseau trophique marin, ii) étudier la contribution des proies benthiques et pélagiques aux espèces des niveaux trophiques supérieurs, et iii) déterminer le rôle des algues de glace et de l’utilisation des sources de carbone par le phytoplancton dans différents niveaux trophiques et compartiments (pélagiques et benthiques). En apportant un nouvel éclairage sur le fonctionnement du réseau trophique de l’île Southampton et plus particulièrement sur la façon dont la contribution des algues de glace et de l’habitat benthique façonne sa structure, ces résultats seront pertinents pour la gestion adaptative et les initiatives de conservation mises en œuvre en réponse aux facteurs de stress anthropiques et aux changements climatiques.


DESCRIPTION :
Les altérations de l’environnement marin découlant du climat sont plus rapides dans les régions arctiques et subarctiques, y compris la baie d’Hudson dans le nord du Canada, où le déclin de la glace de mer, le réchauffement des eaux de surface et l’acidification des océans se produisent à des rythmes alarmants. Ces changements modifient les régimes de production primaire, dont les répercussions finiront par toucher l’ensemble du réseau du réseau trophique. Ici, nous avons étudié i) la structure trophique verticale de l’écosystème marin de l’île Southampton dans le nord de la baie d’Hudson, ii) la contribution des proies benthiques et pélagiques aux espèces des niveaux trophiques supérieurs, et iii) la contribution relative des algues de glace et du carbone dérivé du phytoplancton dans le maintien de cet écosystème. À cette fin, nous avons mesuré les rapports isotopiques stables du carbone, de l’azote et du soufre ainsi que les isoprénoïdes hautement ramifiés dans les échantillons appartenant à 149 taxons, y compris des invertébrés, des poissons, des oiseaux de mer et des mammifères marins. Nous avons constaté que les invertébrés benthiques occupaient 4 niveaux trophiques et que le réseau trophique global atteignait une position moyenne au sein du réseau trophique de 4,8. La signature δ34S moyenne des organismes pélagiques indique qu’ils exploitent à la fois les sources d’aliments benthiques et pélagiques, ce qui veut dire qu’il existerait de nombreuses interconnexions entre ces compartiments dans cette zone côtière. La dépendance relativement élevée des mammifères marins de l’Arctique à l’égard du carbone sympagique (53,3 ± 22,2 %) par leur consommation de proies invertébrées benthiques confirme le rôle important du sous-réseau benthique pour le maintien des consommateurs de niveaux trophiques supérieurs dans l’environnement pélagique côtier. Par conséquent, une diminution potentielle de la productivité des algues de glace pourrait entraîner une altération profonde du réseau trophique benthique et un effet en cascade sur cet écosystème arctique.

Collaborateurs:
Centre des sciences de l’observation de la Terre, Université du Manitoba, Winnipeg, Manitoba, Canada - R’emi Amiraux, C.J. Mundy, Jens K. Ehn, Z.A. Kuzyk.
Québec-Océan, Sentinelle Nord et Takuvik, Département de biologie, Université Laval, Québec, Québec, Canada - Marie Pierrejean.
Association écossaise pour les sciences marines, Oban, Royaume-Uni - Thomas A. Brown.
Département des sciences des ressources naturelles, Université McGill, Sainte-Anne-de-Bellevue, Québec, Canada - Kyle H. Elliott.
Département des sciences biologiques, Université du Manitoba, Winnipeg, Manitoba, Canada - Steven H. Ferguson, Cory J.D. Matthews, Cortney A. Watt, David J. Yurkowski.
École de l’environnement, Université de Windsor, Windsor, Ontario, Canada - Aaron T. Fisk.
Direction générale des sciences et de la technologie, Environnement et Changement climatique Canada, Ottawa (Ontario), Canada - Grant Gilchrist.
Collège des sciences de la pêche et de la mer, Université de l’Alaska Fairbanks, Fairbanks, AK, États-Unis - Katrin Iken.
Département des sciences de la Terre, Université du Nouveau-Brunswick, Fredericton, N.-B., Canada - Audrey Limoges.
Département de biologie intégrative, Université de Windsor, Windsor, Ontario, Canada - Oliver P. Love, Wesley R. Ogloff.
Département de biologie arctique, Centre universitaire de Svalbard, Longyearbyen, Norvège - Janne E. Søreide.