Évaluation du phytoplancton dans les Grands Lacs laurentiens

Le phytoplancton est un élément important de la chaîne alimentaire aquatique procurant les ressources alimentaires qui assurent la durabilité de la pêche. Par conséquent, la santé de la communauté phytoplanctonique a de profondes répercussions sur la santé d’un écosystème aquatique, de ses pêches et de la gestion de celles-ci. Les évaluations détaillées de la biomasse du phytoplancton et de la composition des espèces sont un élément essentiel de la gestion des écosystèmes aquatiques. La description de l’état des communautés phytoplanctoniques relève du Laboratoire des Grands Lacs pour les pêches et les sciences aquatiques (LGLPSA) du MPO dans le cadre de son mandat principal. Pour remplir cette mission, il est primordial de comprendre les tendances saisonnières et spatiales des communautés phytoplanctoniques.
Contexte
Le LGLPSA du MPO recueille des données sur les communautés phytoplanctoniques dans les Grands Lacs depuis les années 1970. Cet ensemble de données unique et à long terme est extrêmement précieux pour évaluer les impacts des changements écologiques et sert à orienter les mesures de gestion entreprises par tous les ordres de gouvernement (fédéral, provincial et municipal) pour améliorer la qualité de l’eau et détecter les modifications du bassin versant. Le phytoplancton fournit également un premier avertissement sur l’évolution possible de l’état du bassin versant ainsi que sur la nécessité de prendre de nouvelles mesures de gestion.
La taxonomie du phytoplancton est un domaine hautement spécialisé dans lequel il y a très peu de taxonomistes expérimentés. Il y a une grande biodiversité (plus de 500 espèces identifiées dans les Grands Lacs) et les différences entre les espèces peuvent être très subtiles. Le processus pour déterminer à quelle espèce le phytoplancton appartient n’est pas une tâche facile, et il faut un très haut niveau d’expérience et de formation pour pouvoir identifier les organismes de plus petite taille. Le MPO n’ayant pas la capacité interne d’identifier les taxons de phytoplancton, il a externalisé cette tâche. Au cours des 40 dernières années, le LGLPSA s’est principalement appuyé sur trois taxonomistes dont nous considérons le travail excellent et souhaitons préserver le niveau d’intégrité. L’exécution des tâches ne nécessitait qu’une seule personne, et les personnes concernées sont maintenant toutes à la retraite.
Les publications suivantes soulignent l’étendue des travaux antérieurs du MPO :

MUNAWAR, M., et I.F. MUNAWAR (1996). Phytoplankton Dynamics in the North American Great Lakes, Vol. 1. Ontario, Erie & St. Clair. Ecovision World Monograph Series. SPB Academic Publishing, Amsterdam, Pays-Bas.
MUNAWAR, M., et I.F. MUNAWAR (2000). Phytoplankton Dynamics in the North American Great Lakes, Vol. 2. Lakes Huron, Superior, & Michigan. Ecovision World Monograph Series. Backhuys Publishers, Amsterdam, Pays-Bas.En ce qui concerne notre programme de recherche, il est extrêmement important de nous assurer que les identifications sont cohérentes pour maintenir l’intégrité de nos ensembles de données et pouvoir fournir les avis scientifiques spécialisés qui nous sont demandés.
Portée particulière des besoins
L’objectif est de fournir des connaissances spécialisées en taxonomie du phytoplancton en appui aux programmes du LGLPSA pour entreprendre l’identification du phytoplancton au niveau de l’espèce. Des échantillons d’eau ont été prélevés à des profondeurs correspondant à l’épilimnion, à la zone photique ou à une profondeur intégrée (généralement de 0 à 20 m) selon le projet et la station échantillonnée. Les échantillons d’eau non filtrée (non concentrée) sont conservés dans une solution iodée de Lugol acidifiée à 1 ou 2 % et stockés dans des bouteilles en verre ambré à température ambiante jusqu’à leur livraison à l’entrepreneur. L’analyse taxonomique et le dénombrement seront effectués selon les principes de la technique du microscope inversé Utermöhl.
Exigences
Tâches

Le fournisseur doit avoir accès à un microscope inversé, à des chambres de sédimentation et à d’autres équipements nécessaires au traitement des échantillons.
Les clés taxonomiques recommandées peuvent comprendre, entre autres, les suivantes : Geitler (1932), Hubber-Pestalozzi (1941), Bourrelly (1966, 1968), Patrick et Reimer (1966, 1975), Komárek et Anagnostidis (1986), et Krammer et Lange-Bertalot (1986).
Utiliser une méthode de dénombrement par couches et des grossissements multiples pour identifier les taxons de toutes tailles (par exemple 125Xs, 400X, 650X) et inclure le picoplancton plus petit (< 2 µm) et le nanoplancton (de 2 à 20 µm), ainsi que le plancton tamisé plus grand (> 20 µm).
Identifier les taxons de phytoplancton au niveau de l’espèce aussi souvent que possible et dans un délai raisonnable en utilisant la documentation et les connaissances actuelles.
Estimer l’abondance des cellules et des unités naturelles pour chaque taxon localisé.
Les estimations du volume cellulaire pour chaque espèce sont obtenues en effectuant des mesures régulières de 30 à 50 cellules de chaque espèce et en appliquant la formule géométrique la mieux adaptée à la forme de la cellule (sans tenir compte du mucilage de flottaison ni des appendices, Vollenweider [1968] et Rott [1981]). Une densité relative de 1 est utilisée pour convertir le biovolume pour chaque taxon localisé.

Produits livrables
Un rapport écrit qui doit être soumis au responsable de projet au plus tard le 31 mars de l’année financière concernée. Le rapport, présenté au format Excel, doit contenir les renseignements suivants :
Emplacement, date d’échantillonnage, nom commun (c’est-à-dire algue verte, algue bleu-vert, diatomée, etc.), taxon, facteur de microscope, grossissement, champs de vision comptés, volume du sous-échantillon (ml), unités comptées, nombre moyen de cellules ou d’unités, densité unitaire (unités/L), densité cellulaire (cellules/L), biomasse moyenne (mg/cellule), biomasse (mg/m3 en supposant une masse volumique de 1).
Hiérarchie taxonomique complète et auteur pour tous les taxons identifiés (dans un tableau séparé, selon la préférence).
Nom commun (c’est-à-dire algue verte, algue bleu-vert, diatomée, etc.), phylum, ordre, famille, genre, espèce, auteur.
Spécifications et normes
L’entrepreneur doit :

Utiliser une méthode de dénombrement par couches Utermöhl (1958) modifiée, telle que celle de Findlay et Kling (1998).
Utiliser une nomenclature acceptable pour l’identification taxonomique conformément au Système d’information taxonomique intégré (SITI [www.itis.gov]) bien que le MPO reconnaisse que cette liste n’est pas complète. La hiérarchie taxonomique complète (et l’auteur) de tous les taxons identifiés doit être fournie à l’autorité scientifique dans le tableau de la taxonomie.
Compter uniquement les cellules entières qui semblent être viables au moment de la conservation (c’est-à-dire les chloroplastes intacts).
En ce qui concerne les colonies, une petite partie de celles-ci est comptée, et le nombre de cellules est ensuite estimé. Les filaments sont comptés individuellement.
Au moins 200 à 400 unités naturelles ou 50 ml de volume seront comptés dans chaque échantillon.
Compter au moins quatre unités naturelles pour les taxons rares.
Compter les échantillons répétés, qui doivent se situer à ±20 % du premier dénombrement. Les échantillons répétés seront inclus dans la liste des échantillons soumis et seront payés.
Être en mesure de répondre à toute question sur les taxons ou les données qui se révèlent potentiellement incorrectes.

Exigences en matière de rapports
Un courriel informel indiquant le nombre d’échantillons traités à ce jour est requis chaque mois.
Responsabilités du client

Fournir les échantillons à l’entrepreneur à des fins d’analyse.
Payer les frais de retour des échantillons non utilisés.

Responsabilités de l’entrepreneur
Formation
Toute la formation du personnel du fournisseur, y compris toute formation de familiarisation avec les protocoles acceptables et les procédures du MPO, doit être assurée aux frais du fournisseur. La formation du personnel du fournisseur ne doit pas compromettre le niveau de service prévu dans le contrat, et le fournisseur en assumera tous les frais.
Remplacement des ressources
Le remplacement des ressources ne doit pas être entrepris par le fournisseur et n’est donc pas applicable.
Lieu de travail, emplacement du travail et lieu de livraison
Tous les travaux doivent être effectués hors site, sans utiliser les biens de l’État. À l’issue des analyses d’échantillons, les données peuvent être transférées électroniquement au MPO.
Paiements
L’entrepreneur peut facturer mensuellement au fur et à mesure de l’achèvement des travaux, à condition que les fichiers de données électroniques soient également soumis au responsable de projet et acceptés par celui-ci.
Méthode et source d’acceptation
La réception de tous les renseignements nécessaires pour un échantillon et leur examen par l’autorité scientifique confirmant que les données répondent aux normes définies déterminera l’achèvement des travaux et indiquera s’ils satisfont aux exigences.
Références
BOURRELLY, P. (1966). Les algues d’eau douce. Tome I : Les algues vertes. Édition N. Boubée & Cie, Paris. 572 p.
BOURRELLY, P. (1968). Les algues d’eau douce. Tome II : Les algues jaunes et brunes. Édition N. Boubée & Cie, Paris. 440 p.
FINDLAY, D.L., et H.J. KLING (1998). Protocols for measuring biodiversity : phytoplankton in fresh water lakes.www.eman-rese.ca/eman/ecotools/protocols/freshwater/phytoplankton/intro.html
GEITLER, L. (1932). Cyanophyceae. Leipzig. Rabenhorst’s Kryptogamenflora 14. 1196 p.
HUBBER-PESTALOZZI, G. (1941). Die Binnengewässer. Das Phytoplankton des Süsswassers 16 (2:1). 365 p.
KOMÁREK, J., et K. ANAGNOSTIDIS (1986). Modern approach to the classification system of cyanophytes 2 – Chroococcales. Algological Studies 73 : p. 157-226.
KRAMMER, K., et H. LANGE-BERTALOT (1986). Süßwasserflora von Mitteleuropa : Bacillariophyceae. Gustav Fischer Verlag, Stuttgart. 876 p.
PATRICK, R., et C.W. REIMER (1966). The diatoms of the United States, 1. Academy of Natural Sciences Monograph, No. 13. 688 p.
PATRICK, R., et C.W. REIMER (1975). The diatoms of the United States, 2. Academy of Natural Sciences Monograph, No. 13. 213 p.
ROTT, E. (1981). Some results from phytoplankton counting intercalibrations. Schweizerische Zeitschrift für Hydrologie 43 : p. 43-62.
UTERMÖHL, H. (1958). Toward the improvement of the quantitative phytoplankton method. Mitteilungen-Internationale Vereiningung fur Limnologie 9, p. 1-38.
VOLLENWEIDER, R.A. (1968). Scientific fundamentals of the eutrophication of lakes and flowing waters, with particular reference to nitrogen and phosphorus as factors in eutrophication. Rapport technique. Organisation de coopération et de développement économiques, Paris. 182 p.