BIOPAPUA

Name: BIOPAPUA
Start: 2010-08-21
End: 2010-10-19
Location: Mer de Bismarck

Type	Campagne océanographique
Série	Cette campagne fait partie de la série de campagnes TROPICAL DEEP-SEA BENTHOS
Navire	Alis
Propriétaire navire	IRD
Dates	21/08/2010 - 19/10/2010
Chef(s) de mission	SAMADI Sarah , CORBARI Laure
	INSTITUT DE SYSTÉMATIQUE, EVOLUTION, BIODIVERSITÉ - UMR 7205 - PARIS 45 rue Buffon 75005 Paris +33 (0)1 40 79 80 62 https://isyeb.mnhn.fr/fr
DOI	10.17600/10100040
Objectif	L'objectif général de la campagne BIOPAPUA était de faire un état des lieux de la biodiversité benthique profonde dans la zone Papouasie Nouvelle Guinée, selon trois axes d'exploration : Biodiversité benthique profonde ; Origine et fonctionnement de l'écosystème des bois coulés ; Isolement et endémisme par l'exploration de monts sous-marins.

Mer/Océan

Mer de Bismarck

(Papouasie Nouvelle Guinée, Mer de Bismarck et Mer de Salomon)

Ports

Port départ : Lae (Papua New Guinea)

Port fin : Rabaul (Papua New Guinea)

Organisme responsable de la campagne

DÉPARTEMENT SYSTÉMATIQUE ET EVOLUTION

Museum National d'Histoire Naturelle

43, rue Cuvier

75231 PARIS CEDEX 05

https://isyeb.mnhn.fr/fr

Organisme(s) participant(s)

MNHN/IRD/CNRS/UPMC

Discipline(s)

BIOLOGIE MARINE

Code	Libellé	Quantité	Responsable
B18	Zoo-benthos	-	SAMADI Sarah
B20	Mollusques	-	SAMADI Sarah
B21	Crustacés	-	SAMADI Sarah
D71	Profileur de courant	-	ELDIN Gérard
G01	Prélèvements à la drague Drague Waren et chaluts à perche	156 Traits	SAMADI Sarah
G74	Echo sondage multifaisceaux Cartographie des zones de travail	-	SAMADI Sarah

Travaux

-Drague Waren (57 opérations).
-Chalut à Perche (99 opérations).

Positionnement

Système géodésique : WORLD GEODETIC SYSTEM 1984 = WGS84

Système de positionnement : GPS naturel

Document(s) associé(s)

Fiche Référentiel Campagnes MNHN

Contexte scientifique et programmatique des campagnes

Les fonds marins de la zone PNG, en dépit de leur position centrale dans le triangle d'Or de la biodiversité ont été peu explorés depuis les grandes expéditions historiques. Par ailleurs, en dehors des grandes voies de navigation la cartographie des fonds marins est très lacunaire. Les principaux résultats modernes sur la diversité de la faune profonde de cette zone sont issus de l'étude des écosystèmes hydrothermaux. Le premier objectif de BIOPAPUA était donc de collecter la faune benthique des autres environnements profonds présents en PNG. Le programme de la campagne visait à diversifier au maximum les habitats en mer de Bismarck et en mer des Salomon (cf, figure), sur les pentes insulaires et sur les monts sous-marins, sur des substrats meubles et des substrats durs, dans des zones d'accumulations de matière organique végétale etc.

Carte des stations explorées lors de BIOPAPUA de la zone Papuaousie Nouvelle Guinée et ses îles satellites. Les repères sont colorés pour préciser le type de faune échantillonnée. (faune sur des bois coulés en rouge, faune des suintements froids en vert, et autre type de faune benthique en bleu).

D'un point de vue biogéographique, la zone est particulièrement intéressante. En effet, les résultats des campagnes antérieures des campagnes TDSB montrent que les assemblages faunistiques de la mer du corail (Nouvelle Calédonie, Vanuatu et les îles Salomon) diffèrent de ceux trouvés d'une part à l'Est del'Australie, et d'autre part en Indonésie et aux Philippines. Les fonds marins de la zone PNG est à la confluence de ces différentes zones. La campagne avait pour objectif d'échantillonner la faune afin de pouvoir par la suite caractériser cette zone de confluence.

Distribution géographique des 634 occurrences d'octocoraux du genre Chrysogorgia. Sont représentées aussi les colonies de Chrysogorgia associées aux galathées récoltées durant la campagne Biopapua. (selon Watling et al, 2011).

La campagne a été réalisée en collaboration avec l'Université de Papouasie Nouvelle Guinée (UPNG) et marque le début d'une série d'opérations dans ce pays. La campagne Biopapua a ainsi été suivie d'un atelier de la Planète revisitée (http:/ /laplaneterevisitee.org/) à Madang en 2012, par la campagne hauturière MADEEP actuellement en cours, suivis autour de l'île de Kavieng au nord de la mer de Bismarck, par un atelier littoral prévu en juin 2014 et par une campagne côtière en août 2014. La collaboration avec l'UPNG a permis des actions de diffusion des connaissances ciblées autour de la biodiversité de la faune profonde. Cette diffusion (cf. posters ci-dessous et le site http:/ /www.ird.fr/toute-l actualite/science-en-direct/campagne-biopapua) est particulièrement d'actualité dans un pays où l'exploitation des ressources minières aussi bien terrestre que marine offre d'importantes potentialités économiques. Les populations locales s'intéressent aux impacts de ces exploitations pour l'environnement et le professeur Ralph Mana de l'UPNG, impliqués dans tous les projets en PNG a largement utilisé les données pour communiquer autour de ces thèmes.

Cette campagne a également renforcée l'implication des taxonomistes taiwanais dans le programme TDSB et a permis de monter et d'obtenir sur les thèmes développés autour des campagnes un projet franco-taiwanais cofinancé par l'ANR et la NSC (ANR TF-DeepEvo, appel blanc international). Ce projet permet notamment une meilleure exploitation des échantillonnages de poissons dont la valorisation était jusqu'alors restée insuffisamment dynamique.

La découverte fortuite d'une zone avec une faune typique de suintements froids au large de la Sepik River a également été l'occasion d'initier de nouvelles collaborations avec les chercheurs travaillant sur ces environnements (Samadi et al en révision). La campagne MADEEP actuellement en cours a ainsi permis de collaborer avec Karine Olu de l'IFREMER pour déployer le Scampi dans cette zone ainsi que dans des zones d'accumulation de bois coulés.

Posters illustrant la haute diversité en poissons et crustacés de la PNG, avec des spécimens récoltés lors de la campagne Biopapua.

Résultats majeurs

1. Exploration

La campagne a été réalisée en trois legs mais le programme initial a été perturbé par un dramatique événement : le décès du marin Christian Késiano Fitialeata survenu lors du premier leg. La campagne BIOPAPUA initialement prévue pour une durée de 42 jours a été réduite à 34 jours. L'étendue géographique de la mission a été réduite par rapport aux objectifs initiaux. Une avarie matérielle des compresseurs des chambres froides a également perturbé le déroulement d'un des legs en raison de l'attente de la livraison des pièces.

Le travail dans les eaux papoues s'est avéré difficile principalement en raison du déficit de données bathymétriques fiables. Des monts sous-marins présentant une topologie explorable avec nos engins de pêche ont aussi été difficiles à localiser. Au total, la campagne a permis de réaliser 156 opérations de pêches (CARTE DES STATIONS). Elle a permis de découvrir de nouveaux monts sous-marins, une zone de suintements froids et d'explorer les pentes insulaires de la Nouvelle-Guinée, la Nouvelle- Bretagne, la Nouvelle- Irlande, la Nouvelle Hanovre et de Bougainville.

Les résultats préliminaires (en cours de publications) obtenus sur les moules et amphipodes des bois coulés, les gorgones du genre Chrysogorgia, les mollusques du genre Nassaria montrent que la faune de la mer de Bismarck et de la mer des Salomon a de fortes affinités avec la faune de mer de Corail (Pante et al. 2012). Cependant, une synthèse plus significative ne pourra être faite qu'une fois que le travail de description taxonomique sera suffisamment avancé pour différents groupes zoologiques.

2. Production de nouvelles données taxonomiques

La campagne BIOPAPUA s'inscrit dans les campagnes de nouvelle génération, avec notamment un déploiement d'efforts pour la constitution de collections étudiables avec les méthodes de la biologie moléculaire (Puillandre et al 2012). Le service des collections du MNHN en collaboration avec les chercheurs et chargés de conservation impliqués dans le programme TDSB ont également développé des stratégies nouvelles afin d'informatiser rapidement les collections à leur retour au muséum avant leur l'étude par les taxonomistes. La campagne BIOPAPUA est l'une des premières à bénéficier de ces efforts. Ainsi, actuellement 400 lots d'annélides, 3202 d'arthropodes, 1849 d'échinodermes et 1741 lots de mollusques (collection barcode-ADN), soit un total de 7192 lots, ont été informatisés. Les cnidaires ont également été triés et sont prêts à informatiser mais en l'absence d'un chargé de conservation impliqué dans le programme et vue l'étendue des collections récoltées, les lots n'ont pu encore être informatisés.

Cette campagne a aussi été l'occasion de déployer de nouvelles stratégies pour dynamiser le réseau des taxonomistes impliqués dans le programme. Ainsi Laure Corbari a organisé au MNHN dès le retour des collections à Paris en 2011 un atelier regroupant 8 taxonomistes. Cette iniative a permis de trier par famille et de distribuer rapidement les spécimens aux spécialistes. Ainsi, moins de quatre ans après la campagne, trois genres nouveaux et 12 espèces nouvelles de crustacés décapodes, non décapodes et pycnogonides, ont déjà été décrits (par exemple dans les familles Solenoceridae, Palinuridae , Inachidae, Epialtidae, Maeridae); de nombreux autres résultats sont en cours de finalisation. Cet atelier a également réuni les principaux contributeurs du dernier volume TDSB consacré aux crustacés (cfliste de publication TDSB en annexe).

Concernant les mollusques, la campagne Biopapua a permis de compléter les collections dans une zone géographique non encore explorée par le programme. Les collections sont actuellement entre les mains des taxonomistes et de nouvelles espèces seront prochainement décrites. Les collections DNA-barcode sont venues compléter l'échantillonnage de nombreux projets, en particulier chez les mollusques, principalement à deux échelles taxonomiques. Au niveau phylogénétique, les nombreuses phylogénies moléculaires, publiées ou en cours (Conoidea, Tonnoidea, Mytilidae,ect.), ont pu être complétées grâce aux spécimens collectés au cours de cette mission, la première depuis le début de "l'ère moléculaire" pour les mollusques (2004) dans cette région géographique. Au niveau péri-spécifique, la Papouasie Nouvelle-Guinée constitue une région-dé, à mi-chemin entre les Philippines et les Iles Salomon et le Vanuatu, deux régions bien échantillonnées entre 2004 et 2010. Chez de nombreux groupes (par exemple, Bathymodiolinae (Lorion et al 2010), Gemmula Puillandre et al XXX), les échantillons collectés précédemment dans ces deux zones avaient permis de mettre en évidence des différences génétiques, peut-être liées à des évènements de spéciations. Les échantillons de BIOPAPUA ont permis de tester ces hypothèses.

De nouveaux chantiers taxonomiques ont également été initiés avec notamment la tenue en 2012 d'un petit atelier annélides organisé grâce à la collaboration de Stéphane Hourdez. Cet atelier a permis l'identification de l'ensemble des collections d' annélides des campagnes rattachées à la série BOA (biodiversité des organismes associés aux bois coulés) mais également l'ensemble de la faune d'annélides récoltée lors de BIOPAPUA. L'ensemble de ces collections a été trié et identifié généralement jusqu'au genre puis informatisé dans les bases de données du muséum. Le réseau des taxonomistes qui étudiera ces collections est en cours de constitution. Pour la campagne BIOPAPUA, 400 lots d'annélides ont ainsi été inventoriés. Les spécimens attribués à la famille des Polynoidae sont en cours d'étude par Stéphane Hourdez dans le cadre d'un projet de phylogénie de cette famille ayant pour objectif de préciser l'histoire évolutive de la colonisation par ce groupe des milieux hydrothermaux. La valorisation des données cnidaires, entamée suite à notamment à la campagne Terrasses en 2008, continue également. Un atelier «cnidaires» a été tenu en 2012 avec 5 spécialistes de différents groupes. Les collections triées sont en cours d'informatisation.

3. Illustration de l'utilisation des échantillonnages de la campagne BIOPAPUA dans les projets de recherche en cours

Évolution des faunes des milieux chimiosynthétiques profonds

Les échantillonnages ont permis d'alimenter les travaux initiés avec le programme BOA avec notamment la thèse de Justine Thubaut, soutenue en 2012 sur l'origine évolutive des Bathymodiolinae. Cette thèse a permis d'une part d'étudier de façon intégrative une des espèces associées aux bois coulés afin de produire des corpus de données qui puissent être comparées avec les données disponibles pour les espèces hydrothermales et de suintements froids. Cette thèse a également permis de résoudre à l'aide d'une phylogénie multi-marqueur les relations évolutives entre les espèces des différents milieux chimiosynthétiques profonds. Ce travail montre que la colonisation des sources hydrothermales et des suintements froids a eu lieu plusieurs fois dans l'histoire de cette lignée et que cette évolution est accompagnée à chaque fois d'une évolution vers des organismes de grande taille. Cette phylogénie permet la révision, très attendue par la communauté scientifique, de la classification au niveau générique des Bathymodiolinae (en cours de publication).

Biogéographie du genre Chrysogorgia

Les échantillons de BIOPAPUA ont complété l'échantillonnage de la gorgone Chrysogorgia (Cnidaria : Anthozoa : Octocorallia : Chrysogorgiidae) étudiée dans le cadre de la thèse d'Eric Pante. Cette thèse soutenue en 2011 s'intéressait notamment à la biogéographie de ce genre de coraux profonds, particulièrement dans la zone Pacifique. Le jeu de données a été alimenté principalement par les campagnes TDSB. Les données moléculaires ont permis de mettre en évidence de nouvelles espèces en PNG mais également de montrer que certaines espèces supposées endémiques de la Nouvelle-Calédonie avaient en fait une distribution beaucoup plus large (Pante et al 2012). Les données montrent une affinité plus grande avec le sud-ouest Pacifique qu'avec le nord ou l'est Pacifique (Pante et al, en révision pour le Journal of Biogeography).

Dans le cadre de travaux de systématique moléculaire et de biogéographie, les premiers résultats ont révélés une diversité insoupçonnée du complexe B. stephenseni : grâce à un échantillonnage rassemblant plus de 108 spécimens, 12 localités allant del'océan Indien (Madgascar) aux îles Fiji en passant par la Papouasie Nouvelle Guinée, l'analyse phylogénétique combinée de marqueurs COI et 18S a révélé entre 17 à 25 espèces cryptiques, avec 8-15 espèces potentielles pour la zone de la Papouasie Nouvelle Guinée. Ceci indique clairement que le potentiel de diversification présent dans cette zone (en cours de publication). Au delà des méthodes de délimitations d'espèces, reste maintenant à déterminer les caractères morphologiques afin de décrire ces espèces.

Complexe d'espèces du genre Bathyceradocus

Les amphipodes du genre Bathyceradocus (Famille Maeridae, voir figure ci-dessous) sont réprésentés seulement par trois espèces dont l'espèce Bathyceradocus stephenseni est l'espèce type de la zone Pacifique central. Parmi les échantillons collectés au cours de la campagne Biopapua, un nombre considérable de spécimens (n = 30) du genre Bathyceradocus ont été trouvés associés aux substrats organiques coulés (de type bois). Grâce à des travaux de morphologie (SEM, TEM), il a été mis en évidence que son régime alimentaire était strictement basé sur la consommation du bois. De plus l'observation d'importantes colonies bactériennes sur les appendices buccaux mais aussi dans le système digestif suggèrent un régime alimentaire strictement xyplophage mettant en place une étroite interaction symbiotique.

Amphopode du genre Bathyceradocus récoltée durant la campagne BIOPAPUA, spécimen associé à un substrat de bois coulés.

Données archivées au Sismer

Bibliographie

Publications

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Références des publications parues dans d'autres revues ou des ouvrages scientifiques faisant référence dans la discipline

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