The role of seabirds in nutrient cycling on tropical oceanic islands
Le rôle des oiseaux marins dans le cycle des nutriments sur les îles océaniques tropicales
Résumé
Nutrients play a transformative role in shaping ecosystem structure and dynamics. Mobile animals are essential for nutrient cycling processes by facilitating the exchange of nutrients, thereby moderating ecosystem function and biogeochemical cycles. Seabirds play a globally important role in transferring nutrients from oceanic feeding areas to their breeding and roosting islands. However, their role in nutrient cycling on tropical oceanic islands remains less understood compared to islands in temperate and polar areas. This thesis aimed to assess the impacts of seabird nutrient subsidies on tropical oceanic islands by examining various components of the seabird subsidy transfer (nutrient vectors, subsidies, pathways, recipients). We used the Western Indian Ocean (WIO) seabird assemblage and remote seabird islands in Seychelles as study systems. The thesis is divided into the following components:(i) Nutrient vector: we assessed the structure of seabird tissue nitrogen and carbon isotopic signatures in the tropical WIO. Seabird blood nitrogen isotopes were higher for birds breeding at low latitudes and during the austral winter monsoon, demonstrating their potential as ecological indicators for marine environments in this region.(ii) Nutrient subsidy: we determined guano isotopic and nutrient concentrations of breeding seabirds on Farquhar and Aldabra atolls, and estimated their annual nutrient deposition rates. Seabird colonies contributed a total of 86.6 N tonne.yr-1 and 67.2 P tonne.yr-1 on Farquhar and 41.9 N tonne.yr-1 and 40.9 P tonne.yr-1 on Aldabra, confirming seabirds as key nutrient providers in their tropical breeding islands.(iii) Nutrient pathways: we traced seabird-derived nutrient transfer across the land-sea interface on Farquhar and in Aldabra’s mangroves. Nutrient transfer from seabird colonies to island and nearshore seagrass habitats on Farquhar occurred during both wet and dry seasons, and in Aldabra’s mangroves, seabird-derived nutrients were transferred trophically to invertebrate fauna and horizontally from mangroves to adjacent coastal habitats through tidal flow. These results demonstrate the spatial scale of seabird nutrient connectivity in ocean-atoll-coastal ecosystems.(iv) Nutrient recipients: we compared sites with and without seabirds to evaluate the impacts of seabird-derived nutrients on island and coastal habitats and communities. On Farquhar, seabird-derived nutrients maintained high foliar nitrogen levels in coastal plants year-round, indicating persistent enrichment of island habitats by tropical seabird colonies. On Aldabra, seabird-derived nutrients enriched mangroves and alleviated their nutrient limitations, and enriched the mangrove macroinvertebrate food web. These findings confirm seabirds as drivers of productivity of atoll habitats and communities. Seabird-derived nutrient enrichment of basal food sources led to larger sizes of mangrove crabs, suggesting seabird nutrient subsidies could benefit mangrove fisheries.The results of the thesis further our understanding of the ecological and socio-economic importance of seabirds in tropical oceanic islands and highlight the importance of incorporating nutrient connectivity linkages into seabird island management practices to maintain healthy socio-ecological systems and boost tropical island resilience to climate change.
Les nutriments jouent un rôle primordial dans le fonctionnement et la dynamique des écosystèmes. En facilitant leurs échanges entre écosystèmes, les animaux mobiles sont essentiels dans dynamique des nutriments et les cycles biogéochimiques. Globalement, les oiseaux marins jouent un rôle important dans le transfert de nutriments des zones d'alimentation en mer vers des colonies de reproduction à terre, sur des îles océaniques. Néanmoins, leur rôle dans le cycle des nutriments sur les îles océaniques tropicales reste moins étudié par rapport aux zones tempérées et polaires. Cette thèse à évalué les impacts des apports en nutriments des oiseaux marins sur les îles océaniques tropicales en examinant les différentes composantes de ce processus (le vecteur, les apports, le transfert, les impacts). Pour atteindre cet objectif, nous sommes focalisés sur les oiseaux marins de l'océan Indien occidental et les îles aux Seychelles comme sites d'études. (i) Vecteur de nutriments : nous avons mesuré les valeurs isotopiques en azote et en carbone des tissus des oiseaux marins dans l'océan Indien occidental. Pour l’azote du sang, les valeurs étaient plus élevées pour les colonies situant à basses latitudes et pour les individus se reproduisant pendant la mousson d'hiver austral. Cela suggère le potentiel d’utiliser les isotopes de l’azote du sang des oiseaux marins en tant qu'indicateurs écologiques des environnements marins dans cette région.(ii) Apport en nutriments : nous avons déterminé les concentrations isotopiques et en nutriments du guano des oiseaux marins nichant sur les atolls de Farquhar et d'Aldabra, et estimé les taux annuels de dépôt en nutriments. Les colonies d'oiseaux marins déposent annuellement au moins 86,6 tonnes d’azote et 67,2 tonnes de phosphate sur Farquhar, et 41,9 tonnes d’azote et 40,9 tonnes phosphate sur Aldabra. Cela confirme que les oiseaux marins sont des fournisseurs clés de nutriments sur leurs îles de reproduction.(iii) Transfert de nutriments : nous avons tracé le transfert de nutriments des oiseaux marins à l'interface terre-mer sur Farquhar et dans les mangroves d'Aldabra. Le transfert de nutriments des colonies vers les habitats insulaires et les herbiers marins sur Farquhar a lieu toute l’année. Dans les mangroves d'Aldabra, les nutriments ont été transférés dans la chaine trophique des macro-invertébrées, et de la mangrove vers les habitats côtiers adjacents par la marée. Ces résultats démontrent l'échelle spatiale de la connectivité maintenue par des oiseaux marins.(iv) Impacts des nutriments : nous avons comparé des sites avec et sans oiseaux marins pour évaluer les impacts des nutriments des oiseaux marins sur les habitats insulaires et côtiers et les communautés associées. Sur Farquhar, les nutriments des oiseaux marins ont maintenu des niveaux élevés d'azote dans les plantes côtières toute l'année, ce qui indique un enrichissement persistant des habitats insulaires par les colonies d'oiseaux marins. À Aldabra, les nutriments des oiseaux marins ont enrichi les mangroves et réduit leurs limitations en nutriments, et ont enrichi le réseau trophique des macro-invertébrés de la mangrove. Ces résultats confirment que les oiseaux marins sont des moteurs de la productivité des habitats et communautés des atolls. L'enrichissement en nutriments des oiseaux marins a conduit à des tailles plus grandes de crabes de mangrove, ce qui pourrait être bénéfiques pour les pêcheries de mangrove.Cette thèse permet de mieux comprendre l'importance écologique et socio-économique des oiseaux marins sur les îles océaniques tropicales. Elle souligne l'importance d'incorporer la connectivité biologique dans la gestion des îles avec des colonies oiseaux marins pour maintenir des systèmes socio-écologiques en bon état et renforcer la résilience des îles tropicales face au changement climatique.
Origine | Version validée par le jury (STAR) |
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