un coffreà outils isotopiquespour l’écologie · 2019-07-31 · un coffreà outils l’écologie...
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Un coffre à outilsl’écologie
ABQ 2018 Victoriaville
Gilbert Cabana, Centre RIVE
Université du Québec à
isotopiques pour l’écologie
ABQ 2018 Victoriaville
Gilbert Cabana, Centre RIVE, Dept Sc. Env.
Université du Québec à Trois-Rivières
Isotopes stables
Hydrogène
Isotope radioactif
Isotopes StablesIsotopes Stables
15N/14N, 13C/12C; heavy isotopes < 0.1 %
δ15N (0/00)
Référence : air
Usual values: -5 à +25Usual values: -5 à +25
Assimilation (plant): 0 (-5 à 5)
Assimilation (animals): +3.5 (3 à 5)
Transformations microbial
(precision: 0.1-0.3 0/00)
C; heavy isotopes < 0.1 %
δ13C (0/00)
fossil carbonate
-5 à -40-5 à -40
-10 à -25
0
photosynthesis
δ13
C
Vous êtes ce que vous mangez
Plant
Herbivore
Carnivore
-20
-19
-18
-30
-29
-28
Habitats 1 2
δ15
Nδ N
0
3,5
7
10
13,5
17
1 2
0
5
-10 -5 0
δ34
5
0-10 0
δ18
0
5
-150 -140 -130 -120 -110
δD
5 10 15 20
34S
10 20 30
18O
-110 -100 -90 -80 -70 -60
D
5
0
5
0 1 2 3 4
δ15
1:1
2:1
00 1 2 3 4
δ15
0
5
0 1 2 3 4
δ15
5 6 7 8 9 10
15N
1:1
5 6 7 8 9 10
15N
5 6 7 8 9 10
15N
1:4
Bender (1968)
Exemple d’effet physiologique: Plantes CExemple d’effet physiologique: Plantes C3 et C4
Carbone: vous êtes ce que vousvous mangez
1. Utilisation (ou non) d’une source de nourriture: le maïs1. Utilisation (ou non) d’une source de nourriture: le maïs
ArthropodesArthropodes
Latendresse
Présentation bivariée
(PIMI = pic mineur (Picoides pubescens); PIES = = mésange à tête noire (Parus atricapillus); MEAM = merle d’Amérique (Turdus migratorius); GRSO = grive solitaire (Catharusfuscescens); VIYR = viréo aux yeux rouges (noire (Dendroica virens); PABL = parulineparuline à flancs marron (Dendroica pensylvanica(Geothlypis trichas); PACO = paruline couronnée (chanteur (Melospiza melodia)).
bivariée
); PIES = pioui de l’Est (Contopus virens); METN ); MEAM = merle d’Amérique (Turdus
Catharus guttatus); GRFA = grive fauve (Catharusaux yeux rouges (Vireo olivaceus); PAGN = paruline à gorge
bleue (Dendroica caerulescens); PAFM = pensylvanica); PAMA = paruline masquée couronnée (Seirus aurocapillus); BRCH = bruant
oiseaux
Ratios isotopiques moyens (± écart type) du carbone versus ceux de l’azote d’insectes herbivores (cercles), d’arthropodes prédateurs (carrés), d’oiseaux (triangles droits), de petits mammifères rongeurs (triangles inversés) et de petits mammifères insectivores (losanges) de maïs (blanc) et de la bordure entre ces habitats (gris)
écart type) du carbone versus ceux de l’azote d’insectes herbivores (cercles), d’arthropodes prédateurs (carrés), d’oiseaux (triangles droits), de petits mammifères rongeurs (triangles inversés) et de petits mammifères insectivores (losanges) originant de forêts (noir), de champs de maïs (blanc) et de la bordure entre ces habitats (gris)
2. Influence du bassin versant sur les ratios isotopiques
des organismes aquatiquesdes organismes aquatiques
2. Influence du bassin versant sur les ratios isotopiques
des organismes aquatiquesdes organismes aquatiques
Sources Sources d’Azoted’Azoted’Azoted’Azote
From Kendall and McDonnell (1998)
Robinson (2001). TREE 16:153
Fig. 1.7 (Fry, “The 1.7 (Fry, “The Isopope”)
Anderson et Cabana 2006
d15N
Nicolet
4
6
8
10
12
406080100120140160180
Yamaska
Invertébrés
Amont
Distance
4
6
8
10
12
020406080100120
4
6
8
10
12
020406080100
Etchemin
Bécancour
40
Aval
Distance
4
6
8
10
12
0204060801001200
Pri
mar
y c
on
sum
er
δ1
5N
(‰)
Pre
dat
ory
in
ver
teb
rate
δ1
5N
(‰)
0
5
10
15
20
0 10 20 30 40 50 60 70
a
C
A
B
r²=0.69, p<0.0001
Non
Invert
5
10
15
20
0 10 20 30 40 50 60 70
cC
AD B
r²=0.52, p<0.0001
Fis
h δ
15N
(‰)
% Agriculture sur le bassin versant
Invert10
15
20
bC
r²=0.65, p<0.001
Non-pred.
Invert
70
0
5
0 10 20 30 40 50 60 70
A
% Agriculture sur le bassin versant
Invert
10
15
20
Means +- 1 SE
δ15N
0
5
10
0.001 0.01 0.1
Animal Units (km
δ N
1 SE
Fish
Pred. Inverts
1 UA= 1 cow
1 10 100 1000
Animal Units (km-2)
Non-Pred.
Inverts
10
12
14
Chaudiere riverFish (Dace)
Predatory insects
Herbivoresd
15
N
Rivière dominée par l’Agriculture
4
6
8
150200
d1
5N
Chaudiere riverRivière dominée par l’Agriculture
050100Distance
3. Lien trophique à un apport ponctuel: l’effluent de Montréal
DeBruyn & Rasmussen 2002
3. Lien trophique à un apport ponctuel: l’effluent de Montréal
DeBruyn & Rasmussen 2002
Jahren & Kraft PNAS (2008)
Sampling 2009 (UQTR, MRNF)Lampsilis
GammarusGammarus/ Mussels
10
12
14
15N of bivalve vs distance from
2
4
6
8
-100
N15 bivalveN15 in plume
South shore (out of plume)
from effluent (0 km = effluent)
-50 0 50 100
Distance de l'Effluent
in plume?
12
14
16
18
4
6
8
10
-100 -50
DISTANCE FROM MONTREAL EFFLUENT (KM)
0 50 100
DISTANCE FROM MONTREAL EFFLUENT (KM)
14
15
16
17
n15
Mean δ15Ν
Muscle
10
11
12
13
-150 -100 -50
Distance from MTL effluent (km)
Mean δ Ν
doré
0 50 100
MTL effluent (km)
Effluent
16
18
Close up of the 100 km
δ15Ν by station
8
10
12
14
-20 0 20
Distance from MTL effluent(station 17 in km)
Station 17
LSP
Close up of the 100 km downstream effluent
40 60 80 100
MTL effluent(station 17 in km)
10
12
14
N15 muscle
Approche multi-tissus afin de determiner le temps de
N m
uscle
slo
we
rtissu
e)
4
6
8
2 4 6 8
N15 blood MOAN (TCM)
15N
mu
scle
(slo
we
r
15N blood
tissue)
resident
de determiner le temps de résidence
Passer-by
10 12 14
N15 blood MOAN (TCM)blood (fast
Recent
arrivalSilver redhorse
30
40
50
60
70
pm
olr
eso
rufi
ne/
min
./m
g p
roté
ine
ERO
D
0
10
20
8 9 10 11 12 13
δ15N (‰) foie
Foie
ERO
D
y = -5,1013x + 87,626R² = 0,56
SACAsauger
13 14 15 16 17 18
N (‰) foie
Foie δ15Ν Villemure et al. In prep.
δ13CC
Source: Schindler et Scheurrell, 2002
-80‰ à -60‰
5. Isotopes stable d’un élément
sources à distinguer?
Φlittoral = (δ13Cpoisson- δ13Cpélagique
)
élément, mais trois
Images :Stephen Zinder; Gandouin, 2012
pélagique) / (δ13Clittoral - δ13Cpelagique)
-38(‰): MeunierMeunier pélagique?
δ34S
Organismes indicateurs
0.00
2.00
4.00
6.00
8.00
• δ13C p<0.001)δ34S p<0.001)
• No sig. Difference δ34S L vs P
-8.00
-6.00
-4.00
-2.00
-47.00 -42.00 -37.00 -32.00
Organismes indicateurs
δ13C
-32.00 -27.00 -22.00 -17.00
d13C
Littoral
Pelagic
Detrital (deep sed.)
δ34S
Distribution bivariées
δ
δ13C
PélagiqueLittoralBenthique profond
des invertébrés
C
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
1.0C
ON
TRIB
UTI
ON
PÉL
AG
IQU
E ( δ
13C
; δ3
4S
+3 s
ou
rce
s)
0.0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.0 0.1 0.2 0.3 0.4
CACOAMNE
PEFL
CONTRIBUTION PÉLAGIQUE (
CO
NTR
IBU
TIO
N P
ÉLA
GIQ
UE
(1:1
AMNE
n=56
0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0
CACO CACO
PEFL
PEFL
AMNE
CONTRIBUTION PÉLAGIQUE (δ13C+2 sources)
Adeline Gilbert Cabana
Marco A.
CCFFR4 january
Adeline HéraultGilbert Cabana
Marco A. Rodríguez
CCFFRjanuary 2014
What is the differencebetween natural lakes
Brook charr
Natural lakes(Canadian
Shield)
Aquaculture
δ13C (‰) -29.81 (±1.4) -19.21 (±0.2)
δ15N(‰) 6.01 (±0.6) 10.11 (0.1)
δ34S(‰) 3.04 8.04 (0.16)
1 Caron, 2003; 2 Kullman et al., 2009; 3 Barnes et al., 2007, 4
of isotopic signature lakes and aquaculture?
Fish Meal Sea bass
Aquaculture Aquaculture Marineenvironment
0.2) -20.22 -15.753(±2.12)
(0.1) 10.22
(0.16) 7.24
Cabana pers. Obs.
Muscle
Isotopic turnover rate of muscle and from brook char stocked
turnover rate of muscle and liver tissue stocked in six lakes
Liver
δ∞
7. Approche-multi-tissus: Détection de la saisonnalité d’un subside écologiquetissus: Détection de la saisonnalité d’un subside écologique
Farly et al (2018)
Taille nécessaireÀ la survie hivernale
Carte Eau8. Un « isoscape » pour
Gertrude (la carpe à
roseaux)
» pour
MacrophyteLac Saint-Pierre
d13C
Lac Saint-Pierreet Lac Saint-Louis
d13C DIC
Potamot et Vallisnerie
Baillargeon
Anderson (2001)Lampsilis (2009)
Poissons
N=67 stations
Tributaries
N=175 stationsSaint-Lawrence
Poissons
Tributaires
Conclusion: La carpe ne s’est jamais nourri dans un tributaire, et ce, ni à court ni et à long terme.
Approche multi-tissus
Conclusion: La carpe ne s’est jamais nourri dans un tributaire, et ce, ni à court ni et à long terme.
Dans le coffre d’outil….
1-Identification d’une source de nourriture
2-Influence du bassin versant
3-Lien trophique à un apport ponctuel
4-Approche multi-tissus dans l’étude des migrations4-Approche multi-tissus dans l’étude des migrations
5-Trop de sources? Plus d’isotopes!
6-Dynamique isotopique et bioénergétique
7-Approche multi-tissus et saisonnalité d’un subside écologique
8-Isoscape et mouvement
Dans le coffre d’outil….
Identification d’une source de nourriture
Lien trophique à un apport ponctuel
tissus dans l’étude des migrationstissus dans l’étude des migrations
Trop de sources? Plus d’isotopes!
Dynamique isotopique et bioénergétique
tissus et saisonnalité d’un subside écologique