Suivi des interactions de la conchyliculture avec les écosystèmes

Peter Cranford s'intéresse plus particulièrement à l'élevage des moules, qui se nourrissent en filtrant le phytoplancton, un organisme à la base du réseau trophique marin. Étant donné qu'une seule moule peut filtrer jusqu'à quatre litres d'eau par heure, les préoccupations environnementales sont principalement liées à la façon dont ces mollusques interagissent avec leurs ressources alimentaires.

Peter Cranford s'intéresse plus particulièrement à l'élevage des moules, qui se nourrissent en filtrant le phytoplancton, un organisme à la base du réseau trophique marin. Étant donné qu'une seule moule peut filtrer jusqu'à quatre litres d'eau par heure, les préoccupations environnementales sont principalement liées à la façon dont ces mollusques interagissent avec leurs ressources alimentaires.

Pour combler l'écart croissant entre la demande des consommateurs et l'offre de produits de la mer issus de la pêche traditionnelle, l'aquaculture connaît un essor international et est devenue le secteur alimentaire dont la croissance est la plus rapide à travers le monde. Comme la demande de produits aquacoles ne cesse d'augmenter, il est important que l'industrie soit gérée de façon durable d'un point de vue environnemental.

Depuis plus de vingt ans, Peter Cranford de l'Institut océanographique de Bedford, chercheur de Pêches et Océans Canada, étudie les interactions écologiques au niveau des sites aquacoles au Canada et en Europe. Ses travaux portent sur la façon dont l'aquaculture – notamment la conchyliculture – interagit avec les écosystèmes côtiers et vice-versa.

« Le principal objet de nos études est la "capacité de charge écologique", ce qui consiste à déterminer dans quelle mesure une baie ou une zone donnée peut supporter naturellement la production de l'aquaculture tout en préservant les espèces sauvages, les collectivités et les écosystèmes pour les futures générations », déclare Peter Cranford.

Évaluer les colonies de moules

Peter Cranford a déployé l'Acrobate depuis la poupe du navire de la Garde côtière canadienne, le Vector, au cours d'une mission d'étude en Colombie-Britannique. Son principal sujet d'études est la « capacité de charge écologique », ce qui consiste à déterminer jusqu'à quel point une baie peut supporter une production aquacole de façon naturelle et durable.  Photo : Terri Sutherland (MPO)

Peter Cranford a déployé l'Acrobate depuis la poupe du navire de la Garde côtière canadienne, le Vector, au cours d'une mission d'étude en Colombie-Britannique. Son principal sujet d'études est la « capacité de charge écologique », ce qui consiste à déterminer jusqu'à quel point une baie peut supporter une production aquacole de façon naturelle et durable. Photo : Terri Sutherland (MPO)

Une grande partie de ses recherches porte sur l'élevage de moules, qui vivent en colonies denses et se nourrissent en filtrant le phytoplancton et d'autres matières particulaires en suspension dans l'eau de mer.  Étant donné qu'une seule moule peut filtrer jusqu'à quatre litres d'eau par heure, les préoccupations environnementales sont principalement liées à la façon dont les moules d'élevage interagissent avec leurs ressources alimentaires.

« Certaines baies abritent des millions de moules d'élevage qui peuvent filtrer en une journée le volume entier d'une baie », explique Peter Cranford.

L'épuisement du phytoplancton et des autres sources de nourriture dans l'eau n'est préoccupant qu'à partir du moment où ceux-ci sont consommés en des quantités qui dépassent la capacité de remplacement par la production primaire et le mouvement des marées. Dans ce cas, la quantité de nourriture disponible pour les moules diminue et la production de ce site devient inférieure à son niveau optimal. On décrit une telle situation comme étant un dépassement de la « capacité de charge pour la production ».

L'Acrobate

Pour étudier les interactions entre l'aquaculture et les écosystèmes côtiers, Peter Cranford a équipé de capteurs électroniques l'Acrobate, un appareil léger remorqué par le navire, qui est disponible commercialement. À l'arrière du navire, cet appareil commandé par ordinateur plonge et remonte à la surface tout en recueillant de manière continue des données détaillées sur les propriétés océaniques qui exercent une influence sur l'aquaculture.

« Les écosystèmes côtiers sont caractérisés par leur grande variabilité naturelle. Par conséquent, nous avons besoin d'une grande quantité de données pour recenser les effets potentiels de l'aquaculture dans le cadre de cette variabilité naturelle », déclare Peter Cranford.

Deux éléments de mesure essentiels dans le cadre de ses recherches – la quantité de chlorophylle présente dans l'eau (un indicateur de la quantité de phytoplancton) et la concentration globale en particules – permettent de recueillir des données sur les ressources alimentaires des moules. Étant donné que le phytoplancton est à la base du réseau trophique marin, il est important de déterminer si ses niveaux sont suffisants pour supporter à la fois les populations d'organismes filtreurs sauvages et les moules d'élevage.

L'Acrobate recueille également des données sur les propriétés physiques de l'eau (salinité, température et profondeur) et d'autres capteurs sont parfois utilisés en complément. Par exemple, l'ajout d'un capteur d'oxygène permet de déterminer si la mytiliculture a une incidence sur la quantité d'oxygène présente dans l'eau. Dans le cadre d'une étude, un compteur optique de plancton a été fixé à l'appareil pour examiner les interactions de l'aquaculture avec le zooplancton.

« Grâce à l'Acrobate, nous avons pu déterminer rapidement la façon dont les moules d'élevage et les autres mollusques et crustacés interagissent avec leur environnement et déterminer si l'ajout d'une installation aquacole fera dépasser ou pas la capacité de charge d'un écosystème », explique Peter Cranford. « Le nombre de sujets à étudier est tellement important et il existe tellement de façons d'utiliser cet instrument. Ses capacités sont inédites et ouvrent de nouvelles perspectives de recherche. »

Peter Cranford (à gauche), chercheur de Pêches et Océans Canada, a personnalisé un « appareil léger remorqué par navire », qui a été baptisé l'Acrobate (à droite), pour ses travaux de recherche sur la façon dont l'aquaculture – notamment la conchyliculture – interagit avec les écosystèmes côtiers et vice-versa. L'Acrobate est équipé de capteurs qui mesurent les propriétés de l'eau de mer ayant un rôle important pour la conchyliculture. Photo : Peter Cranford (MPO)

Les données recueillies à l'aide des relevés de l'Acrobate peuvent être utilisées pour générer des cartes, comme celle reproduite ci-dessus, qui indiquent les concentrations de nourriture dans une ferme d'élevage de moules sur filières. La zone d'appauvrissement en nourriture en raison de la présence des moules peut être observée au sein de la ferme et dans la direction du courant.  Les recherches de Peter Cranford apportent des connaissances essentielles pour la croissance durable de l'industrie.  Image : P. Cranford (MPO)

Les données recueillies à l'aide des relevés de l'Acrobate peuvent être utilisées pour générer des cartes, comme celle reproduite ci-dessus, qui indiquent les concentrations de nourriture dans une ferme d'élevage de moules sur filières. La zone d'appauvrissement en nourriture en raison de la présence des moules peut être observée au sein de la ferme et dans la direction du courant.  Les recherches de Peter Cranford apportent des connaissances essentielles pour la croissance durable de l'industrie. Image : P. Cranford (MPO)

Effets à l'échelle d'une baie

Peter Cranford a utilisé cette technologie pour la première fois dans la baie de Tracadie (Île-du-Prince-Édouard), l'un des premiers sites mytilicoles au Canada, où les concessions aquacoles occupent désormais la moitié du volume de la baie. Les mesures relatives au phytoplancton ont été recueillies dans l'ensemble de la baie à différents moments du cycle de la marée pour documenter l'apport quotidien de particules alimentaires en provenance du large et les quantités que les moules consomment. Ce grand nombre de données géoréférencées a permis à Peter Cranford de créer des cartes qui recensent clairement les processus d'approvisionnement en phytoplancton de cet écosystème côtier et les effets notables de leur consommation par les moules.

« Pour la première fois, on a pu mesurer les effets de la mytiliculture à l'échelle d'une baie et confirmer les prévisions des modèles de capacité de charge théorique », ajoute Peter Cranford. Les travaux de recherche qui ont été menés par la suite dans d'autres sites lui ont permis de documenter la façon dont les conditions océanographiques régionales interagissent avec la mytiliculture. Des chercheurs d'autres pays ont demandé à Peter Cranford d'étudier leurs systèmes aquacoles à l'aide de l'Acrobate, dans l'optique de comparer ces données avec les résultats de leurs propres recherches.

« La capacité de charge de la mytiliculture dépend du site concerné et d'un ensemble de facteurs, notamment de l'intensité des activités d'élevage et de l'orientation des courants au sein d'une baie », explique-t-il. « Cela signifie que nous devons étudier le plus grand nombre de zones possible pour créer un modèle général décrivant les effets de l'aquaculture sur le phytoplancton dans des conditions très variées. »

Outre la dizaine de sites au moins qu'il a pu étudier au Canada, Peter Cranford a mené des recherches concernant des activités aquacoles en Espagne, aux Pays-Bas, au Danemark et en Norvège.

« D'après nos recherches, la capacité de charge pour la mytiliculture aurait été dépassée dans certaines zones, ce qui entraîne une diminution de la production de moules et peut provoquer des changements écologiques à l'échelle de la baie », déclare Peter Cranford. 

Élaborer des indicateurs relatifs à la « capacité de charge »

Peter Cranford et Lindsay Brager, étudiante au niveau de la maîtrise à l'Université de Dalhousie, sortent l'Acrobat de son emballage et l'assemblent pour étudier des radeaux mytilicoles en Espagne. Étant donné que la capacité de charge de la mytiliculture dépend du site concerné, Peter Cranford recueille des données dans le plus grand nombre de sites possible pour évaluer les effets de l'aquaculture sur le phytoplancton dans des conditions très variées. Photo : Peter Cranford (MPO)

Peter Cranford et Lindsay Brager, étudiante au niveau de la maîtrise à l'Université de Dalhousie, sortent l'Acrobat de son emballage et l'assemblent pour étudier des radeaux mytilicoles en Espagne. Étant donné que la capacité de charge de la mytiliculture dépend du site concerné, Peter Cranford recueille des données dans le plus grand nombre de sites possible pour évaluer les effets de l'aquaculture sur le phytoplancton dans des conditions très variées. Photo : Peter Cranford (MPO)

Les données recueillies par l'Acrobate sont utilisées pour créer des modèles d'écosystème et des indicateurs de capacité de charge écologique.

En raison de la taille de leurs branchies, les moules filtrent des particules dont la taille varie de trois micromètres (microns) à quelques centaines de microns. Elles rejettent des organismes minuscules (0,2 à 3 microns), appelés picoplancton, qui sont en général moins présents dans les eaux côtières. Dans le cadre d'un projet d'étude mené en collaboration avec l'Institut de recherche marine de Bergen en Norvège, il a été démontré, à partir d'une théorie, que le picoplancton est majoritairement présent dans les zones dans lesquelles les moules régulent la biomasse de phytoplancton.

Partant de ce constat, Peter Cranford évalue les niveaux de picoplancton dans les écosystèmes côtiers pour mettre au point un indicateur aisément mesurable, dans l'optique d'évaluer de manière régulière les effets de la mytiliculture à l'échelle d'une baie. Cela a donné lieu à des travaux de recherche sur les interactions entre les moules et les tuniciers, qui sont en concurrence pour les mêmes ressources alimentaires, à la différence près que certaines espèces de tuniciers peuvent également se nourrir de picoplancton.

Toujours à l'affût pour mettre en pratique son expertise et ses outils d'étude, Peter Cranford a récemment collaboré avec des chercheurs canadiens et danois pour documenter dans quelle mesure les moules jouent un rôle bénéfique en matière d'amélioration de la qualité des eaux côtières. Les mollusques et les crustacés sont en réalité des filtres biologiques et peuvent donc contribuer à l'épuration des eaux eutrophiques, qui sont des systèmes où la quantité de phytoplancton est trop élevée en raison du trop grand nombre de nutriments présents dans l'eau. Ils sont également utilisés pour capturer et extraire des particules de déchets produites par la pisciculture. 

Des connaissances à l'appui de la durabilité

« Le but ultime de mes recherches est d'en arriver à une vue d'ensemble des interactions environnementales avec la mytiliculture et d'utiliser ces connaissances pour aider à résoudre les questions de réglementation de l'aquaculture qui se présentent », déclare Peter Cranford. « Grâce à la création d'indicateurs relatifs aux écosystèmes qui sont utiles pour la mytiliculture et à la grande quantité de connaissances que nous avons acquises à propos de la durabilité de l'industrie, nous contribuerons à l'élaboration de stratégies efficaces pour promouvoir sa gestion et sa croissance durables à l'avenir. »

Peter Cranford continue de diriger de nombreux projets de recherche et d'apporter sa collaboration dans le cadre du Programme de recherche sur la réglementation de l'aquaculture (PRRA) de Pêches et Océans Canada.

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