Structure et résilience des réseaux trophiques benthiques de l'Arctique canadien et de la mer des Tchouktches

RÉSUMÉ: Les changements climatiques actuels sont à l’origine de nombreuses modifications dans l’océan Arctique, telles qu’une augmentation de la température des eaux de surface, une augmentation des apports fluviaux, une réduction dans la couverture de glace de mer, des changements de composition des espèces ou des changements dans la phénologie et l’intensité de la production primaire. Ces changements pourraient être à l’origine de modifications dans la structure et le fonctionnement des réseaux trophiques benthiques. Il est nécessaire aujourd’hui de décrire la structure et la résilience de réseaux trophiques benthiques de ces régions pour évaluer l’impact des changements climatiques sur celles-ci. Cette étude a pour objectifs de décrire la structure et la résilience des réseaux trophiques benthiques de l’Arctique canadien (polynie des eaux du Nord, archipel canadien, golfe d’Amundsen, mer de Beaufort) et de la mer des Tchouktches par une approche isotopique, et d’évaluer l’importance des algues de glace pour ces réseaux trophiques, à l’aide du biomarqueur d’algues de glace IP25 (Ice Proxy 25). Pour atteindre ces deux objectifs, nous avons collecté des échantillons de matière particulaire en suspension, de sédiments de surface, et de faune benthique de juillet à octobre 2014, à bord du NGCC Amundsen. Les valeurs en δ13C mesurées dans les sédiments de la polynie des eaux du Nord, de l’archipel canadien et de la mer des Tchoukches, traduisent une origine marine de la matière organique. La mer de Beaufort et le golfe d’Amundsen sont quant à eux caractérisés par des apports terrigènes et des apports mixtes (terrigènes et marins) respectivement. Ces différences dans l’origine de matière organique se retrouvent dans les signatures isotopiques des organismes et dans la structure des réseaux trophiques : la mer de Beaufort se distingue des autres régions par des signatures appauvries en 13C chez les consommateurs et par de nombreux organismes avec de hauts niveaux trophiques. La faible séparation trophique et la forte redondance trophique suggèrent que la polynie des eaux du Nord et l’archipel canadien semblent être les régions avec la plus grande possibilité de résilience face à des changements environnementaux. Nous avons mis en évidence la présence du marqueur d’algue de glace IP25 chez les organismes appartenant à tous les niveaux trophiques. Les plus fortes concentrations en IP25 ont été retrouvées chez les déposivores de surface. Les algues de glace semblent être une source de xv nourriture importante pour les organismes de l’archipel canadien, où les plus fortes concentrations en biomarqueurs d’algues de glace ont été retrouvées (en particulier chez les déposivores et les prédateurs) et pour la polynie des eaux du Nord où les signatures en carbone des organismes indiquent une assimilation d’algues de glace. -- Mot(s) clé(s) en français : Benthos, structure trophique, résilience, algues de glace, biomarqueur IP25, isotopes stables, Arctique Canadien, Mer des Tchouktches. -- ABSTRACT: Ongoing climate change is causing rapid changes in the Arctic Ocean, such as higher water temperatures, increased fluvial run-off, reduced sea-ice cover, change in species composition, change in the timing and intensity of primary production. Those changes will give rise to severe ecosystem changes propagating in benthic food web through all trophic levels. There is a need to establish benthic food web structure and resilience baseline for future comparison and to understand the impact of climate change in those various benthic food-webs. We also need a thorough study of the role of ice algae for the benthic food webs on a large scale. The objectives of this study were to describe the structure and the resilience of the benthic food-web of the Canadian Arctic and the Chukchi Sea (North Water Polynya, Canadian Archipelago, Amundsen Gulf, Beaufort Sea, Chukchi Sea), using stable carbon and nitrogen isotope analyses and to evaluate the importance of sea-ice algae in the benthic food-web using the Sea ice biomarkerIP25 (“Ice Proxy 25”). To reach these objectives, we collected suspended particulate organic matter, surface sediments and zoobenthic samples from July to October 2014 aboard the CCGS Amundsen. Values in δ13C in the sediment were indicative of a marine origin of the organic matter in the North Water Polynya, Canadian Archipelago and the Chukchi Sea. The Beaufort Sea was characterized by terrestrial input, and the Amundsen Gulf was characterized by a mix between terrestrial and marine input. Those differences in the origin of organic matter were mirrored in consumer isotopic signatures in all the regions. The Beaufort Sea differed from the other regions regarding the trophic structure. The high trophic redundancy and the low trophic separation of the North Water Polynya and the Canadian Archipelago suggest those regions have the higher potential of resilience facing environmental changes. We highlight transfer of ice algae across the different trophic levels. The biomarker IP25 was detectable in all the trophic guilds, and the higher concentrations were found in the surface deposit feeder. Ice algae seem to be an important food source for the Canadian Archipelago food web, were the higher concentration in IP25 were found and for the North Water Polynya, where the carbon stable isotopic signatures indicate ice algae assimilation. -- Mot(s) clé(s) en anglais : Benthos, trophic structure, resilience, ice-algae, IP25 biomarker, stable isotopes, Canadian arctic, Chukchi Sea