UNIVERSITE LILLE NORD DE FRANCE ECOLE DOCTORALE Sciences de la Matière, du Rayonnement et de l’Environnement Thèse pour obtenir le grade de DOCTEUR DE L’UNIVERSITE LILLE 1 Discipline : Géosciences, Ecologie, Paléontologie, Océanographie Par Aurélie FOVEAU HABITATS ET COMMUNAUTES BENTHIQUES DU BASSIN ORIENTAL DE LA MANCHE : ETAT DES LIEUX AU DEBUT DU XXIème SIECLE Soutenue le 14 décembre 2009 devant un jury composé de : Roger COGGAN, CEFAS Examinateur Jean‐Claude DAUVIN, professeur, Université Lille 1 Co‐directeur de thèse Steven DEGRAER, Royal Belgian Institute of Natural Sciences Rapporteur Nicolas DESROY, cadre de recherche, IFREMER Co‐directeur de thèse Jean‐Marie DEWARUMEZ, ingénieur de recherche, CNRS Co‐directeur de thèse Christian HILY, chargé de recherche, CNRS Rapporteur François SCHMITT, directeur de recherche, CNRS Examinateur Alain TRENTESAUX, professeur, Université Lille 1 Président du Jury 1 RESUME Cette étude est consacrée à la réactualisation de la distribution spatiale des communautés macrobenthiques du bassin oriental de la Manche au début des années 2000, avec une comparaison avec celles identifiées par L. Cabioch et ses collaborateurs pour la période 1971-1976. La distribution des communautés macrobenthiques étant régie pro parte par la couverture sédimentaire, la nature des fonds du bassin oriental de la Manche a été caractérisée et cartographiée à partir de la classification de Folk pour les deux périodes étudiées. Une relative stabilité de la couverture sédimentaire a été mise en évidence : 69 % de la zone étudiée présentant peu ou pas de changements. Ces observations ont été mises en relation avec l’hydrodynamisme, facteur structurant dominant de la couverture sédimentaire en Manche. Les zones où un changement est observable se situent dans les baies, à la sortie des estuaires et à proximité des zones connues de bancs de sable. Ensuite, les communautés macrobenthiques ont été analysées séparément pour chaque période puis comparées. Il s’est cependant avéré que la comparaison stricte entre les deux périodes était rendue impossible en raison d’importantes différences méthodologiques. Néanmoins, l’analyse des représentations spatiales a révélé que quatre unités cénotiques semblaient pérennes dans le temps : (1) l’assemblage des sables moyens dunaires ; (2) l’assemblage des sables grossiers ; (3) l’assemblage des graviers plus ou moins ensablés et (4) l’assemblage des cailloutis. Les analyses, réalisées sur les deux derniers assemblages ont montré que les différentes entités géographiques les constituant sont distinctes à l’échelle du bassin oriental de la Manche. L’étude de la diversité biologique a montré que le bassin oriental de la Manche est une zone très riche (875 taxa récoltés sur 318 stations) et diversifiée (valeurs de l’indice de Shannon élevées : jusqu’à 6 bits). Cependant, la richesse spécifique reste sous-estimée. Enfin, la modélisation des habitats potentiels (volet prédictif de cette étude) de 22 espèces d’invertébrés benthiques a été développée. Globalement, les modèles d’habitats présentés sont en accord avec les observations faites sur le terrain : la plupart des espèces choisies pour la modélisation (exception faite des espèces affines des sables moyens et des sables fins) exploitent donc au mieux leur habitat. MACROBENTHIC HABITATS AND COMMUNITIES IN THE EASTERN ENGLISH CHANNEL: A STATE OF THE ART STUDY AND SURVEY AT THE BEGINNING OF THE XXIth CENTURY. ABSTRACT This study is devoted in providing an updated knowledge on the macrobenthic community structure and biodiversity in the eastern English Channel in the early 2000s. Results obtained were compared with results obtained by L. Cabioch and colleagues for the period of 1971-1976. The distribution of macrobenthic communities is highly governed by the sedimentary cover. The Folk classification was used for sedimentology and mapping of bottom type characterization for the two study periods. A relative stability of the sedimentary cover was observed wherein 69% of the study area showed slight or no change in sedimentary cover. This is mainly due to the hydrodynamics in the area which is the dominant structuring factor in the eastern English Channel. Variations were observed in bays, near the mouth of the estuaries and in the sand bank areas. The macrobenthic communities were studied separately for each period then compared. However, due to differences in methodologies applied for each period, the comparison, in the strict sense of the word, is impossible. Geographical mapping results revealed that four entities or communities seemed recurrent in time depending on sediment type associations: (1) medium sand; (2) coarse sand; (3) sandy gravel and (4) pebbles. Analysis showed that the various geographical entities, constituting the two latter sediment type associations, are distinct at the scale of the eastern English Channel. Study of the biological diversity showed that the eastern English Channel is a rich (875 taxa identified from 318 sampled sites) and diverse (Shannon index until 6 bits) area. But the richness is still underestimated. Finally, statistical methods were applied to modeling and predicting potential habitats of 22 benthic invertebrates. Habitat modeling results obtained were in accordance with field observations and showed that for the majority of considered species (medium and fine sand-associated species excluded) occupy their suitable habitats. MOTS-CLES : bassin oriental de la Manche, couverture sédimentaire, communautés benthiques, diversité, modélisation d’habitats, comparaison. KEYWORDS: eastern English Channel, sedimentary cover, benthic communities, diversity, habitat modeling, comparison. LABORATOIRE Ce travail a été effectué au Laboratoire d’Océanologie et de Géosciences UMR CNRS 8187 LOG ; Station Marine de Wimereux 28, Avenue Foch BP 80 62930 Wimereux, FRANCE. 2 « Brisez vos limites, faites sauter les barrières de vos contraintes, mobilisez votre volonté, exigez la liberté comme un droit, soyez ce que vous voulez être. Découvrez ce que vous aimeriez faire et surtout faites tout votre possible pour y parvenir » Jonathan Livingstone le goéland Richard Bach « Vagabonder à la surface des océans est souvent une source de sérénité et, parfois, permet de tutoyer ses rêves. S’y immerger, c’est s’ouvrir à son observation et à sa compréhension » Nicolas Hulot 3 REMERCIEMENTS Que de rencontres au cours d’une thèse ! Quelques retrouvailles également ! Et surtout de nombreuses personnes à remercier. A toutes celles que je vais oublier : pardon d’avance et merci. Je tiens tout d’abord à remercier les trois personnes qui ont su m’accorder leur confiance il y a quatre ans pour cette étude et qui m’ont guidé dans sa réalisation, à savoir mes directeurs de thèse : Jean-Claude Dauvin, pour le partage de sa connaissance et son esprit de synthèse sur ce petit terrain de jeu qu’est la Manche orientale. Merci pour tous les conseils qui m’ont fait avancer, surtout quand je ne voyais plus le bout… Jean-Marie Dewarumez, incollable sur la biologie et la biogéographie des espèces. Combien de fois suis-je allée dans ton bureau pour que tu viennes m’aider à déterminer une bête et où je suis ressortie avec le nom sans que tu ne l’ai vue ! Bien sûr, tu venais toujours vérifier et tu avais souvent mis dans le mille ! Merci pour tout le temps passé au labo (avec de la grande musique classique…), pour le temps passé en mer à m’apprendre les rudiments du métier...toujours avec le sourire ! Nicolas Desroy, tu as été le premier à me tendre la main quand je cherchais un stage en maîtrise (il faut dire que j’y avais mis de la ténacité). Lorsque j’ai cherché un sujet de Master Recherche, tu m’as proposé celui sur l’épifaune sessile dans le détroit du Pas de Calais, sujet qui m’a amené à la thèse… et aussi à déterminer mon compartiment benthique de prédilection (qui me vaut parfois des « t’es folle ! »). Au début de ma thèse, tu as vogué vers d’autres lieux (c’est beau l’estuaire de la Rance !) mais tu as toujours été présent quand j’avais besoin de conseils, dans tous les domaines et pour toutes les situations. Merci pour ta gentillesse, ton calme et tout le reste. Je remercie sincèrement les personnes qui ont accepté de participer à mon jury de thèse : Aux deux rapporteurs qui ont accepté de juger ce manuscrit : Steven Degraer et Christian Hily; Aux trois examinateurs qui ont accepté de juger l’oral : Alain Trentesaux, Roger Coggan et François Schmitt. Je remercie André Carpentier, Sandrine Vaz (pour tous les conseils concernant les géostatistiques et la modélisation d’habitats et pour avoir pensé à moi pour le poste que j’occupe actuellement), Corinne Martin, Laure Gardel, Bruno Ernande, Ching Villanueva, Ludovic Dupuis, Jocelyne Morin, Lucie Curet, Geoff Meaden, Yoshikata Ota, Stuart Harrop et tous les autres pour m’avoir ouvert la porte de la petite famille du projet CHARM. Petite famille qui s’est engagée dans la voie d’un projet scientifique pluridisciplinaire afin de développer un outil d’aide à la réflexion et à la décision pour la Manche orientale. Je dois doublement vous remercier car c’est grâce à ce projet qu’une partie de ma thèse a été financé. J’espère que CHARM 3 continuera comme les deux précédentes phases… Je voudrais aussi remercier les personnes avec qui j’ai collaboré dans les autres projets qui ont permis de financer ma thèse : Philippe Guibert et Brigitte Ravail de Créocéan ; Hervé Chiavérini de Lafarge granulats. Je tiens à remercier Hans Hillewaert pour l’autorisation qu’il m’a donnée d’utiliser les photographies de