• Deepwater doom: Extinction threat for world's smallest sea horse

    By John Platt

    http://www.scientificamerican.com/blog/post.cfm?id=deepwater-doom-extinction-threat-fo-2010-09-08

     The Gulf of Mexico oil spill this year and subsequent cleanup efforts could drive the world's smallest sea horse into extinction, warns the Zoological Society of London and its marine conservation organization Project Seahorse

    The tiny dwarf sea horse (Hippocampus zosterae), which grows to a maximum length of 2.5 centimeters, can be found only in the ocean waters off the Gulf Coast.

    "All of the sea horse populations in the area will be affected, but the dwarf sea horse is at greatest risk of extinction because much of its habitat has been devastated by the spill," Project Seahorse director Amanda Vincent said in a prepared statement.

    According to Project Seahorse, the dwarf sea horse is particularly vulnerable due to its small size, limited habitat, inability to migrate great distances, and low birth rate. The fish also mate for life, so the loss of even one breeding parent is doubly dangerous to the species' long-term reproductive health. The Deepwater oil spill occurred during the sea horses' primary breeding time.

    Another problem is that the dwarf sea horse, unlike its cousin sea horse species, often lives close to the ocean surface in floating mats of sea grass. Not only did spilled oil accumulate in these mats, BP burned many of them to prevent them from carrying oil onto the shore. According to Project Seahorse's press release, "The burning of the mats has killed many marine animals while depriving others of their habitat and exposing them to further toxicity. Sea grass is vital to the long-term health of coastal ecosystems, sheltering marine animals, acting as fish nurseries, improving water quality and preventing erosion."

    Meanwhile, Project Seahorse experts also express fear that the dispersants used to treat the oil spill will add further toxicity to the dwarf sea horse's habitat.

    Project Seahorse is calling on BP to use booms and skimming to remove the remaining oil in the Gulf. The method is more labor-intensive, but the group says it will cause less environmental damage to the species in the region.

    Dwarf sea horses, also known as "pixies," are pricey acquisitions for aquarium enthusiasts. One site, Seahorse.com, has them listed for $75 each and warns customers that they are "very delicate" and "for experts only."

    Photo via Wikipedia.


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  • Canada sees shock salmon glut [surabondance]

    Some 34 million of the fish are thronging British Columbia's Fraser River.

    sockeye salmonSockeye salmon have been in decline for the past 20 years in the Fraser River.Stuart Westmorland/CORBIS

    It's the biggest run of sockeye salmon in British Columbia since 1913. Some 34 million fish are thronging the Fraser River as they return from the sea to spawn, federal regulators announced on 31 August. The event, following two decades of decline in salmon-run numbers, is taking fisheries scientists by surprise — and causing frustration across the fishing industry, which is largely unable to access the windfall.

    One reason is that fisheries have been slow to open, unable to balance environmental and economic demands in the face of sheer fish numbers. And with about 80% of the salmon concentrated in one lake system, the Shuswap, the riches are poorly distributed. Because fishing quotas tend to be allocated geographically, a fisherman in a different part of the river system might be unable to benefit from the influx.

    The cost of all this could be high — a loss of between 5 million and 10 million fish in potential catch, according to Carl Walters at the University of British Columbia Fisheries Centre in Vancouver.

    This year's unexpected boom has led to even more intense speculation about the state of the sockeye population. The 2009 salmon run reportedly saw only around 1.5 million fish returning to the river. The Canadian government's Cohen Commission, established in 2009, is now looking at the current state of the sockeye population and potential causes of the decline. The commission aims to make recommendations for the future sustainability of salmon stocks by mid-2011.

    Given the existence of models that predict fluctuations in salmon populations, why has this year's glut come as such a shock? Fisheries and Oceans Canada, the government agency in Ottawa, Ontario, that runs the models and regulates the salmon fishing industry, has been criticized for failing to predict it.

    Sue Grant, fisheries biologist at Fisheries and Oceans Canada, explains that the models are full of uncertainties: "They are based on biological information from historical and real-time catches to estimate the abundance," she says. "The forecasts are probability distributions based in part on extrapolation from historical data sets."

    In any case, long-term predictions will not help fishermen this year. The first commercial fishery on the stocks opened on 8 August, but many others remain closed. And with a fishing fleet in tatters after years of decline, a fast response to this kind of sudden bounty was always going to be difficult.

    Management issues

    At almost 1,400 kilometres in length, the Fraser River supports around 40 separate populations of sockeye salmon and has been managed for the past 100 years. The complex fisheries management system is in place to ensure a balance between stock sustainability and economic viability — thus supporting both the First Nations fisheries and the commercial industry.

    During the late run season in August and September, the Pacific Salmon Commission in Vancouver carries out daily assessments to determine salmon abundance. These focus on biological data sets, ranging from genetic analyses of stock composition to measurement of fish size and numbers using hydro-acoustic monitoring.

    The salmon's life cycle takes it on a four-year journey from spawning in the river to the Gulf of Alaska, and back. Whereas salmon migratory routes in the river system are closely monitored, the two years they spend in the Gulf remain a black box. "The early marine stage is very important for setting total marine survival, but nobody really knows what environmental indicators could affect the salmon," says Nathan Mantua, a fisheries scientist at the University of Washington in Seattle.

    And this year the marine survival rate, normally 8%, was 25%. "This in itself is not unprecedented, but it has happened in a naturally big yield year in the life cycle," says Walter.

    "There's research going into understanding this, but it's a natural cycle that has been like this since before industrial times and fisheries management," says Mike Lapointe, chief biologist at the Pacific Salmon Commission. So a serendipitous mix of factors could have led to the bumper run.

    Room for improvement

    But better population models are clearly needed. What could be done to improve them?

    "We have a history of developing models in the past and applying these in the forecast mode," explains Mantua. "But they fail because the models are not capturing what's important."

    More monitoring of the ocean environment, including the food web, may help to clarify the survival rates of the salmon. But, says Lapointe, what really matters is how many salmon spawn. "The sockeye lay between 3000–4000 eggs. Small variations in spawning success from year to year can have a huge difference in the numbers and consequent survival out in the oceans," he says.

     

    These biological complexities are made even more challenging by the way the fisheries are managed, but Fisheries and Oceans Canada defend the systems they use. "We spend six months setting up this framework and when people complain in season, we don't want to break down all the rules negotiated over months, based on a single interest," says Sue Farlinger, the agency's director-general for the Pacific region.

    And there is an extra layer of complexity, she explains: "What's changed in the past 15–20 years is that the fishery now protects weaker stocks as well as setting quotas for stronger stocks. If weak and strong stocks are co-migrating like this year, we have to be very careful with the quotas."

    http://www.nature.com/news/2010/100903/full/news.2010.449.html


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  • carte représentant la densité du couvert forestier de la région de Krasknoyarsk, en Sibérie centrale. En vert les forêts denses et moyennement denses, en jaune les zones faiblement boisées et en orange les prairies et les domaines agricoles.Questions à Thuy Le Toan, responsable du groupe « Biomass » du Centre d’études spatiales de la biosphère de Toulouse.

     

    Selon une étude américaine, le couvert forestier mondial aurait diminué de 101 millions d’hectares entre 2000 et 2005, soit une baisse de 3,1 %. C’est plus que les quelque 65 millions d’hectares mentionnés par la FAO. D’où vient ce désaccord ?

    T.L.T. Les estimations de la FAO sont fondées sur les déclarations des pays et concernent les surfaces forestières converties à d’autres utilisations ou disparues pour causes naturelles [1]. Alors que les chercheurs américains ont estimé les surfaces couvertes d’arbres à partir d’images satellitaires [2].

    Comment ont-ils procédé ?

    T.L.T. Ils ont utilisé les données fournies par le spectromètre de moyenne résolution Modis embarqué à bord des satellites de la NASA. L’idée était de repérer les zones où le couvert forestier a diminué entre 2000 et 2005, et ce, pour chacun des grands types de forêt. Ils ont ensuite sélectionné de façon aléatoire 541 blocs de 18,5 sur 18,5 kilomètres et comparé pour chacun d’eux les images du satellite Landsat en 2000 et 2005. Ils en ont déduit les zones où le couvert forestier avait disparu. L’extrapolation de ces données à la planète aboutit au chiffre de 101 millions d’hectares. Les forêts boréales comptant pour environ un tiers de cette perte. Ces valeurs sont toutefois à manipuler avec précaution. 

    Pourquoi ce bémol ? 

    T.L.T. Surtout parce que la densité d’échantillonnage – 0,22 % – est très faible. La déforestation peut donc toucher des zones non échantillonnées. Les tendances à la baisse sont cohérentes avec ce que l’on connaît par ailleurs, notamment au niveau des régions boréales. Nous venons par exemple de montrer, grâce à des mesures radar du satellite ALOS de l’agence spatiale japonaise JAXA, que les pertes en surface et en biomasse sont beaucoup plus importantes que prévu : jusqu’à – 16 % en dix ans dans certaines zones de Sibérie centrale [3]. L’augmentation des feux naturels, en lien avec la hausse des températures enregistrée depuis trente ans, est en cause. 

    Les satellites permettent-ils de faire la différence entre la déforestation et l’évolution naturelle des forêts ? 

    T.L.T. L’observation de la forme des zones concernées, de leur taille, de leur proximité avec des routes ou des zones habitées, la détection éventuelle de cendres, etc. sont autant d’indications sur les causes possibles de déforestation notamment boréale. C’est ainsi que les chercheurs américains ont calculé que 60 % des pertes étaient, dans ces régions boréales, dues aux feux, et 40 % à l’exploitation, aux maladies et aux insectes. Pour affiner ces estimations, il faudrait aussi mesurer les gains de surface forestière et, plus important, la quantité de biomasse. C’est l’objet du projet de satellite Biomass sur lequel je travaille depuis quelques années, dans le cadre du programme d’exploration de la Terre de l’ESA.

    Propos recueillis par Fabienne Lemarchand

    [1] www.fao.org/forestry/fra/fra2010/fr
    [2] M. Hansen et al., PNAS, doi/10.1073/pnas.0912668107, 2010.
    [3] http://tinyurl.com/2vu5hfc

    http://www.larecherche.fr/content/actualite-terre/article?id=27930


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  • Les feuilles des plantes carnivores imitent les autres fleurs en émettant des substances chimiques odorantes pour piéger les insectes.

    Émilie Auvrouin

    Les plantes carnivores ne sont pas des plantes ordinaires. Vivant dans des milieux souvent pauvres en nutriments, elles se sont adaptées en développant des stratégies pour capturer et digérer les insectes dans leurs feuilles transformées en pièges. Couleurs vives attrayantes, nectar, guides ultraviolets sont autant de leurres employés pour attirer leurs proies.

    Une nouvelle stratégie a été mise en évidence chez Nepenthes rafflesiana, une plante carnivore tropicale poussant surtout sur les sables blancs des forêts du Nord de l'île de Bornéo. Laurence Gaume-Vial et ses collègues du Laboratoire botanique et bioinformatique de l'architecture des plantes, à Montpellier, et Jean-Marie Bessière, du Laboratoire de chimie appliquée de l'École nationale supérieure de chimie, également à Montpellier, ont montré que les feuilles de Nepenthes rafflesiana produisent tout un bouquet d'arômes pour appâter leurs proies. Elles imitent ainsi les fleurs qui émettent tout un éventail de composés volatils afin d'attirer divers insectes pollinisateurs.

    Chaque feuille de Nepenthes rafflesiena forme une urne remplie d'un liquide viscoélastique. Lorsqu'un insecte imprudent est pris au piège de cette glu, il lui est impossible de s'échapper, et une lente digestion commence. Les jeunes pousses de Nepenthes rafflesiana produisent des urnes au ras du sol. Ces urnes, dites terrestres, sont arrondies et de couleur rouge. Au fil du temps, la plante carnivore devient grimpante et s'accroche à la végétation environnante pour monter parfois jusqu'à 15 mètres de haut. Elle produit alors des urnes aériennes en forme d'entonnoir qui sont généralement jaunes.

    Les chercheurs ont remarqué que les proies présentes au menu dépendent du type d'urne. Les urnes terrestres attirent principalement les insectes rampants (fourmis, termites) et les araignées. Les urnes aériennes sont visitées non seulement par les insectes rampants et les araignées, mais aussi par des insectes volants qui consomment d'habitude le nectar et le pollen des plantes à fleurs : mouches, papillons, coléoptères, moustiques, abeilles, guêpes, etc. En sentant de près les urnes aériennes, les chercheurs ont constaté qu'elles dégagent une odeur agréable, fruitée et florale. Les urnes terrestres, quant à elles, sont peu odorantes. Des expériences en laboratoire ont confirmé cette relation entre l'odeur émise et la diversité des proies attrapées.

    Dans un premier temps, les chercheurs ont montré qu'en l'absence de stimulus visuel, des insectes de diverses espèces préfèrent se diriger dans un compartiment où sont diffusés des effluves d'urnes de la plante carnivore plutôt que dans un compartiment témoin, sans odeur particulière. De plus, les insectes volants préfèrent l'odeur des urnes aériennes à celle des urnes terrestres.

    Dans un second temps, l'équipe de Montpellier a identifié la composition chimique des odeurs émises par chacune des urnes. Les composés volatils, récupérés sur un filtre, sont d'abord dissous dans un solvant puis séparés par la technique dite de chromatographie en phase gazeuse. L'identification est alors réalisée par spectrométrie de masse, technique qui se fonde sur la différence de rapport masse/charge de chaque molécule.

    Pas moins de 54 composés, appartenant à trois grandes familles de composés volatils, ont ainsi été mis au jour : des acides gras et leurs dérivés, des composés aromatiques (des benzénoïdes) et des terpènes (des dérivés de l'isoprène, produits par de nombreuses plantes). Les analyses montrent que les urnes aériennes produisent beaucoup plus de composés aromatiques et de terpènes, susceptibles d'attirer les insectes volants visiteurs de fleurs, que leurs homologues terrestres.

    On savait déjà que certaines plantes sont capables d'émettre par leurs feuilles des composés volatils du type dérivés d'acides gras ou terpènes pour éloigner les herbivores. Les feuilles de ces plantes carnivores ne faisant que rarement l'objet d'attaques d'herbivores, rien ne laissait cependant supposer qu'elles émettent des molécules odorantes. Les odeurs qu'elles émettent, contrefaçon biochimique des plantes à fleurs, sont le fruit d'une adaptation à un milieu naturel pauvre en nutriments au niveau du sol, mais riche en insectes. Reste maintenant à comprendre comment la plante carnivore ne piège pas ses propres pollinisateurs...

    Le parfum des  plantes carnivores
    © Laurence Gaume-Vial

    Les urnes aériennes de la plante carnivore Nepenthes rafflesiana attirent les insectes volants – ici, une guêpe – en émettant des odeurs florales.

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    © Michaël Guéroult
    Papillon dans l'urne aérienne d'une Nepenthes rafflesiana.
    © Laurence Gaume-Vial

    Pour en savoir plus

    L'auteur

    Émilie Auvrouin est journaliste à la revue L'Essentiel de Cerveau & Psycho

     


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