Une étude révèle que la glace de mer et le moment de survenue d'événements écosystémiques importants influent sur le stock de capelan de la côte est du Canada

Après une étude soutenue par l'initiative de recherche écosystémique (IRE) de Pêches et Océans Canada (MPO), on a une meilleure idée des facteurs qui régissent l'abondance du capelan (Mallotus villosus), une espèce fourragère clé dans l'écosystème marin du nord-ouest de l’Atlantique. Ce poisson élancé, de faible dimension, constitue un lien critique entre les plus petites espèces comme le phytoplancton et le zooplancton (constitués de minuscules invertébrés tels les copépodes) et les plus grandes espèces qui occupent le sommet du réseau trophique marin, comme la morue, le flétan du Groenland, le phoque du Groenland, les oiseaux de mer et les baleines.

L'IRE de Terre-Neuve  (2007-2012), qui fait partie de l'IRE nationale, s'est déroulée sur cinq ans. Ce programme de recherche avait pour objectif d'améliorer et d'étendre la surveillance et la collecte de données, afin d'obtenir une vue d'ensemble de l'écosystème de la région. Pour ce projet de collaboration multidisciplinaire, on a recruté des scientifiques de toutes les divisions de recherche de la région de Terre-Neuve-et-Labrador du MPO et de l'Université Memorial.

«Afin de comprendre la dynamique de l'écosystème, nous devons déterminer les facteurs qui influent sur l'abondance du capelan, car cette espèce est très importante sur le plan écologique », affirme Alejandro Buren, biologiste en sciences aquatiques du Centre des pêches de l'Atlantique Nord-Ouest du MPO, qui étudie les poissons fourrages depuis 2005. Pour les prédateurs du niveau trophique supérieur, le capelan constitue une sorte de cuisine nutritive faite maison, car ses matières grasses se transforment facilement en énergie. Les autres aliments disponibles ressemblent plus à de la restauration minute. »

Le capelan, une espèce en déclin

Transportant un capelan gravide dans son bec, un guillemot marmette apporte un repas à sa femelle. Le capelan est une espèce fourragère clé dans le nord-ouest de l'Atlantique et représente une source de nourriture riche en matières grasses se transformant facilement en énergie pour les espèces au sommet du réseau trophique, notamment la morue franche, le flétan du Groenland, le phoque du Groenland, les oiseaux de mer et les baleines. En 1991, le stock de capelan au large du plateau continental de Terre-Neuve et du Labrador a subi un déclin important et il ne s'est pas rétabli.

Transportant un capelan gravide dans son bec, un guillemot marmette apporte un repas à sa femelle. Le capelan est une espèce fourragère clé dans le nord-ouest de l'Atlantique et représente une source de nourriture riche en matières grasses se transformant facilement en énergie pour les espèces au sommet du réseau trophique, notamment la morue franche, le flétan du Groenland, le phoque du Groenland, les oiseaux de mer et les baleines. En 1991, le stock de capelan au large du plateau continental de Terre-Neuve et du Labrador a subi un déclin important et il ne s'est pas rétabli.

En 1991, les peuplements de capelan du plateau continental de Terre-Neuve et du Labrador ont subi un déclin important dont ils ne se sont pas encore remis. Leur indice de biomasse (établi au moyen d'un indice représentant une partie du stock) a fondu, passant d'environ six millions de tonnes en 1990 à quelque 150 000 tonnes en 1991. À cela s'ajoutaient un retard du frai de près de quatre semaines et une diminution de la taille, de l'âge à la maturité et de l'état corporel.

«Le capelan traverse des cycles de peuplement dans d'autres écosystèmes, y compris la mer de Barents. Le plateau de Terre-Neuve et du Labrador se distingue parce que le stock ne s'y est pas rétabli depuis le début des années 1990 », explique M. Buren. En 2007, il a commencé à étudier les principaux mécanismes qui régissent la population de capelans dans cet écosystème. Cette recherche, qui se penche sur la relation entre le phoque du Groenland, le capelan et la morue, constitue un élément clé de la thèse de doctorat qu'il a présentée à l'Université Memorial de Terre-Neuve sous la supervision du professeur Bill Montevecchi et de Mariano Koen-Alonso, chercheur du MPO.

«La consommation des grands prédateurs ne se modifie pas instantanément, dit-il, et la relation prédateur-proie n'explique pas à elle seule la baisse soudaine du nombre de capelans. » Mais alors, quelle en est la raison?

Restructuration de l'écosystème du plateau de Terre-Neuve et du Labrador

Un seau de capelans.

Un seau de capelans.

La chute dramatique des peuplements de capelan s'inscrit dans une série de profonds changements structurels de l'écosystème marin du plateau de Terre-Neuve et du Labrador, qui se sont produits au début des années 1990, dont les suivants :

  • l'effondrement des stocks de morue franche, poisson de fond dominant et important prédateur dans l'écosystème;
  • le déclin général des espèces benthiques vivant sur le fond marin ou à proximité;
  • les changements dans les populations, le régime alimentaire et les événements du cycle de vie (notamment la reproduction) des oiseaux de mer;
  • l'augmentation continue de la population de phoques du Groenland;
  • l'augmentation des populations de mollusques et de crustacés comme le crabe et la crevette nordique.

Modélisation informatique

Trois modèles informatiques ont été utilisés pour étudier les liens entre diverses composantes de l'écosystème, notamment entre :

  • l'étendue maximale de la glace de mer et le frai du capelan;
  • le moment de la dispersion des glaces et l'abondance du copépode Calanus finmarchicus, la source de nourriture la plus importante pour le capelan dans le nord-ouest de l'Atlantique;
  • le moment de la dispersion de la glace de mer et la biomasse du capelan.
Le biologiste en sciences aquatiques de Pêches et Océans Canada Alejandro Buren (ci-dessus) a mené des recherches sur les principaux mécanismes qui régissent l'abondance du capelan au large du plateau continental de Terre-Neuve-et-Labrador, avec l'appui de l'Initiative de recherche sur l'écosystème de Terre-Neuve.

Le biologiste en sciences aquatiques de Pêches et Océans Canada Alejandro Buren (ci-dessus) a mené des recherches sur les principaux mécanismes qui régissent l'abondance du capelan au large du plateau continental de Terre-Neuve-et-Labrador, avec l'appui de l'Initiative de recherche sur l'écosystème de Terre-Neuve.

La carte indique la zone étudiée dans le cadre de sa recherche : la zone de stock de capelan dans les divisions 2J3KL de l'OPANO. Les limites des sections de l'île Seal et de Bonavista du Programme de monitorage de la zone Atlantique (PMZA) sont également indiquées.

La carte indique la zone étudiée dans le cadre de sa recherche : la zone de stock de capelan dans les divisions 2J3KL de l'OPANO. Les limites des sections de l'île Seal et de Bonavista du Programme de monitorage de la zone Atlantique (PMZA) sont également indiquées.

Relations écosystémiques importantes

Frai du capelan sur la plage Bellevue de la baie de la Trinité, à Terre-Neuve-et-Labrador. La recherche de Buren a mis au jour un lien solide entre l'étendue maximale de la glace de mer et l'apogée du frai chez le capelan.

Frai du capelan sur la plage Bellevue de la baie de la Trinité, à Terre-Neuve-et-Labrador. La recherche de Buren a mis au jour un lien solide entre l'étendue maximale de la glace de mer et l'apogée du frai chez le capelan.

Les capelans se nourrissent en fin d'été et en automne, afin de développer au maximum leur réserve de graisse corporelle avant la fin de l'année. Comme ils cessent de s'alimenter en hiver, leur réserve de graisse est à son plus bas à la fin du printemps.   Le capelan doit donc la mettre entièrement au service de la reproduction. Quand il se dirige vers les eaux de surface qui se réchauffent, il a besoin de s'alimenter immédiatement, sans quoi sa reproduction est compromise. M. Buren a basé son étude sur l'hypothèse suivante : en l'absence de nourriture pendant cette période critique, l'espèce connaîtra une mortalité plus grande en raison de la famine, d'une plus grande vulnérabilité à la prédation ou d'une compétitivité réduite.

Se fondant sur des données remontant à plus de vingt ans concernant le capelan et la glace de mer au large de Terre-Neuve. M. Buren a mis au jour une relation solide entre l'étendue maximale de la glace de mer et l'apogée du frai chez le capelan.

«Plus il y a de glace pendant l'hiver, dit-il, plus tard au printemps arrive la reproduction. Nous croyons que cela dépend de l'incidence de la glace sur les populations de leur proie principale, soit le Calanus. »

Des recherches antérieures menées à l'Institut océanographique de Bedford ont démontré que le débit d'eau douce provenant de la fonte de la banquise au printemps entraîne une stratification de la colonne d'eau en couches de différentes densités et réduit le mélange vertical. La couche supérieure devient riche en nutriments et déclenche la prolifération printanière du phytoplancton.

M. Buren a constaté que la synchronisation entre cette prolifération et d'autres événements clés de l'écosystème exerce certains effets sur le capelan. Par ailleurs, c'est au printemps également que le Calanus émerge des eaux profondes pour se nourrir du nouveau phytoplancton et se reproduire. La remontée se produit à des moments très différents dans le plateau de Terre-Neuve et du Labrador; si elle coïncide avec l'apogée de la prolifération printanière, la survie des adultes et de leur progéniture s'accroîtra. Si l'apogée est atteint tôt en saison, le copépode remontera trop tard pour en profiter pleinement et son taux de survie déclinera, tout comme sa population. Il y aura donc moins de nourriture pour le capelan et sa biomasse en souffrira.

Changement de régime

Les conclusions de l'étude démontrent que l'abondance du capelan est influencée par la synchronisation de la prolifération printanière du phytoplancton et d'autres événements écosystémiques clés. Le diagramme ci-dessus présente la suite des événements concernant les principaux aspects du cycle de vie du capelan : la teneur en graisse chez le capelan adulte (ligne rouge), les périodes d'alimentation et de développement des gonades du capelan (ligne bleue), le moment de la prolifération printanière du phytoplancton (ligne verte), le moment où <em>Calanus finmarchius</em> sort de sa dormance (ligne rose) – ce copépode est la source de nourriture la plus importante pour le capelan, le moment du frai du capelan (ligne orange), et le moment du relevé acoustique sur le capelan (ligne noire).

Les conclusions de l'étude démontrent que l'abondance du capelan est influencée par la synchronisation de la prolifération printanière du phytoplancton et d'autres événements écosystémiques clés. Le diagramme ci-dessus présente la suite des événements concernant les principaux aspects du cycle de vie du capelan : la teneur en graisse chez le capelan adulte (ligne rouge), les périodes d'alimentation et de développement des gonades du capelan (ligne bleue), le moment de la prolifération printanière du phytoplancton (ligne verte), le moment où Calanus finmarchius sort de sa dormance (ligne rose) – ce copépode est la source de nourriture la plus importante pour le capelan, le moment du frai du capelan (ligne orange), et le moment du relevé acoustique sur le capelan (ligne noire).

L'étude a également révélé des liens entre les facteurs environnementaux et les changements écosystémiques qui ont eu lieu sur le plateau continental de Terre-Neuve et du Labrador, au début des années 1990. Sur cette base, on peut officiellement qualifier la restructuration de l'écosystème de « changement de régime », car elle implique des changements rapides, généralisés et persistants de la structure des écosystèmes marins, qui les font passer d’un état à un autre.

«Nos constatations nous font croire que ce changement est dû à la convergence de deux phénomènes. D'un côté, cet écosystème, existant depuis des siècles, est moins susceptible de se rétablir rapidement en cas de perturbations. Cela augmente la probabilité d'une reconfiguration, s'il est exposé à un événement ponctuel spectaculaire », affirme M. Buren. Et c'est ce qui est arrivé en 1991 quand, en raison du changement climatique, une impulsion d'eau douce froide provenant de la fonte de la glace de mer a atteint le plateau continental et entraîné des conditions climatiques inhabituelles, y compris un refroidissement record de l'eau sur une période de 50 ans. D'un autre côté, les cycles du climat ont présenté des caractéristiques semblables à celles qui ont régné lors du changement de régime survenu dans le nord de l'Atlantique au début des années 1920. Il est possible que cela ait aussi eu une incidence sur la configuration de l'écosystème. »

Gestion écosystémique

Rorqual à bosse et oiseaux se nourrissant de capelan. La diminution spectaculaire des populations de capelan s'inscrit dans une série de profonds changements structurels de l'écosystème marin du plateau de Terre-Neuve et du Labrador, qui se sont produits au début des années 1990. Les conclusions de l'étude de Buren suggèrent que cette évolution est liée à un changement de régime – une reconfiguration rapide, généralisée et prolongée de l'écosystème.

Rorqual à bosse et oiseaux se nourrissant de capelan. La diminution spectaculaire des populations de capelan s'inscrit dans une série de profonds changements structurels de l'écosystème marin du plateau de Terre-Neuve et du Labrador, qui se sont produits au début des années 1990. Les conclusions de l'étude de Buren suggèrent que cette évolution est liée à un changement de régime – une reconfiguration rapide, généralisée et prolongée de l'écosystème.

L'étude démontre qu'en plus des prises de la pêche, le changement climatique, les facteurs environnementaux et l'interaction entre les espèces sont également déterminants dans le comportement des écosystèmes marins et qu'il faut comprendre leurs interdépendances pour être en mesure de concevoir des démarches efficaces de gestion écosystémique.

«Jusqu'à maintenant, nous n’avions pas une vision claire des facteurs environnementaux qui entraînent la fluctuation de la biomasse du capelan, déclare M. Buren. Nous devons comprendre cet aspect important de l'écosystème pour être de bon conseil au moment de l'élaboration de telles démarches, notamment pour la gestion du capelan et la mise au point de stratégies de rétablissement des espèces situées plus haut dans le réseau trophique, comme la morue franche. »

Parmi les inconnues figure l'effet potentiel du changement climatique sur les futures interactions entre la dynamique saisonnière de la glace de mer et les autres composantes de l'écosystème.

«Un écosystème vit au moment présent et, pour qu'il fonctionne bien, toutes ses composantes doivent être harmonisées. Le changement climatique entraîne plus de variabilité et pourrait même causer une réaction non linéaire, c'est-à-dire un changement subit d'état, conclut M. Buren. Tout éventuel changement, à l'échelle de l'étendue maximale de la glace de mer ou du moment de sa dispersion en raison du réchauffement, pourrait avoir une incidence sur la synchronisation des autres composantes de l'écosystème, y compris le Calanus et le capelan. En cas de brisure de cette synchronisation, nous ne savons pas quelles en seront les répercussions. »

Pour obtenir de plus amples renseignements sur ce sujet, le document de recherche est accessible en ligne, sous le titre : Bottom-Up Regulation of Capelin, A Keystone Forage Species.

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