1. CONTEXTE

Le programme ANR MyctO-3D-MAP avait pour but de caractériser (i) la distribution des poissons-lanternes (myctophidés) et ses variations spatio-temporelles dans l'océan Austral, où ces poissons constituent une ressource alimentaire majeure pour les prédateurs supérieurs, et (ii) les relations prédateurs-proies en utilisant le manchot royal comme modèle d'étude.

Le travail à la mer du programme ANR MyctO-3D-MAP incluait deux grandes parties. En conséquence, les activités menées à bord du R/V Marion Dufresne II seront décrites à deux échelles successives, la première sur une large zone du sud de l'océan Indien, et la deuxième plus restreinte dans la région de Kerguelen prospectée par les manchots.

• La première partie correspondait à l'enregistrement de données acoustiques sur quatre valorisations de transit effectuées lors de rotations à l'échelle du sud de l'océan Indien (MD193 et 200, VT134 et 139). Ces enregistrements ont permis de décrire le paysage acoustique correspondant au micronecton et sa régionalisation en fonction des masses d'eau ainsi que les agrégations de poissons au niveau des zones frontales de mésoéchelle.
• La deuxième partie du programme correspondait à une campagne en mer dans les eaux de Kerguelen (MD197/MYCTO). L'objectif était la mise en place d'une approche intégrée permettant de décrire la communauté pélagique à l'Est de Kerguelen, et en particulier celle basée sur les myctophidés dont se nourrissent plusieurs prédateurs supérieurs. Pendant cette campagne les densités de myctophidés et leur habitat physique ont été étudiés, ainsi que le lien avec la stratégie alimentaire des manchots royaux équipés simultanément.

Le présent document concerne l'ensemble des cinq campagnes, en mettant évidemment l'accent sur la campagne MD197/MYCTO. Cette dernière incluait le programme VT138/MAKER (responsable : YH Park) pour l'année 2014.

Enfin, trois autres programmes (des suivis à long-terme) ont été réalisés avant ou après MD197/MYCTO sensu stricto. Ces programmes (VT135/OHA-SIS-BIO-6 de JY Royer, VT136/OISO-23 de N Metzl et VT137/MDCPR de P Koubbi) ont eu lieu pendant la même rotation du navire et font donc partie de MD197/MYCTO sensu lato. Rien ici cependant ne les concerne. A noter que trois publications que vous trouverez en R1 ci-dessous sont à rattacher à ces programmes ; je n'ai malheureusement pas eu la main pour les enlever de la liste.

IMPORTANT

Le Marion Dufresne II n'avait pas été initialement conçu pour y effectuer de l'océanographie biologique et la campagne MD197/MYCTO a précédé (et a servi à) sa jouvence de 2015. Pour les besoins du projet, nous avons donc dû installé un échosondeur SIMRAD EK60 composé de deux transducteurs sous la coque du bateau en août 2012. Il est également notable que nous ayons été les premiers à tester l'utilisation d'un chalut sur ce navire.

La durée de la campagne MD197/MYCTO sensu stricto (correspondant à la zone MyctO-3D-MAP de la Figure 1) sur zone était prévue courte (10 jours/11 nuits) et elle l'a été (du 23 janvier au 04 février 2014). Toutefois, une suite de dépressions successives (nous étions dans les « 40èmes rugissants ») a rendu le travail à la mer impossible à réaliser pendant quatre nuits sur les 11 initialement prévues. Nous avons alors demandé et obtenu de l'IPEV deux jours supplémentaires. Le mauvais temps nous a également obligé à changer le plan d'échantillonnage initialement prévu.

Figure 1. Trajet La Réunion ¿ La Réunion de la campagne MD197/MYCTO. L'échosondage a été effectué encontinu pendant tout le trajet. Les essais de chalut ont été réalisés avant d'atteindre la zone MyctO-3D-MAP. Le travail a été complété par un dernier trait en zone subtropicale

2. ACOUSTIQUE ACTIVE (ECHOSONDAGE)

L'échosondeur a fonctionné en continu pendant les cinq rotations du Marion Dufresne II (La Réunion-La Réunion) parties intégrantes du programme ANR MyctO-3D-MAP, incluant donc MD197/MYCTO (Figure 2). Les données acoustiques ont été acquises à l'aide d'un sondeur EK60 bi-fréquence (38 et 120 kHz) entre la surface et 1000 m de profondeur dans les eaux tropicales, subtropicales, subantarctiques et en frange nord de la zone antarctique. Le mauvais temps ainsi que l'assiette du bateau (qui s'allégeait au fur et à mesure, favorisant ainsi la formation de trains de bulles sous la coque) ont rendu une partie significative des données inexploitable, particulièrement celles acquises entre Kerguelen et l'île d'Amsterdam.

Figure 2.  Transects acoustiques estivaux (à gauche) et hivernaux (à droite) réalisés pendant les trajets du Marion Dufresne II dans le cadre de l'ANR MyctO-3D-MAP (rouge) et ceux réalisés dans la zone par des bateaux de pêche (bleu, base de données IMOS-BASOOP) et utilisés dans notre étude (Béhagle et al. 2016)

3. CHALUTAGE PELAGIQUE

Pendant MD197/MYCTO, 43 traits ont été réalisés au total entre 25 et 600 m en zone océanique à l'aide d'un chalut pélagique sans panneaux de type Mesopelagos. Quatre traits ont été effectués hors de la zone est Kerguelen (deux au nord de Crozet, un à 56°S et un dans les eaux subtropicales ; Figure 1) et 39 dans cette zone où nous avons chaluté neuf nuits au total (Figure 3). De manière opportuniste, nous avons de plus chaluté de jour (six traits à trois stations), ce qui nous a permis de valider par prélèvement biologique les couches d'organismes détectées de jour par échosondage.

Figure 3. Trajet acoustique (ligne noire) et position des traits de chalut pélagique de la campagne MD197/MYCTO sensu stricto à l'est de Kerguelen. Le trajet prend en compte la position du Front Polaire et la zone d'alimentation des manchots royaux

4. OCEANOGRAPHIE PHYSIQUE

Les données d'océanographie physique ont été obtenues par cinq types d'appareils.

• Une balise CTD-F "éléphant de mer" a été fixée au chalut. Le but était d'abord d'enregistrer la profondeur précise atteinte par le chalut au cours des traits car le système SCANMAR ne donne cette information qu'en temps réel sans enregistrement de la mesure. Cette information de profondeur est essentielle pour relier les organismes échantillonnés aux détections acoustiques. Puis, grâce à la balise CTD-F (Conductivité, Température, Densité- Fluorescence), nous avons pu obtenir une caractérisation fine des masses d'eau traversées au cours des traits (Figure 4).

Figure 4. Profils temporels des paramètres océanographiques (température en haut, salinité au milieu et fluorescence en bas) enregistrés par la balise CTD-F "éléphant de mer" sur une série de trois traits successifs à des profondeurs différentes au cours de la même nuit de chalutage

• Les caractéristiques des masses d'eau prospectées ont été obtenues à l'aide de XCTD. Trente-six étaient initialement prévues. Avec l'accord d'YH Park, responsable du programme MAKER, il a été convenu d'effectuer ce programme dans le cadre de MD197/MYCTO. Le matériel a été mutualisé, ce qui a mis un total de 54 XCTD à notre disposition. Les profils ont été réalisés de façon homogène sur l'ensemble de la zone d'étude comme le montre la Figure 5. Bien que nous ayons pu obtenir un ensemble satisfaisant de profils permettant d'identifier les masses d'eau, de nombreux problèmes techniques se sont manifestés, dus en particulier à une version obsolète du logiciel d'acquisition disponible à bord du navire. Finalement, 38 profils ont été utilisés, parmi lesquels neuf ont dû être doublés d'une 2^ème sonde XCTD, et deux d'une 2^ème sonde XBT (appartenant à l'IPEV). Un total de 47 sondes XCTD ont donc été utilisées : 9% des sondes ont été perdues, mais 20% ont atteint le fond ou 1850 m (profondeur maximale de fonctionnement). Cet échantillonnage discret et régulier sur l'ensemble de la zone a été complété par les mesures continues d'eau de surface à l'aide du thermosalinographe du Marion Dufresne II.

Figure 5. Localisation des stations XCTD réalisées pendant la campagne MD197/MYCTO à l'est de Kerguelen

• Afin de compléter le schéma de circulation provenant des campagnes précédentes (en particulier KEOPS2 avec la même méthodologie), nous avons déployé des bouées lagrangiennes dérivantes de surface selon le schéma de distribution décrit par la Figure 6. Trois types de bouées ont été utilisées:  15 bouées MétéoFrance avec une traine à 15 m (résolution GPS), 10 bouées NOAA avec une traine à 15 m (résolution Argos) et 5 bouées MétéoFrance avec une traine à 50 m (résolution GPS). La différence de longueur de traine permet d'estimer l'influence de la composante liée au vent (Ekman) sur la circulation de surface. Trois profilers Argo ont également été déployés.

Figure 6. Localisation des sites de largage des bouées dérivantes en surface pendant la campagne MD197/MYCTO à l'est de Kerguelen

• Enfin, nous avons utilisé des produits satellitaires régionaux développés par le CLS pendant les semaines/mois précédents la campagne MD197/MYCTO et pendant celle-ci (Figure 7). Il s'agit d'images de températures, concentration en Chl ainsi que des données altimétriques.

Figue 7. Images satellitaires de la température (à gauche) et de la concentration en Chl (à droite) du 26 janvier 2014 dans la zone de la campagne MD197/MYCTO à l'est de Kerguelen

5. ISOTOPIE

Dans le but de décrire la structure trophique de la communauté pélagique à l'est de Kerguelen, nous avons utilisé la méthode des isotopes stables, c'est-à-dire les valeurs en ð¹³C et ð¹⁵N comme index respectifs des habitats et niveaux trophiques des consommateurs. Pour ce faire, 33 espèces de micronecton et macrozooplancton, pour un total de 405 individus ont été échantillonnées à partir des traits de chalut réalisés pendant la campagne MD197/MYCTO. Nous nous sommes focalisés sur certains groupes clés de par leur biomasse et importance dans le régime alimentaire des prédateurs supérieurs, à savoir les myctophidés (9 espèces), euphausiacés (4) et amphipodes (9). Ce travail a été complété simultanément à terre par la prise de sang sur trois espèces majeures d'oiseaux et mammifères marins se nourrissant soit essentiellement de myctophidés (manchot royal et éléphant de mer), soit surtout de crustacés (gorfou macaroni), pour un total de 78 échantillons. Le travail à terre sur les manchots a été réalisé par le personnel du programme 394 de l'IPEV dont le responsable est CA Bost, lui-aussi partie prenante de l'ANR MyctO-3D-MAP.

Les 483 échantillons ont été conservés à -20°C jusqu'à leur arrivée au CEBC et leur transfert à la plateforme analytique du LIENSs à La Rochelle. Là, ils ont d'abord été lyophilisés, puis homogénéisés. Les crustacés entiers ont alors été décarbonatés et délipidés, le muscle des poissons délipidé, alors que le sang total a été laissé tel quel. Les échantillons ont alors été préparés pour passer d'abord par un analyseur élémentaire (pourcentages en masse de C et N) puis un spectromètre de masse (ð¹³C et ð¹⁵N). Tous les résultats isotopiques sont maintenant disponibles.

6. BIOLUMINESCENCE

A la suite des 33 traits de chaluts nocturnes effectués à l'est de Kerguelen, un total d'environ une centaine d'organismes pélagiques a été testé à bord en luminométrie. La capacité de détection de la luminescence d'une sonde TDR MK9 a également été évaluée en la fixant sur le chalut. En ce qui concerne les myctophidés, des mesures d'intensité lumineuse, des prises de vue de la bioluminescence et de spectrométrie ont été réalisées sur 75 spécimens appartenant à huit espèces différentes. Les données lumineuses d'autres espèces de poissons, d'annélides polychètes et de céphalopodes ont également été enregistrées. Des échantillons de tissus ont été fixés à bord et ensuite analysés au laboratoire en microscopie optique, immuno-histologie, et microscopie confocale et électronique. D'autres échantillons ont été congelés à -80°C pour analyses biochimiques ultérieures qui ont permis de déterminer la nature du système lumineux chez les myctophidés. Les mécanismes de contrôle de la bioluminescence ont également été étudiés chez des poissons stomiidés.