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Le niveau trophique moyen (MTL) est couramment utilisé pour caractériser la structure des écosystèmes marins exploités et évaluer leur état de santé. Afin d’atteindre une description plus complète du fonctionnement des écosystèmes, il peut être complété par les indices ENA (Ecological Network Analysis). Ces derniers caractérisent les propriétés émergentes des écosystèmes, reliées par les théories écologiques, à stabilité et la maturité des systèmes. Il existe un grand nombre d’indices ENA, comme le recyclage, l’efficacité de transfert trophique ou encore le rapport détritivorie / herbivorie. Pour étudier le cumul de l’effet du changement climatique avec celui attendu de l’implantation d’éoliennes offshore en baie de Seine, un modèle Ecospace, composé de cellules d’un mille marin de côté, a été créé, du trait de côte jusqu’à la limite de la zone économique exclusive française. Le modèle est utilisé pour simuler l’effet du réchauffement climatique par l’intégration de résultats de modèles de niches écologiques, et l’effet du parc éolien offshore par l’effet réserve qu’il induit. Nous pouvons ainsi calculer des cartes d’indices ENA afin de comprendre les conséquences du cumul d’impacts sur l’écosystème de la baie de Seine. Même si la réponse varie en fonction de l’échelle spatiale considérée, l’effet du changement climatique domine, engendrant une baisse importante de la biomasse des 44 espèces considérées dont 27 espèces de poissons. Les indices ENA les plus sensibles à l’effet changement climatique sont le rapport D/H et l’efficacité de transfert trophique, ce dernier et le recyclage étant les plus sensibles à l’effet réserve. Le modèle permet ainsi de comparer l’évolution du service d’approvisionnement halieutique avec les propriétés émergentes, de l’écosystème.

Les études environnementales réalisées en amont des projets éoliens offshores permettent de mettre en évidence leurs impacts potentiels, en s’attachant à considérer la sensibilité aux perturbations de chacun des compartiments écologiques (benthos, poissons, oiseaux, mammifères marins etc), de façon fractionnée. Le projet TROPHIK porte sur l’impact du futur parc éolien au large de Courseulles-sur-mer, cumulé avec ceux des changements climatiques et de la pêche. Avec ce projet nous avons développé une vue d’ensemble, intégrée, par la mise en place d’outils de modélisation, complémentaires aux approches utilisées lors des études d’impact. Nous avons considéré le réseau trophique et le socio-écosystème dans son ensemble, en combinant différents modèles. La modélisation de niches écologiques a permis de simuler le probable déplacement des espèces de la Manche selon les scénarios du GIEC (Groupe d'experts intergouvernemental sur l'évolution du climat). L’analyse inverse linéaire (LIM-MCMC) a permis une modélisation en 0D du site du parc. Les scénarios ont pu combiner les effets du changement climatique et les effets récifs et réserve associés à la construction du parc, tout en appliquant les indices ENA (analyse des réseaux écologiques) avec une quantification de leur incertitude. Le modèle Ecopath-Ecosim-Ecospace, a permis de modéliser le réseau trophique en 2D sur toute la baie de Seine étendue jusqu’à la frontière franco-britannique, et de réaliser différents scénarios ayant pour sorties des cartes d’indices ENA. Enfin, la modélisation qualitative en digraphes orientés des socio-écosystèmes a permis de faire un pas vers une intégration équilibrée des réseaux d’interactions entre acteurs et espèces. Cette combinaison d’approches constitue un socle, transférable à toute situation similaire d’impacts en mer, qui sera présenté avec différentes recommandations tirées du projet.

The current development of biodiversity indicators adopted as common in the North East Atlantic (Under OSPAR Regional Sea Convention) is missing some elements necessary for their application as food-web indicators. The Mean Trophic Level (MTL) indicator is based on species biomass and their trophic level (TL). These metrics are commonly used in the food-web holistic approach of interactions in an ecosystem. Species TL, giving the position of an organism in the food web, is influenced by spatiotemporal variability and ontogeny of species. MTL is also shaped by the species biomasses and their data source (i.e. landings or survey data). The aim of the present study was to propose a methodology (1) considering a better regionalisation of the indicator (i.e. using local TL estimations and ecosystem survey data), (2) looking at the MTL sensitivity regarding ecosystem species and compartments and (3) discussing the food web approach of the indicator. Different scenarios were thus tested on MTL indicator with EVHOE survey data (i) using various data sources of TL and (ii) applying several cut-offs to focus on different compartments in the ecosystem. Species influence on each scenario was also investigated. Two species were found to be highly influencing the MTL indicator trend. Capros aper, a low TL species catching the bottom up effect in the food-web, was strongly acting on MTL when considering all species in the ecosystem. Meanwhile, Merluccius merluccius was driving the indicator when low trophic level species were cut-off. This high predator reflected more the top down effect on the ecosystem. This work concluded the need to assess the MTL indicator using three TL cut-offs (TL= 2, 3.25 and 4) to capture a holistic view of changes in the ecosystem. Furthermore, scientific surveys and local estimations of TL are crucial in order to reduce uncertainty around the MTL estimation.

The common cuttlefish Sepia officinalis, is a major exploited marine resource in the English Channel. It has strong seasonal and interannual variations in recruitment. Mechanisms affecting the renewal of the stock by the arrival of new “recruits” and their number need to be better understood. Thus the study of the spatial and temporal variability of “pre-recruits” physiological characteristics was conducted in four spawning sites of the Channel [i.e. Agon Coutainville (FR), Baie de Seine (FR), Selsey (UK) and Torbay (UK)]. The studied parameters were the eggs quality and hatching rate then, the digestive and immune performance of juveniles in relation to local environmental conditions. English eggs have a delayed hatching time and higher hatching rate when compared to the French ones. Temperature and salinity are important in understanding these differences. The digestive performance of hatchlings varied according to the site. The study of immune enzyme activities showed local vulnerabilities of early stages which corresponded to episodes of high mortality. These mortalities are correlated with low protein content and low immune activities in eggs. These results underline how variability in the spatio-temporal characteristics of the early life stages of cuttlefish can influence the contribution of spawning sites to S. officinalis stock in the English Channel., La seiche commune Sepia officinalis, est une des principales ressources marines exploitées en Manche. Elle présente de fortes variations saisonnières et interannuelles au recrutement. Les mécanismes affectant le renouvellement du stock par l’arrivée des nouvelles « recrues » et leur effectif doivent être mieux élucidés. Ainsi l’étude de la variabilité spatio-temporelle des caractéristiques physiologiques des stades « pré-recrues » a été menée dans quatre sites de ponte en Manche [i.e. Agon Coutainville (FR), Baie de Seine (FR), Selsey (UK) et Torbay (UK)]. Les paramètres étudiés étaient la qualité des oeufs et des taux d’éclosion puis, les performances digestives et immunitaires des juvéniles, en relation avec les conditions environnementales locales. Les oeufs des sites anglais ont des éclosions plus tardives et un taux d’éclosion supérieur comparé à ceux des sites français. La température et la salinité, sont importantes dans la compréhension de ces différences. Les performances digestives des animaux à l’éclosion varient en fonction des sites. L’étude des activités enzymatiques immunitaires a montré des vulnérabilités locales des jeunes stades qui induisent des épisodes de forte mortalité. Ces mortalités sont corrélées à des oeufs montrant un faible contenu protéique et ayant de faibles activités immunitaires. Ces résultats indiquent des variabilités spatio-temporelles dans les caractéristiques des jeunes stades de la seiche qui influencent la contribution des différents sites au stock de S. officinalis en Manche.

The fast-growing offshore wind industry represents a potential new anthropogenic pressure for the marine environment. Despite the fact that it is considered as a green/clean energy source, the large-scale deployment of these devices could induce some environmental impacts that need to be studied. Understanding these impacts is in line with the Marine Strategy Framework Directive (MSFD) (European Commission, 2008) of the European Union which targets good environmental status for the marine environment. The development of offshore renewable energies (ORE), in particular floating and fixed offshore wind structures in France, gives rise to new and more precise questioning from the French public authorities and civil society. In particular, a lot of questions have emerged in relation to the use of Galvanic Anode Cathodic Protection (GACP) systems and about the release of heavy metals associated with their functioning. These anodes are composed of different metals which are more reducing than the metal to be protected. The anodes are generally made with magnesium, aluminium or zinc. In offshore industries such as offshore wind turbines or oil & gas platforms, the anodes used are mainly composed of an aluminium alloy which contains zinc and other trace metals. Their installation in fishing zones is a source of major concern and this affects several offshore wind farm projects (such as Île d’Yeu and Noirmoutier). This growing concern from public authorities and civil society has even led to galvanic anodes being abandoned in certain projects in order to overcome this problem. For example, the chosen solution for the jacket foundations of the Dieppe Le Tréport project is to implement cathodic protection by impressed current (ICCP) with titanium anodes). GACP has been replaced by ICCP in several projects although no scientific study has been conducted to prove the environmental impact of GACP in the ORE context, and no scientific study has proven that ICCP has no environmental impact. In this context, a chemical risk assessment process has been conducted through a 1-year collaborative R&D project called ANODE in order to determine whether the chemicals released from GACP may represent a risk for the marine environment. Such chemical risk assessments are based on the comparison of the predicted or measured concentration (PEC - Predicted Environmental Concentration) for a contaminant with its hazard data (PNEC - Predicted No Effect Concentration) for all environmental compartments (water column, sediment and biota for the marine environment). This is an iterative process the first step of which is based on a worst-case approach in order to ensure a high protective level for the marine environment. Through the ANODE project, the risk assessment was conducted on the water column only. A hydrodynamic model was developed as a first approach for the prediction of the dispersion of these metals in the water column. From this numerical model, a predicted concentration PEC was determined to be compared with existing PNECseawater. Three sites were studied representing different hydrodynamic conditions directly influencing the metal dispersion and different technologies (i.e. fixed and floating offshore wind turbines). The project objectives were as follows: To perform a literature review of the different cathodic protection systems used in the offshore industry with a focus on GACP and current knowledge of its potential impact on the marine environment. To draw up an overview of the data required for the numerical simulation and the availability of these data in the study areas. To model the hydrodynamics of the selected areas, i.e. Courseulles-sur-Mer in the English Channel, Leucate in the Mediterranean and Groix & Belle-Île off the Atlantic coast, and simulate the metal releases and the evolution over time of their concentrations in the various case studies. To conduct a risk assessment by comparing the results obtained using the model with existing toxicity thresholds (in the water column). Following these objectives, this report summarises the main results of the project and outlines a number of recommendations. This report is constructed as follows: The first section provides a summary of the principal results of the project; The second part presents the methodological recommendations for the environmental risk assessment; The third part lists methodological recommendations for future ORE installations and their associated impact studies.

Les études d’impact environnemental menées en amont des projets éoliens offshores considèrent chaque compartiment de manière individuelle, et non pas l’écosystème dans son ensemble. La compréhension des liens trophiques et l’appréhension de l’écosystème de manière holistique est pourtant un enjeu important rapporté par les politiques publiques telles que la Directive Cadre Stratégie pour le Milieu Marin (Directive 2008/56/EC). Le projet collaboratif TROPHIK (ANR-10-IEED-0006-12) pose les bases d’une approche écosystémique des Energies Marines Renouvelables (EMR) destinée à permettre une démarche holistique et intégrée avant installation de parcs éoliens en mer. Cette approche s’appuie sur un cas d’étude français, le site du futur parc éolien au large de Courseulles-sur-mer développé par le consortium « Parc éolien en mer du Calvados ». Le réseau trophique est considéré dans sa globalité, du plancton aux prédateurs supérieurs (oiseaux et mammifères marins), de la baie de Seine jusqu’à la zone économique exclusive française. Différentes approches de modélisations abordant plusieurs dimensions ont été utilisées et/ou développées afin d’appréhender les effets directs et indirects des EMR de manière holistique. Elles permettent également l’intégration de ces dispositifs de récupération d’énergie dans un contexte plus global de cumul d’impacts et au sein d’un réseau socio-écologique. La première partie de cet ouvrage est consacrée à des fiches récapitulatives présentant l’objectif, la méthode et les résultats principaux du projet ainsi que les personnes impliquées dans la valorisation scientifique qui en a découlé. Dans l’optique de la mise en place d’une approche écosystémique des EMR, la seconde partie recense les recommandations et perspectives issues de ces travaux afin de contribuer à l’étude et à l’amélioration de la compréhension des effets liés à l’intégration de nouvelles infrastructures dans les écosystèmes marins.