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FASCICULE 1

Défi golfe de Gascogne Fascicule 1 - Définition du projet golfe De Gascogne

Descriptif du projet Introduction Objectifs du projet Mode d’approche, hypothèse et théorie Synopsis des actions Insertion nationale et internationale, coopérations Moyens

Fascicule 2 - Contenu des opérations 1 - DYNAMIQUE PHYSIQUE DE L’HABITAT

1.1 L’hydrodynamisme du Plateau atlantique dans le défi golfe de Gascogne 1.2 Circulation de grande et moyenne échelles dans le golfe de Gascogne :

processus de talus et influences climatiques 1.3 Reconnaissance de structures sédimentaires : La Grande Vasière 1.4 Caractérisation des processus sédimentaires « actifs »

2 - POPULATIONS 2.1 Petits Pélagiques, Forevar 2.2 La sole dans le défi golfe de Gascogne 2.3 Fonctionnement du système de production de la ressource bar et

modélisation bioéconomique du système d’exploitation 2.4 Dynamique de population d’espèces phytoplanctoniques

3 - PEUPLEMENTS 3.1 Variabilité et rôle trophique de la matière organique dissoute de différentes

origines 3.2 Caractérisation et fonctionnement des réseaux trophiques planctoniques 3.3 Caractérisation et modélisation du compartiment phytoplanctonique dans la

partie Nord du Golfe de Gascogne 3.4 Peuplements halieutiques démersaux et pélagiques 3.5 Modélisation de la bioaccumulation de contaminants organiques dans

différents réseaux trophiques du golfe de Gascogne 3.6 Effets de l’anthropisation sur les interactions environnement/ressources

4 – SYSTEME PECHE ET GESTION 4.1 Scénarios d’aménagement des activités de pêche dans la bande côtière

bretonne 4.2 Dynamique des capacités de pêche et instruments de régulation 4.3 Dynamique spatiale et saisonnière des pêcheries

5 - DEVELOPPEMENTS TECHNOLOGIQUES 5.1 Développements technologiques en soutien du défi golfe de Gascogne 5.2 Programmes AUVs littoraux, côtiers et halieutique

DÉFI GOLFE DE GASCOGNE

Rédacteurs

Jean Boucher - coordination

Cédric Bacher Pierre Le Hir

Christian Béchemin Véronique Loizeau

Jean-François Bourillet Philippe Marchand

Patrick Gentien Yvon Morizur

Jean-François Guillaud Pierre Petitgas

Olivier Guyader Dominique Pelletier

Alain Herbland Vincent Rigaud

Françoise Lagardère Marie-Joëlle Rochet

Pascal Lazure Catherine Talidec

Secrétariat Gestion

Rachel Cazenave Loïc Gourmelen

Sylvie Nouhant

Défi n°1 : Défi golfe de Gascogne Système d’interactions ressources, environnement, exploitation

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Défi golfe de Gascogne

Définition du Projet Coordination : Jean Boucher

Introduction

Motivations et contexte La prise de conscience des limites des capacité de production de la nature et la reconnaissance de l’ampleur des effets des activités humaines et des risques encourus, ont conduit à l’adoption de conventions internationales (OSPAR, Rio, Cancun…), pour gérer et préserver ces capacités. Ces résolutions, ont été traduites en Communications et Directives Européennes qui entrent maintenant en application aux niveaux nationaux. Le nouvel enjeu est d’élaborer les connaissances scientifiques et techniques nécessaires aux décideurs pour : déterminer les objectifs de préservation, et de restauration des écosystèmes, définir des mesures de régulation appropriées et les méthodes de surveillance de leurs effets. La communauté scientifique a soutenu les différentes étapes de cette démarche. Les crises, les dysfonctionnements et les changements d’état, ont été décrits pour une grande variété d’écosystèmes, en Baltique, Mer Noire, Mer du Nord, côtes d’Alaska… Pour chacun, des causes principales ont été identifiées dans l’effet d’un type d’activité humaine, l’exploitation par pêche et l’aquaculture, la fertilisation par apports de N et P, la pollution chimique et toxique, et les introductions d’espèces exogènes. Bon nombre de phénomènes sont encore à décrire et à comprendre. Mais de nouvelles questions surgissent pour définir une approche écosystémique de la gestion. Cette évolution a également été suivie pour le golfe de Gascogne. C’est l’un des grands écosystèmes marins (LME), qui fait depuis une vingtaine d’années, l’objet d’évaluation des ressources halieutiques et aquacoles, d’enquêtes sur la structure et l’évolution des filières professionnelles, de surveillance de la qualité du milieu. De nombreux programmes d’étude de la Météorologie, de l’Océanographie Physique, Chimique et Biologique, et de l’Economie de la région, y sont développés. Face à l’état des ressources et à la variété des mécanismes en jeu, la nécessité s’était déjà fait jour d’un plan scientifique intégré. Une réflexion commune franco-espagnole (IEO-IFREMER), a identifié des lacunes à combler dans la compréhension des processus de couplage de la dynamique physique du milieu et des cycles vitaux des espèces, des interactions biotiques et de l’impact de la pêche (Santander 1998). Ces recherches sont maintenant réalisées dans le cadre du Programme National Environnement Côtier (PNEC), mené en association par l’IFREMER, l’INSU, l’IRD et le BRGM. La nouvelle impulsion donnée est motivée par le renouvellement des objectifs de gestion et de préservation des écosystèmes : l’impératif du développement durable.


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Le principe de Développement Durable est de : « Répondre aux besoins du présent sans compromettre la possibilité des générations futures de répondre à leurs propres besoins » (Rapport Brundtland,WCED, 1985 ; Rio, 1992. Selon le Code de Conduite des Pêches Responsables (FAO, 1995): « L’exploitation durable des ressources des pêcheries est l’objectif premier de conservation et de gestion ». Depuis, les états riverains de Mer du Nord (North Sea Secretariat, 1997), ont développé le principe de Pêches et Environnement Durables qui intègrent la préservation sociale et économique de l’activité, celle des ressources exploitées et de l’environnement. Les mesures de préservation, de conservation et de gestion sont élaborées à partir d’une approche écosystémique : identifier les processus et leurs influences critiques pour conserver la structure, les fonctions, la production et la biodiversité des écosystèmes, en prenant en compte les interactions de leurs différentes composantes, et en assurant un environnement chimique physique et biologique correspondant à un haut niveau de protection.

Etat de Santé du golfe de Gascogne : question Les caractéristiques du golfe de Gascogne et les problèmes posés, sont synthétisés ici à partir de l’analyse exhaustive de son Etat de Qualité réalisé par la Commission OSPAR (2000 a et b). Tous les stocks halieutiques du golfe de Gascogne sous gestion Communautaire présentent des signes de surexploitation (diminution de longévité, déclin d’abondance, variabilité) ; les trois quarts d’entre eux sont au-delà des seuils de sécurité biologique. Bien que la Politique Commune des Pêches ait entraîné une réduction de la puissance motrice et du tonnage des navires ces quinze dernières années, aucun signe de restauration de l’abondance des stocks n’a été observé (OSPAR Commission, 2000 a), ni sur la mortalité par pêche (OSPAR Commission, 2000 b). L’origine du problème réside dans l’ajustement du niveau d’exploitation à la croissance des populations exploitées en particulier dans la définition de ce niveau de croissance déterminé par les conditions physiques et biotiques de l’écosystème (Hall, 1999). L’exploitation influe directement et indirectement sur la croissance des populations par la mortalité, les pressions sélectives, l’altération des habitats. Simultanément, les conditions d’environnement ont également varié et évolué sous l’influence des variations du climat et des activités anthropiques dans le golfe au cours de ces dernières décennies (carte 1). Les variations climatiques à l’échelle des Oscillations de pression atmosphérique Nord Atlantique (NAO), ont des périodes d’environ 3 à 20 ans avec le signal le plus fort de 7 à 10 ans. Depuis les années 80 l’augmentation de l’indice NAO s’accompagne , pour le N. E. Atlantique, d’une augmentation de la température moyenne de surface, des régimes de vents d’ouest, des écarts thermiques saisonniers et probablement des débits fluviaux (OSPAR Commission 2000 a). Ces changements climatiques, relayés par leurs conséquences hydrodynamiques, ont des conséquences reconnues sur la croissance (recrutement) des populations halieutiques. Ils influent selon les cas d’espèces et les régions sur la superficie et la robustesse des aires d’habitat, les conditions de transport, la date et le niveau de production de la nourriture nécessaire aux différentes écophases des cycles vitaux (Cushing, 1982 ; Sinclair, 1987 ; Bakun, 1999). « L’ écosystème Golfe de Gascogne » répond également à ces variations climatiques : l’immigration d’espèces de poissons tropicaux, les changements d’espèces dominantes du plancton…, sont attribués aux sources de variabilité climatiques (OSPAR Commission, 2000 a). D’autres activités que la pêche interviennent dans les changements observés. Le milieu est fertilisé par l’enrichissement en nutriments issus de l’agriculture. Les zones côtières de Bretagne et des Landes présentent des caractéristiques (niveau de production phytoplanctonique, date et saisonnalité des efflorescences, et changements de composition spécifique y compris la fréquence des efflorescences toxiques), considérées comme des indices d’eutrophisation (OSPAR Commission, 2000 a). Même une région classée sans risque comme la Baie de Vilaine


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présente des crises anoxiques estivales. Dans le bilan de fertilisation du milieu, les apports en déchets organiques et nutriments issus de l’aquaculture sont considérés comme minimes, même si à l’échelle locale (dans les bassins et les baies), cette activité a changé les habitats et les peuplements. Enfin, les connaissances manquent sur les relations entre les apports de substances polluantes et toxiques, leurs concentrations et leurs effets (OSPAR Commission, 2000 a, 2000 b). Les apports en nutriments et polluants chimiques sont particulièrement marqués en zone estuarienne et dans les baies. Cependant, c’est à l’échelle du système côtier que leurs conséquences se manifestent sur la structure et la production des premiers niveaux de l’écosystème à cause de l’exportation des nutriments et de matériel particulaire par les panaches fluviaux. Ces changements largement déterminés par l’anthropisation des bassins versants interagissent avec les effets de l’exploitation par pêche. Ils influent directement sur la production des ressources halieutiques dans les zones côtières qui sont suivant les espèces des aires de frai ou de nourricerie. Enfin, l’exploitation par pêche elle-même a contribué aux changements de l’environnement des stocks par l’effet physique des engins sur les fonds, la mortalité de la faune touchée ou capturée, et les pressions différentielles exercées sur les populations par la faible sélectivité des engins. Dans les grands écosystèmes marins (LME), les causes de changement ont été identifiées pour chacun des types d’activité humaine. Toutes les études ont démontré que le niveau d’impact de chaque activité dépendait des conditions climatiques que ce soit l’exploitation par pêche et l’aquaculture (Jennings et Kaiser, 1998 ; Jennings, et al., 2001 ; Hall, 1999 ;Lindeboom et de Groot, 1999), la fertilisation par apports de N et P (Heip, 1995 ; Jorgensen et Richardson, 1996 ; Menesguen et Hoch, 1997 ; Aminot et al., 1998 ; Guillaud et Ménesguen, 1998 ; National Research Council, 2000), la pollution chimique et toxique (Laane et al., 2001), et les introductions d’espèces exogènes (Carlton et Geller, 1993 ; Mac Neely et al., 1995). Les effets directs sur les ressources cibles s’accompagnent de conséquences indirectes propagées par le jeu des interactions au sein de l’écosystème. Tous les phénomènes ne sont pas encore connus, ni même décrits pour le golfe de Gascogne. Mais la question principale porte maintenant sur les effets synergiques des différents impacts anthropiques et climatiques. Les caractéristiques de chaque écosystème fluctuent et évoluent avec les variations du climat, et ces caractéristiques déterminent leurs réponses aux interactions des activités humaines. Le défi est maintenant de comprendre comment les propriétés des écosystèmes déterminent leurs réponses à la synergie des sources de variations naturelles et des activités anthropiques ainsi que les conséquences socioéconomiques de ces dynamiques (Mooney et al., 1995 ; Cloern, 2001). C’est le défi scientifique que relève le Chantier golfe de Gascogne.

Objectifs du projet Comprendre l’interaction entre les ressources halieutiques, l’environnement et la pression de l’homme à l’échelle régionale. Déterminer comment les facteurs sociaux et économiques contrôlent le comportement des divers acteurs. Analyser comprendre et prévoir l’évolution du système selon divers scénarios climatiques et économiques.

Explicité des objectifs L’échelle d’étude est régionale. C’est l’emprise spatiale d’un grand écosystème, celle des populations et des caractéristiques physiques de leur habitat, celle à laquelle se manifestent le climat et ses variations. C’est aussi l’échelle à laquelle sont gérées les activités humaines.


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La dynamique de ce système complexe exploité est contrôlée par deux facteurs : ♦ Le climat dont les caractéristiques et les variations déterminent à long terme l’évolution du

milieu physique et des formes vivantes qui le peuplent, et à court terme la variabilité des processus qui les lient.

♦ Les activités humaines, dont la gestion détermine la nature, les modalités et l’amplitude des usages.

L’écosystème contrôlé par ces deux forces, est divisé en trois composantes majeures qui interagissent : ressources, environnement et activités humaines. Les ressources se définissent en fonction d’un usage anthropique. L’environnement est l’ensemble des autres formes vivantes et des conditions physico-chimiques du milieu. Les ressources halieutiques sont choisies comme espèces cibles du projet en raison de leur état (OSPAR Commission 2000 b), et parce qu’elles sont l’objet direct de l’ensemble des formes d’usages et de gestion actuelles. Les espèces exploitées par la pêche sont la dernière source naturelle de production alimentaire pour les populations humaines, constituent un réservoir de formes domesticables par l’aquaculture, soutiennent les activités touristiques et participent à la représentation de l’environnement que se forgent les sociétés. L’ensemble des pressions anthropiques est pris en compte : c’est l’effet de la synergie des pressions anthropiques qui est actuellement l’inconnue et la pêche n’est pas le seul agent des changements.

Emprise géographique du chantier L’écosystème côtier est classiquement défini comme le domaine correspondant au plateau continental de la côte aux accores. Le chantier golfe de Gascogne est côtier. Il ne peut pas avoir de frontières géographiques strictes, à cause de la nature fluide et diffuse du milieu ainsi que des différences d’emprises spatiales des composantes de l’écosystème y compris les activités humaines. Les marges, le domaine hauturier, la frange littorale et estuarienne, sont prises en compte à cause des contraintes exercées respectivement sur la dynamique du système par le régime océanique et les apports continentaux. De même, le chantier Gascogne inclut les limites géographiques, la mer Celtique au nord et le cap Finisterre au sud, qui correspondent à des zones de transition latitudinales d’une partie de la flore et de la faune (cf carte 1, emprise géographique des principales composantes du système Gascogne).

Mode d’Approche Hypothèse et Théorie Un écosystème est constitué d’un ensemble d’organismes vivants liés entre eux, et interagissant avec le milieu physique et chimique. Les deux composantes écologiques, ressources et environnement physique, sont elles même des systèmes complexes d’interactions entre leurs constituants. Les activités humaines qui s’exercent dans l’écosystème, son exploitation, modifient ces interactions (figure 1a). Observer, quantifier, classer tout ces processus, si même c’était imaginable, dépasse les capacités opérationnelles de l’écologie. Comprendre un système qui comporte autant de constituants élémentaires, de phénomènes et d’échelles spatiales et temporelles de manifestations, n’est possible que s’il peut être divisé en un nombre fini de composantes dont les comportements sont régis par les mêmes lois de base. Une approche est d’explorer la nature de ces lois par modélisation de comportements essentiels des individus, transport, nutrition, reproduction (e.g. équations primitives biologiques, Woods, 2001). Cependant elle s’applique difficilement pour les espèces des formes supérieures d’organisation (ie, les plus évoluées), qui ont un comportement complexe. Puisque cette approche admet implicitement que de telles lois existent, la démarche alternative est de les déterminer. Le choix de tester de telles lois se serait imposé, sans autre justificatif, par les impératifs d’une gestion durable des écosystèmes qui doit se baser sur la compréhension des


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processus et ne peut réglementer tous les phénomènes. Le principe testé est formulé par la théorie de « l’équilibre dynamique » (Huston, 1979, 1994), selon laquelle : la croissance, la mortalité et la reproduction influencées par l’environnement physique et la productivité, sont les éléments de base de la compréhension de tous les types de phénomènes écologiques. Suivant cette théorie, le projet golfe de Gascogne postule que l’effet des interactions entre activités humaines et environnement sur l’une ou l’autre des populations ressources, i) peut être caractérisé par les fonctions biologiques essentielles et ii) entraîne des réponses compréhensibles et cohérentes aux différents niveaux d’organisation que sont les populations, les communautés et le réseau trophique (figure 1b). Pour chacune des composantes ainsi définies de l’écosystème, les questions sont communes : Quelle est la nature des facteurs de contrôle actuels de la production ? leur hiérarchie a t-elle changée dans un passé récent ? Quelles seront les réponses du système à l’évolution du climat et de changement des dispositifs de gestion des activités humaines ?

Synopsis des actions La description des actions du projet est structurée en trois volets selon les trois composantes clefs : climat, système d’interactions ressource/exploitation, et scénarios de gestion. Ce dernier volet prend en compte la modélisation des réponses du système ressource/exploitation pour différents scénarios climatiques et de gestion. Les développements technologiques en soutien du projet font l’objet d’un quatrième volet. Pour chacun des volets les objectifs communs aux actions et leurs ateliers sont définis ici. Une part importante de l’activité dans le cadre du projet et des retombées à en attendre, concerne l’actualisation et l’amélioration de la description des caractéristiques physiques, biologiques, d’activités humaines et économiques du golfe. Ces travaux seront détaillés dans les fiches opérationnelles correspondantes.

1. Dynamique physique de l’habitat

Liens climat et hydrodynamisme Objectif : Comprendre comment les fluctuations climatiques influent sur les structures physiques de l’habitat pour déterminer l’hydroclimat du golfe de Gascogne, sa variabilité interannuelle et son évolution. Explicité : En mer comme sur terre, la production des espèces dépend du climat. Les variations du climat sont répercutées sur le potentiel de production biologique par les structures hydrodynamiques. Leur nature et leurs conditions, déterminent l’occupation de l’habitat par les espèces, la capacité


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de résidence des individus, les migrations entre ces habitats au cours du cycle vital, ainsi que les conditions de production des ressources alimentaires et de rencontre des individus avec ces ressources, avec leurs compétiteurs et leurs prédateurs. Chaque espèce a une utilisation propre des structures physiques qui sont la référence spatiale de sa distribution. Les caractéristiques et les variations de ces structures constituent l’hydroclimat : le temps qu’il fait dans l’écosystème marin. Les questions à résoudre concernent i) la détermination des perturbations de conditions hydrodynamiques selon les situations météorologiques types, et ii) en regard de la tendance climatique actuelle, la prévision de l’évolution des perturbations hydrodynamiques possibles (régime de vents d’ouest, débits fluviaux, anomalies climatiques….).

Cas ateliers : Le projet englobe la circulation sur le plateau continental et le talus. Il est fondé sur la description de l’hydrologie selon des situations météorologiques caractéristiques, pour déterminer la circulation générale et transitoire ; il prend en compte la variabilité inter-annuelle des structures. L’accent est porté sur l’impact des forçages atmosphériques (flux de chaleur, vents, fleuves) sur la circulation haute et basse fréquence, ainsi que sur le rôle des anomalies thermophalines et tourbillonnaires (cellules de rétention) comme déterminants de la productivité du milieu.

Circulation de grande et moyenne échelles Objectif : Comprendre les influences de la circulation générale de l'Atlantique nord (est en particulier) sur la dynamique (courants, température, traceurs) du golfe de Gascogne (des échelles saisonnières aux échelles inter annuelles). Quantifier les mécanismes physiques qui permettent ou facilitent les transferts à travers le talus continental. Explicité : Les paramètres physiques essentiels pour l'évolution des écosystèmes marins varient dans le temps et l'espace en fonction d'influences locales - processus météo-océanographiques régionaux - et globales - advection de masses d'eau distantes, circulation générale de l'atmosphère. La difficulté particulière du régime dynamique océanique dans le golfe de Gascogne est la multiplicité des processus et des échelles spatio-temporelles inter-agissantes, en particulier : - les phénomènes de haute fréquence (super-inertiels) comme la marée (externe ou interne) et les ondes et courants résiduels associés; - les phénomènes de basse fréquence (sub-inertiels) de moyenne échelle (courants de pente, tourbillons) et de grande échelle (impact de la circulation générale de l'Atlantique sur le golfe) et enfin les phénomènes climatiques (oscillation nord Atlantique et autres modes de variabilité). Cas ateliers : L'attention est portée ici sur les influences externes au golfe de Gascogne qui modifient notablement sa circulation (aux échelles saisonnières à inter-annuelles) et sur les processus de talus continental, qui favorisent ou limitent les échanges plateau-plaine abyssale. Les études de processus et la modélisation régionale aux équations primitives, vont permettre de décrire et de quantifier ces influences et ces échanges.


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Structures sédimentaires Objectif : Reconnaître les formations sédimentaires en tant que déterminants des communautés benthiques, leur histoire à l'échelle des transgressions marines, leur persistance passée et leur vulnérabilité. Explicité : Les fonds conservent la signature des changements écologiques à long terme qui constituent les références de l’origine de la différenciation naturelle des unités de populations et de leur sensibilité aux changements. Cas ateliers : La partie centrale du plateau continental du golfe est occupée par des vasières, habitat de communautés benthiques, frayères et nourriceries d’espèces halieutiques, qui sont l’objet d’une exploitation intense. L’âge de leur mise en place et leur évolution, constitue la signature des changements de l’écosystème à l’échelle de l’évolution du climat, et de la vulnérabilité de ces formations aux changements à plus court terme. La grande Vasière est supposée plus ancienne mais moins épaisse, donc peut-être plus vulnérable, que la vasière Ouest Gironde. Cette histoire géologique constitue tout d’abord, la référence de la structuration spatiale des meta populations (ex. sole, bar…), et de leur réponse aux changements climatiques, notamment de leur diversité génétique. C’est ensuite une mesure de leur résilience aux changements naturels et anthropiques. A meso échelle temporelle, la dynamique du matériel particulaire et sa modélisation, à l'échelle du Golfe, vise à mieux évaluer les tendances d'évolution de la couverture sédimentaire (modifications d'habitats), les turbidités (l'énergie lumineuse disponible pour la production primaire), et le devenir des contaminants. Ces travaux porteront sur les conditions hydrodynamiques de remise en suspension, les contributions relatives des pêcheries (dragues, chaluts...), l’incidence potentielle de la bioturbation, les transits du matériel particulaire fin sur le plateau, les échanges entre le plateau et les zones littorales envasées.

2. Dynamique du système ressources/environnement/exploitation

Population Objectif : comprendre l’effet de la synergie des sources de variation naturelles et anthropiques sur la croissance des populations. Explicité : La croissance des populations, natalité/mortalité, est le principe majeur qui sous tend l’écologie (cf. Huston op. cit.). Le système actuel de gestion des pêches repose sur son application aux stocks exploités. Le principe de base (cf. Hall, op. cit.), est d’ajuster, en moyenne, la mortalité par pêche, à la natalité (i.e. le recrutement des espèces halieutiques). La mise en œuvre de ce principe achoppe d’abord sur le problème critique de prévision du recrutement dépendant de l’environnement et in fine du climat. Les déterminants du recrutement font l’objet d’une énorme quantité de recherches et de résultats depuis plus de vingt ans. Les théories convergent sur le


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rôle clef pour la production de la descendance, des phénomènes physiques, de la production des ressources alimentaires et de leur disponibilité (cf. par ex. Cushing, Sinclair, Bakun, op. cit.). Pour le recrutement, le défi dans le défi aujourd’hui est d’ordre analytique plutôt que conceptuel. Il s’agit d’expliciter les différents cas d’espèces, de régions et d’impacts anthropiques dans ce cadre théorique. Le second terme du modèle de croissance des populations, la mortalité, dépend des interactions environnement/pressions anthropiques. La nature et l’ampleur des différentes pressions anthropiques diffèrent selon les habitats (estuaires, baies, plateau…), dont elles modifient la productivité et le régime de perturbations. Les lacunes à combler portent sur la structuration spatiale des populations et leur occupation des habitats en réponse aux altérations des capacités d’accueil. La démarche associe la génétique à l’approche écologique (différenciation génétique et adaptation aux perturbations).

Cas Ateliers : Les cas d’études sont choisis de manière à intégrer dans la compréhension de la dynamique de population, i) le rôle des facteurs naturels de contrôle (perturbations physiques et productivité du milieu), et celui des impacts anthropiques, ii) couvrir une large gamme de types de stratégies vitales et iii) prendre en compte les différents types de métier de la pêche et d’impacts anthropiques. L’anchois, est une population à croissance rapide qui présente une forte variabilité de recrutement et dont la raréfaction ou la restauration des abondances répond aux conditions physiques de son habitat, sans que l’influence de l’exploitation ne soit actuellement reconnue comme directement déterminante. La sole, le bar, le merlu, les civelles d'anguilles sont des meta populations d’espèces dont les baies et les estuaires constituent des aires de nourriceries dont les activités anthropiques en interactions avec les variations naturelles du milieu, modifient localement la production. Les espèces phytoplanctoniques (Dinophysis spp. et Karenia mikimotoï), sont des espèces structurantes de l’écosystème. Leur stratégie vitale paraît à l’opposé des poissons. Il s’agit ici de vérifier que leur dynamique de population relève du même modèle que le recrutement des espèces halieutiques forcé par les variations de l’environnement (perturbations physiques), en interaction avec le forçage anthropique (productivité du milieu). N B : Outre les observations directes, les conditions hydroclimatiques, la productivité du milieu, leur évolution et leur variabilité sont déterminées par les volets I Dynamique Physique et II 2 Communautés, du projet.

Modélisation : Etablissement d’une typologie des fluctuations de croissance des populations à partir des caractéristiques de la cinétique de production des formes juvéniles sensu lato. La typologie porte sur l’ensemble des populations d’espèces pour lesquelles des recensements démographiques sont établies ou le seront dans le cadre du chantier. Cette typologie doit être validée par le régime de perturbations physique et de productivité de l’environnement des populations. Plusieurs familles de modèles seront mis en oeuvre, ceux spatialisés et structurés en âge ou taille, classiquement utilisés pour les populations exploitées, et ceux moins explorés, comme les modèles stoïchiométriques et le modèle allométrique généralisé. Simulations et prévisions portent sur la cinétique des populations selon le régime de perturbations anthropiques et climatiques.


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Communautés Objectif : Comprendre l’effet de la synergie des effets anthropiques et environnementaux sur la production et la structure en espèces des communautés. Explicité : La dynamique des populations dépend des interactions entre espèces, trophiques, de compétition, successions d’espèces [changements autogéniques déterminés par les espèces, (e.g. décomposition des déchets, réduction de la lumière, pompage des nutriments…), et allogéniques (ie dus aux conditions physiques)]. Dans les conditions naturelles, ces interactions déterminent les possibilités de coexistence des espèces dans le milieu, leur exclusion ou leur extinction. Les apports anthropiques de nutriments, conditionnent le niveau de production primaire et la structure en espèces de communautés phytoplanctoniques. Ces changements se propagent à travers les réseaux trophiques pélagiques, et benthiques par sédimentation des déchets, et contribuent aux changements successifs de structure et de production des communautés zooplanctoniques, d’invertébrés benthiques et de poissons. Parallèlement, l’exploitation, par la dégradation mécanique des habitats, et la mortalité due aux captures, modifie la structure des communautés des niveaux supérieurs du réseau trophique. Ces effets se propagent jusqu’aux premiers niveaux de production. La réponse des communautés à la synergie de ces deux types d’impact, dépend de leur amplitude relative sur le niveau trophique directement affecté et de la position (primaire, intermédiaire ou supérieure), de la communauté qui contrôle le réseau trophique, (Cury et al., 2000). Comprendre la dynamique des espèces dans le golfe de Gascogne impose de déterminer les processus de régulation de la composition des communautés.

Cas Ateliers : Les cas ateliers sont choisis de manière à prendre en compte i) les effets de la pêche, ceux de la conchyliculture et de l’anthropisation des bassins versants par l’agriculture le développement industriel et urbain, ainsi que ii) des communautés d’espèces producteurs primaires, prédateurs tertiaires et supérieurs qui sont directement affectées par l’une ou l’autre de ces activités et représentent la gamme des compartiments susceptibles de contrôler le réseau trophique. Les différentes communautés sont analysées à l’échelle spatiale de leur répartition. Pour l’approche globale du fonctionnement et la modélisation, l’écosystème golfe de Gascogne est subdivisé en deux sous systèmes spatiaux : le plateau continental et la zone littorale des pertuis charentais. Ces deux sous systèmes interagissent (flux chimiques, de particules, et écologiques de migrations ou transport d’espèces…). Ils ont cependant des structures physiques, écologiques distinctes comme le sont les activités humaines dominantes, respectivement la pêche et la conchyliculture. A l’échelle du golfe, les apports de nutriments par les panaches fluviaux, et leur teneur en phosphore et en MOD, ont un rôle déterminant dans le niveau de production et la composition en espèces (diatomées, flagellés…) des communautés phytoplanctoniques à laquelle correspondent la structure en groupes fonctionnels (microalgues fourrage, nuisibles, toxiques) et le flux de matière organique vers les compartiments pélagiques et benthiques du réseau trophique. Le rôle de la boucle microbienne dans la cinétique des nutriments, les capacités de réponses différentielles des microalgues (mixotrophie et hétérotrophie) interviennent dans la succession des espèces. L’analyse fonctionnelle des communautés de poissons est basée sur une typologie spatialisée des traits biologiques et démographiques à différents âges. Le choix des traits vitaux est guidé par leur sensibilité aux différentes perturbations anthropiques et climatiques (reproduction, taille,


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croissance, longévité, fragilité du squelette, régime opportuniste…). L’objectif est ici d’identifier, par l’analyse comparée des groupes et celle de leurs cinétiques, la hiérarchie des facteurs d’impact. La détermination des teneurs en contaminants organiques à haut poids moléculaire et la modélisation de leur bioaccumulation contribue à déterminer les voies d’interactions aux niveaux supérieurs du réseau trophique. C’est à l’échelle des Pertuis Charentais, que l’analyse des différentes composantes de l’écosytème et de leurs interactions sera complétée et que la modélisation sera développée pour déterminer comment les forçages physiques et anthropiques déterminent la structure en espèce et la production de ce système. NB : L’analyse descriptive des communautés pélagiques, benthiques, et démersales, comme celle des communautés de producteurs primaires est réalisée dans le cadre du PNEC (définition du réseau trophique, conséquence de l'exploitation sur la structure des communautés benthiques de la grande vasière, et sur sa productivité (spectres de taille locaux). Modélisation : Développer les modèles de flux trophiques, en explicitant les variations climatiques et anthropiques. Explorer les modèles énergétiques de structure de communautés basés sur le principe d’équivalence de l’utilisation d’énergie ainsi que les modèles centrés individus. Simulations et prévisions portent sur la cinétique des communautés selon le régime de perturbations anthropiques et climatiques.

3. Caractéristiques du système pêche, scénarios de gestion

Structure et Dynamique du système actuel Objectif : Caractériser la structure actuelle des activités exploitant les ressources vivantes du golfe. Déterminer les facteurs d’évolution de ces activités. Explicité : Définir des usages permettant d’assurer l’objectif de préservation des ressources, impose de comprendre d’une part, comment les pratiques actuelles ont affecté ces ressources et d’autre part, d’identifier les mesures de régulation susceptibles d’infléchir ces pratiques. Ceci dépend étroitement de la réaction des entreprises à de nouvelles mesures s’appliquant à leur activité. Les déterminants à identifier et hiérarchiser, sont d’ordre économique (coût et revenus des activités, eux même fonction des prix, des moyens de production et des produits, ainsi que des politiques publiques, subventions, taxes, barrières douanières…), d’ordre institutionnel (règles d’accès aux ressources, réglementation), d’ordre environnemental (fluctuations à court et long terme), et enfin techniques (adaptation des engins, innovations). L’identification des dysfonctionnements et de nouvelles mesures de gestion sera menée à partir de l’évaluation des conséquences écologiques (rejets, détériorations des ressources), et économiques des pratiques, suivant les différentes mesures de régulation envisagées. L’évaluation des mesures doit tenir compte de la répartition des impacts économiques entre les différentes catégories d’exploitants concernés, et au sein de la collectivité.


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L’objectif nécessite de combler d’importantes lacunes de connaissances concernant l’économie des exploitations de pêche (coûts et revenus), et les stratégies des entreprises (investissements et types d’activités). Il nécessite également d’actualiser les données sur les ressources exploitées, en particulier les abondances d’espèces non gérées par quotas, celles des espèces et des formes non commercialisées (rejets), de quantifier précisément la puissance de pêche, les capacités de capture et leurs évolutions récentes. Cas Ateliers : Deux types de pêcheries sont choisies pour prendre en compte les différences de caractéristiques des ressources exploitées, de l’exploitation et de sa gestion. Les activités de pêche dans la bande côtière Bretonne, gérées au niveau national. Elles posent des problèmes de cohabitation des activités (pêche artisanale, plaisance, tourisme, aquaculture), et d’aménagement de l’espace marin. L’inventaire des métiers pratiqués et la description de l’activité des flottilles doivent être mis à jour pour mener une analyse comparée des différents modes de gestion et modéliser la dynamique. Cet atelier permet d’analyser les voies d’intégration des activités halieutiques et récréatives dans le cadre d’espaces à protéger (Parcs Marins). Les pêcheries démersales et benthiques du golfe de Gascogne et de mer Celtique sont sous gestion communautaire européenne. L’objectif est de comprendre et prévoir la dynamique de l’effort et de l’impact de la pêche sur les ressources, en réponse à l’évolution de l’écosystème et aux déterminants économiques. L’analyse porte sur une typologie des métiers, l’identification des causes d’évolution des puissances de pêche, celle des déterminants des changements de tactiques, et des réponses de la ressource. Deux modes d’approche seront développés simultanément. L’un, la perception des pêcheries, considère globalement les ressources pluri-spécifiques, l’autre, la perception du poisson, sera développée pour le cas du merlu pêché par tous les métiers. Cette seconde approche permet d’analyser les problèmes posés par les interactions et la concurrence entre activités de pêche.

Réponses du système à d’autres scénarios de gestion Objectifs : Simuler l’évolution des ressources en réponse à de nouveaux scénarios de gestion. Explicité : Il existe une série graduelle de scénarios de gestion possible, depuis les modifications des règles actuels de gestion, jusqu’au changement de principe comme l’adoption des quotas individuels transférables. Le premier niveau de questions porte sur l’ampleur des mesures à prendre dans le cadre de la gestion actuelle, pour conserver ou restaurer les ressources sans pénaliser inutilement les entreprises. Dans ce domaine de nouveaux scénarios sont identifiables sans anticiper les résultats de l’analyse des pratiques actuelles. Ils portent sur l’aménagement des interactions entre flottilles (rejets), sur une gestion pluriannuelle des stocks. Les prévisions seront développées pour estimer l’objectif écologique possible selon les scénarios climatiques, ainsi que l’efficacité économique des mesures envisagées. Cas Ateliers : Les différents scénarios définis seront appliqués aux pêcheries précédemment présentées, de zone côtière bretonne et du plateau continental. Pour le cas des mesures à mettre en œuvre dans le cadre du mode de gestion actuel, la réduction de l’effort de pêche, la définition de cantonnements, et les mesures spatialisées sont actuellement les outils de gestion classiquement envisagés en y intégrant les politiques de subvention et d’incitation. Leurs effets


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et leur intérêt seront évalués par modélisation et simulation. Cette analyse des dysfonctionnements actuels et des remèdes immédiats doit être développée avant de déterminer et d’évaluer des modes alternatifs de gestion basés par exemple sur des principes différents d’allocation de l’accès aux ressources.

4. Développements technologiques en soutien Ce volet du chantier golfe de Gascogne est mené transversalement aux différentes opérations qui viennent d’être présentées. Une part des développements technologiques projetés ne seront pas opérationnels avant la troisième voire la quatrième année de réalisation du chantier Gascogne. Leur mise en place répond à la nécessité de mettre à niveau la capacité de mesure en océanographie biologique et d’initialiser le réseau de surveillance du golfe. Les actions correspondantes sont regroupées ici selon cinq catégories :

L'observation au point fixe : Surveillance de l'environnement en baie de Vilaine à l'aide d'une bouée de type MAREL autorisant les mesures de fond et surface des paramètres de l’environnement (T, S, N, P, Si, Turbidité, Fluorescence…) et station fixe halieutique y associant des mesures de la biomasse des ressources halieutiques sur la "grande vasière", pour une observation continue de l’évolution des caractéristiques de l’environnement et des biomasses, respectivement dans des zones fortement anthropisées et très pêchées.

L'observation à l'aide de profileurs : Mesure de profils T,S par adaptation du profileur autonome PROVOR océanique, et amélioration du profileur embarqué polyvalent par ajout de nouvelles fonctionnalités en particulier pour la discrimination de groupes taxonomiques au sein des microalgues planctoniques.

L'acoustique pêche : Développement d’un sondeur multifaisceaux halieutique qui équivaudra à 30 sondeurs halieutiques fonctionnant en parallèle. Ceci constitue un saut technologique permettant d’augmenter la résolution spatiale et taxonomique des évaluations d’abondance de poissons pélagiques, et d’obtenir la même résolution de mesures pour les formes à proximité du fond, les démersaux, indétectables par les échosondeurs actuels. La technique permettra d’analyser le comportement des bancs. Elle est tout aussi utile pour d’autres spécialités, évaluation d’abondance et de répartition du zooplancton, du micronecton, et cartographie des habitats.

La technologie des pêches : Déterminer l’effort de pêche à partir de l’efficacité de capture correspondant aux innovations techniques apportées aux engins de pêche et aux apparaux de pont, quantifier le comportement des espèces à la capture pour améliorer la précision des évaluations d’abondances et définir des engins plus sélectifs, mesurer l’effet mécanique des engins actuels de pêche sur les fonds.

Archivage et gestion de meta banque de données : La réalisation du projet entraîne l’utilisation et l’acquisition d’un très grand volume de données provenant d’un grand nombre de disciplines et d’engins nouveaux. Ces données utilisées ou nouvellement acquises dans le cadre du projet sont archivées dans différentes bases et systèmes existants (SIH, MAREL, BIOCEAN, SEXTANT, CORIOLIS). Ceci impose le


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développement de techniques pour mettre en cohérence les différents systèmes d’information sources, y intégrer des simulations de modèles, simplifier l’accès aux différents utilisateurs, et gérer cette meta banque de données.

Résultats attendus, retombées du projet ♦ Evaluer les effets de la pêche et ceux des apports des bassins versants sur l’écosystème du

golfe de Gascogne, ses espèces, leurs abondances et leurs habitats, ♦ Déterminer, les causes de l’évolution récente des ressources halieutiques du golfe,

dans les variations climatiques, l’évolution de l’effort de pêche et les modes de gestion mis en œuvre,

♦ Développer les nouvelles techniques et la méthodologie nécessaires pour évaluer

directement l’abondance des ressources halieutiques et prévoir leur évolution, ♦ Proposer des scénarios d’exploitation durable des ressources halieutiques et évaluer leur

intérêt économique, ♦ Mettre en place et garantir les compétences et les connaissances scientifiques et techniques

nécessaires pour surveiller et diagnostiquer l’état des écosystèmes marins exploités ♦ Répondre aux obligations nationales pour préserver et gérer durablement les écosystèmes

marins exploités.

Insertion Nationale et Internationale, coopération Le défi que s’est fixé l’IFREMER sur le chantier Gascogne est centré sur la gestion durable des ressources : « Comprendre et prévoir l’évolution des ressources en fonction des changements de climat et de pression des activités humaines ». La mise en place de ce chantier s’accompagne de la mobilisation des capacités de recherches correspondantes de l’IFREMER en hydrodynamique côtière, en écologie des communautés exploitées, en halieutique et en économie. Pour autant, l’ambition n’est pas d’atteindre, seul, des objectifs que se sont fixés les nations du globe et leurs communautés scientifiques. Le principe est de forger les compétences scientifiques et techniques et d’acquérir les connaissances propres au grand écosystème qu’est le golfe de Gascogne pour contribuer de manière significative et lisible aux initiatives des différents pays. Au niveau national, une part du projet golfe de Gascogne a ses racines dans le Programme National Environnement Côtier (PNEC), conduit en coopération par l’IFREMER et l’Institut des Sciences de l’Univers (INSU/CNRS). Ce programme constitue une vaste fédération d’Axes Thématiques de Recherches, en particulier sur les flux de matière et d’éléments, la dynamique de population, et les méthodes et outils d’analyse de la variabilité spatio temporelle. Il comporte différentes zones ateliers parmi lesquelles figure le golfe de Gascogne. Les coopérations en cours sont à développer tant thématiquement que dans l’utilisation des plate formes à la mer. Au niveau européen, des projets relevant du chantier Gascogne sont financés (5) par- ou soumis (7) à l’UE dans le cadre du 5è PCRD, en coopération avec des équipes de recherches d’Espagne (IEO, AZTI), et du Royaume Uni (CEFAS). Les nouveaux outils structurels dont


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seront dotés le 6è PCRD incitent à explorer les voies d’une intégration du chantier Gascogne et des initiatives voisines d’autres pays (AMOEBE/Norvège, MIP/UK). Au niveau international, la problématique du chantier golfe de Gascogne relève des thèmes de SPACC/IOC, de GLOBEC/ICES. Des opérations du chantier devraient être soumises à l’acceptation de chacun de ces deux programmes. Enfin des échanges sont en cours pour associer le projet Gascogne au programme « Census of Marine Life » dont une des composantes concerne l’intégration, l’examen, l’analyse et la communication des habitats et de la taille des populations benthiques et pélagiques en relation avec la variabilité de l’environnement.

Moyens

Calendrier 2001 2002 2003 2004 2005

Mise en place, Définition du projet Modèle de circulation Forçages climatiques, Variabilité des structures Impact de la pêche et des apports de nutriments Effets interactifs Poids relatifs des actions humaines Populations - Communautés Evolution de l’écosystème …. Evolution des capacités de captures Moteurs économiques de l’évolution Dynamique du système pêche Scénario de gestion ….. Développements - profileurs Bouée Vilaine, Station Grande Vasière Sondeur multifaisceaux halieutique Meta banque de données Séminaires Evaluations Synthèses transversales Dynamique des interactions Modélisations


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Budget

Budget EPRD* 2002 *Etat prévisionnel des recettes et des dépenses

Kfrancs Keuros Kfrancs KeurosI - Dynamique physique 254 39 380 58

II - Populations 1040 158 902 138

III - Communautés 464 71 1199 183

IV - Systèmes de pêche 680 104 909 139

V - Soutien technologique 600 91 8820 1344

Coordination 210 32 40 6

TOTAL 3248 495 12250 1868

Volets scientifiques Fonctionnement Investissement

Répartition du budget de fonctionnementpar Direction opérationnelle

TMSI18%

DRO4%

DEL11%

DNIS0,5%

DRV66,5%


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Participants par Laboratoires en équivalent temps plein

Cadres techniciens TotalDRV Coordination Brest 11 - 11Direction des Ressources Coordination Nantes - 5 5Vivantes Ressources Aquacoles Nantes/Créma 72 72 144

Toulon/Sète 26 12 38Ressources Halieutiques Brest/côtier 53 12,5 65,5

Brest/Lasaa 12 11 23Brest/Lorient 22,2 9 31,2Nantes/Ecohal 73,5 46,1 119,6Nantes/La Rochelle 27,5 - 27,5Nantes/ Maerha 28 15 43Nantes/ St Pée 12 - 12

Service d'Economie Maritime Brest 5 - 5Sous-Total 342,2 182,6 524,8

DEL Applications Opérationnelles Brest 18 6 24Direction de l'Environnement Ecologie Côtière Brest 44 30 74et l'aménagement du Littoral

Sous-Total 62 36 98DRO Géosciences Marines Brest 4 2 6Direction de la Rechercheocéanographique

Sous-Total 4 2 6DNIS Systèmes Sous-marins Toulon/Sète 3 - 3Direction des Naviresocéanographiques et del'Intervention Sous-Marine

Sous-Total 3 - 3TMSI Acoustique Sismique Brest 18 - 18Direction de la Technologie Informatique et Données Marines Brest 2 - 2Marine et des Systèmes Recherches Expérimentales et Développement Brest 1 1 2d'Information Technologie des Pêches Brest/Lorient 36 18 54

Systèmes Instrumentaux Brest 12 22 34Sous-Total 69 41 110

TOTAL 480,2 261,6 741,8

Direction Opérationnelle Département Laboratoire / Service Temps personnel (homme/mois)

R é p a rtitio n d u te m p s e n p e rs o n n e l p a r v o le ts s c ien tifiq u es

P O P U L AT IO N S31 %

C O M M U N AU T E S25 %

S YS T E M E P E C H E2 2 %

D YN AM IQ U E P H YS IQ U E

5 %

C O O R D IN AT IO N2 %

S O U T IE N T E C H N O L O G IQ U E

1 5 %


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