ritiques - Helgoland Marine Research

H E L G O I ~ N D E R MEERESUNTERSUCHUNGEN Helgol~inder Meeresunters. 34, 179-191 (1980)

Etude du transfert de quelques oligo- l ments dans les chaines trophiques n ritiques et estuariennes: Accumulation b i o l o g i q u e chez les poissons omnivores et super-carnivores C. M e t a y e r 1, J.-C. A m i a r d 2, C. A m i a r d - T r i q u e t 2 & J. M a r c h a n d 2. t Laboratoire de C h i m i e A n a t y t i q u e et d'Hydrologie, U. E. R. des S c i e n c e s Pharmaceutiques; I, rue Gaston V e i l t:-44035 - N a n t e s Cedex, France 2 Laboratoire de Biologie Marine, U. E. R. des S c i e n c e s de la Nature; 2, rue de la Houssini~re, F-44072 - N a n t e s Cedex, France

ABSTRACT: O n t h e t r a n s f e r of s e v e r a l t r a c e e l e m e n t s in n e r i t i c a n d e s t u a r i n e f o o d c h a i n s : B i o a c c u m u l a t i o n in o m n i v o r o u s a n d c a r n i v o r o u s f i s h e s . Five species of fishes (Dicentrarchus

labrax, Gobius microps, Stizostedion lucioperca, Gadus luscus, Merlangius merlanffus) a n d their major prey organisms were collected monthly from two stations in the Loire estuary (France). The levels of several trace e l e m e n t s (Cd, Pb, Cu, Zn) in their tissues were d e t e r m i n e d by m e a n s of atomic absorption spectrophotometry. The concentrations of Cd, Pb a n d Cu were s h o w n to decrease in the highest trophic levels: the relatively highest metal levels were d e t e r m i n e d in annelids, followed by crustaceans, the lowest levels b e i n g e n c o u n t e r e d in fishes. However, a preferential uptake of Cu was observed in crustaceans. There is no biomagnification for these three metals, the concentrations in preys b e i n g generally lower t h a n in predators. For Zn, the h i g h e s t concentrations were m e a s u r e d in worms and copepods but preys such as shrimps a n d mysids exhibit values of the same order of m a g n i t u d e compared to predator fishes.

INTRODUCTION M i l i e u x tr~s p r o d u c t i f s ( a u x E t a t s - U n i s , 7 0 % d e s e s p S c e s c o m m e r c i a l i s S e s o n t u n e p a r t i e d e l e u r c y c l e b i o l o g i q u e e n e s t u a i r e d ' a p r S s R i c e e t al. (1972), m a i s z o n e s fortement industriatisSes ou en voie d'industrialisation, les estuaires doivent ~tre l'objet d'~tudes approfondies dans une optique de protection de l'environnement et des richess e s n a t u r e l t e s . D a n s l ' e s t u a i r e d e i a Loire, c e d o u b l e a s p e c t p r o d u c t i v i t Y - p o l l u t i o n a ~t~ a b o r d ~ p a r l ' a n a l y s e d e l a s t r u c t u r e d u r ~ s e a u t r o p h i q u e ( M a r c h a n d , 1978) e t p a r u n e ~valuation de l'accumulation biologique de certains m~taux anthropog~nes ou d'origine n a t u r e l l e ( A m i a r d e t al., 1980). La r ~ p a r t i t i o n d e s m ~ t a u x d a n s l e s r S s e a u x a l i m e n t a i r e s a e n s u i t e ~t~ e n v i s a g ~ e d a n s le c a s s i m p l e d e l a c h a ~ n e a l i m e n t a i r e : p r o d u c t e u r s p r i m a i r e s Avec la collaboration t e c h n i q u e de R. Ferre. © Biologische Anstalt Helgoland

0174-3597/80/0034/0179/$ 02.00

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C. M e t a y e r , J.-C. A m i a r d , C. A m i a r d - T r i q u e t & J. M a r c h a n d

--> z o o p l a n c t o n ~ Poissons p l a n c t o n o p h a g e s . Dans ce cas, l ' a c c u m u l a t i o n b i o l o g i q u e des m 4 t a u x s ' e s t r4v414e g 4 n 4 r a l e m e n t b e a u c o u p m o i n s i m p o r t a n t e chez les Poissons que c h e z les C r n s t a c 4 s p l a n c t o n i q u e s qui c o n s t i t u e n t leurs proies. A part q u e l q u e s e x c e p tions c o n c e r n a n t p r i n c i p a l e m e n t le zinc, on p e u t dire q u ' i l n ' a p a s 4t4 observ4 d e p h 4 n o m ~ n e d e b i o m a g n i f i c a t i o n ( A m i a r d - T r i q u e t et al, 1980}. N o u s e n v i s a g e o n s m a i n t e n a n t la c o n c e n t r a t i o n des m 4 t a u x ches des esp~ces pr4sentant d e s r 4 g i m e s a l i m e n t a i r e s c o m p l e x e s et chez q u e l q u e s s u p e r - c a r n i v o r e s . Le Bar (Dicentrarchus labrax) est u n Poisson m a r i n qui p6n~tre d a n s les e a u x s a u m ~ t r e s de l ' e s t u a i r e surtout p e n d a n t la p 4 r i o d e estivale. Les j e u n e s i n d i v i d u s que nous avons pr~lev~s (1 & 2 ans) ~taient s u s c e p t i b l e s d ' u t i l i s e r c o m m e nourriture du z o o p l a n c t o n (Cop~podes, M y s i d a c 4 e s ) , d e s p e t i t s Crustac~s b e n t h i q u e s v a g i l e s (Crangon crangon) m a i s surtout d e la f a u n e e n d o g ~ e (Ann41ides: Boccardia ligerica, Nereis sp.; Crustac~s:

Corophium volutator). Le G o b i e (Gobius microps) se r e p r o d u i t a u p r i n t e m p s et e n ~t4. La croissance des j e u n e s d a n s l ' e s t u a i r e d e la Loire est r a p i d e de j u i n ~ octobre puis s'arr6te en hiver. P e n d a n t cette p~riode, la p l u p a r t d e s Poissons a d u l t e s m i g r e vers des e a u x plus profondes. Les j e u n e s i n d i v i d u s ont p r i n c i p a l e m e n t u n e n o u r r i t u r e p l a n c t o n i q u e et u t i l i s e n t surtout les M y s i d a c ~ s (Neomysis integer) v i v a n t pros d u fond. A u cours d e la croissance, la n o u r r i t u r e d e v i e n t p l u s b e n t h i q u e et c o m p o r t e alors p r i n c i p a l e m e n t des A n n ~ l i d e s (Boccardia ligefica) et, d a n s la zone a v a l d e l ' e s t u a i r e surtout, d e s petits Crustac~s (Crangon crangon, Corophium volutator) et d e s s i p h o n s d e j e u n e s M o l l u s q u e s

(Mya arenaria). I1 est i m p o r t a n t de r e m a r q u e r que, chez ces d e u x esp~ces, r i n g e s t i o n de faune e n d o g ~ e s ' a c c o m p a g n e d e l ' i n g e s t i o n d e s 4 d i m e n t s fins et d e d4bris v~g~taux qui c o n s t i t u e n t u n v ~ r i t a b l e "pi&ge" p o u r les oligo-~14ments ~tudi~s. De ce fait, on a souvent avanc~ l'hypoth&se q u e les s ~ d i m e n t s p o u v a i e n t constituer un i m p o r t a n t v e c t e u r de c o n t a m i n a t i o n p o u r la f a u n e b e n t h i q u e . Les s u p e r - c a r n i v o r e s sont repr~sent~s p a r trois esp&ces p r ~ s e n t e s o c c a s i o n n e t l e m e n t d a n s l ' e s t u a i r e : l ' u n e d ' e a u douce, le S a n d r e (Stizostedion lucioperca), les d e u x autres m a r i n e s , le T a c a u d (Gadus luscus} et le M e r l a n (Merlangius merlangus). Les p r i n c i p a l e s p r o i e s utitis~es sont les C r e v e t t e s (Crangon crangon} et les Poissons d e p e t i t e faille, E p e r l a n (Osmerus eperlanus) et G o b i e (Cobius microps) (Marchand, 1978). MATERIEL ET M E T H O D E S N o u s r a p p e l l e r o n s b r i 6 v e m e n t le p r o t o c o l e e x p 6 r i m e n t a l qui a 4t6 d6crit dans des p u b l i c a t i o n s a n t 6 r i e u r e s (Boiteau & M e t a y e r , 1078; A m i a r d et al., 1980; A m i a r d - T r i q u e t et al., 1980). Des pr616vements m e n s u e l s d e zooplancton, d ' i c h t h y o f a u n e et d e macrof a u n e b e n t h i q u e sont effectu6s d a n s l ' e s t u a i r e i n t e r n e d e la Loire (France) sur les bancs de Bilho et de File Pipy r e s p e c t i v e m e n t d i s t a n t s de l ' e m b o u c h u r e de 3,5 et 17 kms. Les 6 c h a n t i l l o n s d ' i c h t h y o f a u n e ont 6t4 s6par6s e n d e u x fractions qui sont r a m e n ~ s r a p i d e m e n t a u l a b o r a t o i r e e n glaci6re. La p r e m i 6 r e , fix6e d a n s le formol, a servi l ' a n a l y s e f a u n i s t i q u e des c o n t e n u s digestifs; la seconde, congel6e, & la m e s u r e des c o n c e n t r a t i o n s e n m6taux. Les 4 c h a n t i l l o n s formol4s sont diss4qu~s afin d ' i s o l e r le t u b e digestif. L ' e s t o m a c et r i n t e s t i n sont s4par6s et leurs c o n t e n u s extraits p a r p r e s s i o n et l a v a g e . L ' e x a m e n des

Transfert de quelques oligo-616ments

181

fragments plus ou moins broy6s permet la reconnaissance des esp~ces ing6r6es dont les abondances relatives sont d6termia6es p a r d6nombrement des r6gions ant6rieures. Les 6chantillons destin6s a l ' a n a l y s e des m6taux sont d6congel6s. Les consommateurs (Poissons appartenant & cinq esp&ces) sont diss6qu6s pour s6parer le contenu digestif (en distinguant 6ventuellement contenu stomacal et contenu intestinal) de l'animal dont il ne fair pas partie int6grante. Pour les organismes-proies, le contenu digestif n'6tait pas s6par6 des tissus vivants, y compris pour les Poissons (Gobie, Eperlan) consomm6s par les super-pr6dateurs. Pour chaque esp&ce et pour chaque date de r6colte, les 6chantillons 6taient constitu6s par la r6union des pr61&vements effectu6s sur trois individus au minimum.

...... "1

Cd

E

o

ppm

x -j

..... ~

.g_

! i

i

:

N

Zn

.....

i i =

E

!

~Cu !

~----.-~

~

1

i

i

~

i

'

i

g

|

==

I o

Fig. 1. Comparaison des concentrations m6talliques moyennes d6tect6es dans les organismes provenant du banc de l'~le Pipy

C. M e t a y e r , J . - C . A m i a r d , C. A m i a r d - T r i q u e t & J. M a r c h a n d

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Tableau 1. Accumulation des m~taux chez les Poissons omnivores de restua sont affect~es de l'~cart-type ~ la moyenr Esp&ces, lieux et dates des pr~l&vements

Nombre d'individus

Poids Poids sec frais d'un poids frais individu (g)

Nature de la nourriture

Teneur en Cd (~tg/kg sec) de: Nourriture

Consommateul

Bar

(Dicentrarchus labrax) B 29/08/78 8 B 27/09/78 9 B 25/10/78 12 P 23/11/77 7 P 27/07/78 3 P 30/08/78 3 P 26/09/78 12 P 27/10/78 8

0,89 1,46 2,60 4,29 0,26 1,50 2,42 3,20

0,2337 0,2334 0,2361 0,2649 0,2155 0,2336 0,2389 0,2490

Gobie (Gobiusmicrop~ B 4/10/77 B 22/11/77 B 21/12/77 B 26/07/78

20 20 20 15

0,77 0,55 0,68 0,46

0,2288 0,2250 0,2327 0,2368

B 29/08/78

20

0,62

0,2398

B P P P P P P

16 20 20 20 20 20 20

0,79 0,50 0,57 0,65 0,41 0,60 0,92

0,2363 0,2223 0,2285 0,2239 0,2304 0,2275 0,2359

25/10/78 10/10/77 23/11/77 22/12/77 30/08/78 26/09/78 27/10/78

N. integer 69,0 A 5,7 C. crangonjuv. ° 140,1 ± 18,2 --Zooptancton + 1146,1 ± 18,3 Zooplancton + 707,4 _+ 40,8 ------

--

C. crangon B. ligerica N. integer C. crangonjuv. N. integer C. crangonjuv. C. crangonjuv.* C. crangon" Zooplancton °+ -

-

660,0 4026,6 25,7 94,1 69,0 102,6 108,9 403,2 1146,1

+ 63,4 ± 275,5 _-k- 4,2 ± 8,0 ± 5,7 ± 4,8 ± 12,2 ± 65,1 + 18,3 -

115,7 73,9 13,8 105,9 48,3 83,9 58,2 27,0

41,7 _+ 4 , 0 24,4 ± 3,9 102,1 ± 9,6