Mike Litzow

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Oscillating trophic control induces community
reorganization in a marine ecosystem

• Mike Litzow Lorenzo Ciannelli

Ecology Letters, (2007) 10 1124-1134
Jennifer Pini et Morgane Martin M1 Biologie et
Écologie Marine
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But de létude

• Comprendre les mécanismes sous-jacents qui
  régulent la relation entre le climat et le
  contrôle trophique des écosystèmes

2 hypothèses Le climat régule le contrôle
trophique dans la Baie de Pavlof La
modification du contrôle trophique a déclenché
une phase de transition après le regime shift de
1976/1977
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(Litzow, M.A. 2006, ICES Journal of Marine
Science, 63 1386e1396)
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Interaction morues/proies
Regime shift des années 70 gt une modification du
système prédateur-proie dans le Golfe dAlaska
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1) Approche par corrélation des abondances
prédateur/proies et méthode NMDS Corrélation
négative contrôle top down Corrélation positive
ou faible contrôle bottom up Mesure les
changements dans la composition des communautés
au cours du temps


2) Approche par un modèle non-additif (TGAM)
On teste différentes variables indépendantes
et leurs rôles dans la modification des
abondances des populations
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1) Approche par corrélation et NMDS
Relation climat-contrôle trophique
Effets de la température sur une corrélation de 5
ans entre les morues et les proies (4 espèces de
crevettes et capelans)
Bottom-up control
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Force de Corrélation (coefficient de Pearson r)
Indice de température (PC1)
État des communautés (NMDS)
prédateurs
proies
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Modèle proie
2) Approche par modèle non-additif (TGAM)

• Variations dans les facteurs contrôlant les
  populations de proies avant et après la valeur
  seuil
• Relations linéaires avant la valeur seuil, non
  linéaires après
• Relation prédateur/proies négative avant la
  valeur seuil
• Pas dinfluence de la pêche sur toute létude
• Densité-dépendance à forte densité de proies

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Modèle prédateur
2) Approche par modèle non-additif (TGAM)

• Variations dans les facteurs contrôlant les
  populations de prédateurs avant et après la
  valeur seuil (T, interactions trophiques)
• Influence de la pêche sur toute létude
  (surpêche a provoqué contrôle top-down)
• Interactions prédateur/proies négatives

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Conclusions

• Théorie ASS vérifiée
• Résultats cohérents avec hypothèse dune
  structuration bottom-up des écosystèmes en
  labsence de fortes perturbations
• Un changement de climat agit en modifiant la
  nature du contrôle trophique dans le système ou
  agit directement sur les populations
• Regime shifts de 1988/1989 et 1998/1999 pas de
  réorganisation des communautés

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Merci de votre attention
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Bibliographie

• Anderson, P.J. Piatt, J.F. (1999). Community
  reorganization in the Gulf of Alaska following
  ocean climate regime shift. Mar. Ecol. Prog.
  Ser., 189, 117123.
• Choi, J.S., Frank, K.T., Leggett, W.C.
  Drinkwater, K. (2004). Transition to an alternate
  state in a continental shelf ecosystem. Can. J.
  Fish. Aquat. Sci., 61, 505510.
• Litzow, M.A. (2006). Climate regime shifts and
  community reorganization in the Gulf of Alaska
  how do recent shifts compare with 1976-1977? ICES
  J. Mar. Sci., 63, 13861396.
• Scheffer, M. Carpenter, S. (2003). Catastrophic
  regime shifts in ecosystems linking theory to
  observation. Trends Ecol. Evol., 18, 648656.

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Phase de transition
Valeurs seuils
1981 valeur seuil prédateurs - 0,1021984
valeur seuil proies - 0,05
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Phase
Phase -
Pacific Decadal Oscillation (Pacifique Nord)
Anomalies de températures de surface en hiver
Warm
Cool
PDO
1976/1977 Regime shift
Credits Hare, Mantua, Enfield
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• DEFINITIONS
• Regime shift ( phase shift) Face à un
  changement graduel d'un paramètre
  physico-chimique ou biologique de
  l'environnement, la réponse de la population ou
  de l'écosystème peut ne pas être graduelle, mais
  par sauts (sudden catastrophic change) (Rietkerk
  et al., 2004)
• Ce saut est le regime shift.
• -gt Lié au paramètre de forçages climatiques comme
  la PDO
• Phase de transition Quand il y a modification
  dans les variables  forcées . Ici dynamique
  de populations. Décrit les changements des
  propriétés dynamiques et mécaniques des systèmes,
  potentiellement provoqué par un regime shift.

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Alternative Stable State theory
BE Beisner, DT Haydon, and K Cuddington Front
Ecol Environ 2003 1(7) 376382
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Gulf of Alaska Zooplankton Biomass
- Hypothèse OCH hypothèse du contrôle oscillant

1956-1962
1980-1989
From Brodeur and Ware (1992) Fish. Oceanogr. 1
32-38