Dissertations / Theses on the topic 'Connectivité larvaire'

Intégrer les connaissances sur la connectivité écologique dans la gestion des écosystèmes marins est essentiel, surtout dans un contexte d'appauvrissement des ressources marines et de dégradation des habitats côtiers à l'échelle mondiale. Des outils environnementaux, tels que les Aires Marines Protégées ont été mises en œuvre pour protéger la biodiversité, restaurer les écosystèmes endommagés, soutenir les pêcheries et reconstituer les stocks surexploités. Leur efficacité dépend en partie du maintien de la connectivité entre les populations marines, assurée à travers divers processus écologiques dont la dispersion larvaire. Dans le cadre de ce travail de thèse, un modèle biophysique intégrant des données de courants, issues de mesures d'altimétrie par satellite, a été utilisé pour évaluer la connectivité entre les récifs de l'océan Indien d'une part, et à travers le réseau d'AMP de Méditerranée d'autre part. Différentes méthodes d'analyse ont été utilisées, telles que la théorie des graphes et le clustering. Dans l'océan Indien occidental, l'analyse des connectivités marines montre que le nombre de connexions entre les récifs augmente avec la durée de vie larvaire des poissons. Elle met également en évidence une faible connectivité à l'échelle de la région, mais une forte inter-connectivité au sein de plusieurs sous-régions (Canal du Mozambique, Mascareignes). En Méditerranée, la connectance est globalement faible à l'échelle régionale, bien que plus importante dans le bassin occidental que le bassin oriental. L'analyse des connectivités marines montre également un taux de connectivité élevé à l'échelle d'un même pays. Selon le cas d'étude, une liste de récifs ou de sites prioritaires dans la mise en œuvre des AMP a été proposée. Enfin, les implications de ces résultats en termes de politiques transfrontalières et de coopération régionale sont discutées<br>Integrating ecological connectivity into marine ecosystem management and planning is important, especially in a global context of severe fish stocks depletion and growing habitat degradation. Environmental tools such as Marine Protected Areas have been proposed to protect biodiversity, restore damaged ecosystems, sustain fisheries, and rebuild overexploited stocks. The effectiveness of marine protected areas depends in part on the maintenance of connectivity between marine populations, linked by ecological processes such as larval dispersal. In this thesis, we applied a biophysical model driven by ocean currents derived from satellite altimetry to evaluate connectivity between Western Indian Ocean reefs and across the current MPA system in the Mediterranean Sea. We applied different methods of analysis such as graph-theoretic and clustering. In the Western Indian Ocean, marine connectivity analyses show that the number of connections between reefs increases with fish pelagic larval duration. It also highlights a low connectivity across the region and a high interconnectivity within several regions (Mozambique Channel, Mascarene archipelago). In the Mediterranean Sea, connectance is globally low at the regional scale. This connectance is more important in Western than Eastern Mediterranean. Moreover, the marine connectivity analyses revealed high domestic connectivity rates. Depending on the study area, priority reefs or sites for MPA implementation are proposed. Finally, implications for transboundary marine policies and regional cooperation are discussed

Malgré leur rôle fonctionnel au sein des écosystèmes coralliens, les populations de bénitiers (Tridacninae) sont en déclin à travers le monde en raison de leur surexploitation. En Nouvelle-Calédonie, 1 à 9 tonnes sont prélevées par an. Dans ce contexte, cette thèse a pour principaux objectifs de fournir des indications quant aux connectivités démographiques et évolutives des populations de deux espèces de bénitiers en Nouvelle-Calédonie, Tridacna maxima et Hippopus hippopus afin d'estimer les échelles spatiales de dispersion larvaire, comprendre leur dynamique et proposer des mesures de conservation adaptées. La connectivité des populations a été estimée via l'analyse de marqueurs génétiques microsatellites spécifiquement développés pour ces deux espèces. L'échantillonnage a permis l'identification de deux nouvelles espèces en Nouvelle-Calédonie. A l'échelle d'un récif et de quelques kilomètres, les tests de parenté montrent des taux d'auto-recrutement variables, jusqu'à 8% pour T. maxima dans le lagon sud-ouest et 29% pour H. hippopus dans le lagon nord-est. Les échelles spatiales de dispersion larvaire varient selon les espèces, jusqu'à au moins 35km pour H. hippopus. A l'échelle du territoire, les populations de bénitiers sont peu structurées, indiquant une connectivité évolutive certaine. Néanmoins, des différences significatives ont été observées entre la Grande Terre et Chesterfield, les Iles Loyautés et les atolls d'Entrecasteaux pour H. hippopus et entre la côte ouest et les Îles Loyautés pour T. maxima. Ces résultats fournissent d'importants éléments de réponse relatifs aux échelles spatiales de dispersion des bénitiers en Nouvelle-Calédonie<br>Despite their functional role in coral reef ecosystems, giant clams (Tridacninae) are in decline worldwide due to their overexploitation. In New Caledonia, 1 to 9 tons are harvested per year. In this context, the main objectives of this thesis are to provide information about the demographic and evolutionary population’s connectivity for two species of giant clams in New Caledonia, Tridacna maxima and Hippopus hippopus, in order to estimate the spatial scales of larval dispersal, understand their population dynamics and propose appropriate conservation measures. The connectivity of populations was estimated by analyzing microsatellite genetic markers specifically developed for these two species. Sampling allowed the identification of two new species in New Caledonia. At reef scale and up to a few kilometers, parentage analysis showed that giant clam populations have varying self-recruitment rates, up to 8% for T. maxima in southwest lagoon and 29% for H. hippopus in northeastern lagoon. The spatial scales of larval dispersal varied for the two species, up to at least 35km for H. hippopus. At the scale of the territory, giant clam populations showed a weak genetic structure, highlighting evolutionary connectivity among sampled sites. However, significant differences were observed between the Mainland and Chesterfield, Loyalty Islands and Entrecasteaux for H. hippopus and between the west coast and the Loyalty Islands for T. maxima. These results provide important answers related to the spatial scales of larval dispersal in giant clams in New Caledonia

La connectivité est supposée influencer fortement la dynamique et la pérennité des populations d’organismes marins. Ainsi, étudier l’évolution et le maintien des patrons de connectivité au sein des populations marines semble essentiel pour la planification spatiale, la création et la gestion des Aires Marines Protégées (AMP). Cependant, comprendre la complexité des processus régissant la connectivité entre les populations marines nécessite l’utilisation d’outils, qui associent des modèles biophysiques et des informations caractérisant les relations entre démographie et génétique, résultant des échanges larvaires entre les populations. L’objectif de cette thèse de doctorat est donc, d’évaluer les patrons de connectivité génétique au sein des populations de gorgones à une échelle régionale et d'explorer les processus induisant la connectivité observée, grâce à des simulations de modèles prenant en compte les connectivités hydrologique, démographique et génétique. Le premier chapitre présente un modèle de métapopulation spatialement explicite qui, grâce à l’utilisation de matrices de connectivité stochastique, permet d’évaluer l’effet de la démographie sur la fréquence des allèles dans une métapopulation d’espèces marines benthiques sessiles. Le modèle est alors utilisé pour déterminer l’effet des traits démographiques et de la structure de connectivité sur la diversité génétique de la métapopulation. Le deuxième chapitre présente une analyse des patrons de connectivité génétique de deux espèces communes et largement répandues de gorgones, à une échelle régionale : Paramuricea clavata en mer de Ligure et Eunicella singularis dans le Golfe du Lion. Les deux espèces présentent de forts patrons de structure génétique à l’échelle régionale, bien que leur capacité de dispersion ne semble pas limitante (&gt;100m). Le troisième chapitre vise à tester si la dispersion larvaire seule permet d'expliquer la connectivité réalisée d’E. singularis dans le Golfe du Lion, en appliquant le modèle présenté dans le Chapitre 1, et en comparant les patrons de structure génétique modélisés, aux résultats obtenus dans le Chapitre 2, par les méthodes empiriques d’analyse de données génétiques. Les patrons de structure génétique modélisés en ne prenant en compte que la structure spatiale de dispersion sont similaires à ceux observés entre les populations d’E. singularis dans cette région, suggérant le rôle prépondérant de la connectivité hydrologique dans la distribution régionale de l'espèce, tant au niveau démographique que génétique. La capacité d’évaluer le développement des structures génétiques entre populations, sous différents scénarios démographiques et hydrologiques, avec le modèle de paysage sous-marin présenté dans le Chapitre 1 s'avère donc un outil efficace pour la planification spatiale et la pérennité des populations marine<br>Connectivity is expected to strongly influence the dynamics and persistence of marine populations. Studying the development and maintenance of connectivity patterns among marine populations is, thus, essential for spatial planning and the proper design and management of Marine Protected Areas (MPAs). However, understanding the complex processes driving marine population connectivity requires the use of tools that integrate bio-physical models with information regarding the demographic and genetic linkages resulting from the larval exchange among populations. Therefore, the aim of this PhD dissertation is to evaluate the patterns of genetic connectivity among gorgonian populations at a regional scale, and disentangle the processes that shape the observed connectivity by using model simulations accounting for hydrological, demographic and genetic connectivity. The first chapter presents a spatially explicit metapopulation model that, using stochastic connectivity matrices, assesses the effect of demography on allele frequencies in a marine metapopulation of sessile benthic species. The model is then used to evaluate the effect of demographic traits and connectivity structure on the genetic diversity of a marine metapopulation. The second chapter examines the patterns of genetic connectivity of two common and widely distributed gorgonian species at a regional scale: Paramuricea clavata in the Ligurian Sea, and Eunicella singularis in the Gulf of Lions. Both species exhibit strong patterns of genetic structure at a regional scale, although the dispersal capacity of each species does not seem limited (&gt;100 m). The third chapter discerns among the potential processes shaping the realized connectivity of E. singularis in the Gulf of Lions by applying the model presented in Chapter 1, and comparing the modeled patterns of genetic structure to the results obtained from empirical genetic data in Chapter 2. Modeled and empirical results show similar patterns of genetic structure among populations of E. singularis in the region. Genetic and demographic differentiation among populations is demonstrated to result from the spatial structure of dispersal alone. The ability to evaluate the expected development of genetic structure among populations under different demographic and hydrological scenarios using the seascape model presented in Chapter 1 provides a useful tool with relevance for marine spatial planning and the persistence of marine populations

Malgré leur rôle fonctionnel au sein des écosystèmes coralliens, les populations de bénitiers (Tridacninae) sont en déclin à travers le monde en raison de leur surexploitation. En Nouvelle-Calédonie, 1 à 9 tonnes sont prélevées par an. Dans ce contexte, cette thèse a pour principaux objectifs de fournir des indications quant aux connectivités démographiques et évolutives des populations de deux espèces de bénitiers en Nouvelle-Calédonie, Tridacna maxima et Hippopus hippopus afin d'estimer les échelles spatiales de dispersion larvaire, comprendre leur dynamique et proposer des mesures de conservation adaptées. La connectivité des populations a été estimée via l'analyse de marqueurs génétiques microsatellites spécifiquement développés pour ces deux espèces. L'échantillonnage a permis l'identification de deux nouvelles espèces en Nouvelle-Calédonie. A l'échelle d'un récif et de quelques kilomètres, les tests de parenté montrent des taux d'auto-recrutement variables, jusqu'à 8% pour T. maxima dans le lagon sud-ouest et 29% pour H. hippopus dans le lagon nord-est. Les échelles spatiales de dispersion larvaire varient selon les espèces, jusqu'à au moins 35km pour H. hippopus. A l'échelle du territoire, les populations de bénitiers sont peu structurées, indiquant une connectivité évolutive certaine. Néanmoins, des différences significatives ont été observées entre la Grande Terre et Chesterfield, les Iles Loyautés et les atolls d'Entrecasteaux pour H. hippopus et entre la côte ouest et les Îles Loyautés pour T. maxima. Ces résultats fournissent d'importants éléments de réponse relatifs aux échelles spatiales de dispersion des bénitiers en Nouvelle-Calédonie<br>Despite their functional role in coral reef ecosystems, giant clams (Tridacninae) are in decline worldwide due to their overexploitation. In New Caledonia, 1 to 9 tons are harvested per year. In this context, the main objectives of this thesis are to provide information about the demographic and evolutionary population’s connectivity for two species of giant clams in New Caledonia, Tridacna maxima and Hippopus hippopus, in order to estimate the spatial scales of larval dispersal, understand their population dynamics and propose appropriate conservation measures. The connectivity of populations was estimated by analyzing microsatellite genetic markers specifically developed for these two species. Sampling allowed the identification of two new species in New Caledonia. At reef scale and up to a few kilometers, parentage analysis showed that giant clam populations have varying self-recruitment rates, up to 8% for T. maxima in southwest lagoon and 29% for H. hippopus in northeastern lagoon. The spatial scales of larval dispersal varied for the two species, up to at least 35km for H. hippopus. At the scale of the territory, giant clam populations showed a weak genetic structure, highlighting evolutionary connectivity among sampled sites. However, significant differences were observed between the Mainland and Chesterfield, Loyalty Islands and Entrecasteaux for H. hippopus and between the west coast and the Loyalty Islands for T. maxima. These results provide important answers related to the spatial scales of larval dispersal in giant clams in New Caledonia

Comprendre la dynamique des populations marines est essentiel à une gestion efficaceet requiert des connaissances sur la dispersion et la connectivité entre populationsqui sont encore très lacunaires. Beaucoup d’organismes marins ont un cycle de viebipartite avec une phase larvaire pélagique qui représente souvent la seule possibilitéde dispersion. De nouvelles techniques de mesure de la dispersion larvaire, parmarquage ou modélisation, ont été développées durant ces quinze dernières années.Cependant, les résultats de ces deux types d’approches ont rarement été comparésau sein d’un même système marin, limitant l’utilisation des modèles de dispersiondans les modèles de métapopulation. Dans cette thèse, nous utilisons ces deux typesd’approches pour étudier la connectivité larvaire d’un poisson de récif corallien,Dascyllus aruanus, dans le lagon sud-ouest de Nouvelle-Calédonie. Notre modèle dedispersion montre que la rétention larvaire présente une variabilité temporelle élevéeà l’échelle lagonaire et à l’échelle d’un patch de récif, et atteint périodiquement desvaleurs élevées malgré des temps moyens de résidence courts. Le marquage artificieltransgénérationnel des otolithes montre des taux d’auto-recrutement relativementbas à l’échelle de la saison reproductive, suggérant une ouverture importante despopulations, et une variabilité temporelle considérable de l’auto-recrutement. Enfin,les grandes différences entre les résultats du modèle et ceux des marquages appuientle besoin de mieux comprendre les processus qui facilitent la rétention larvaire commeles comportements de homing et la circulation des courants à très petite échelle<br>Understanding marine populations dynamics is critical to their effective management,and requires information on patterns of dispersal and connectivity that are still poorlyknown. Many marine organisms have a bipartite life history with a pelagic larvalstage that often represents the only opportunity for dispersal. In the last decade,new empirical and simulation approaches to measuring larval dispersal have beendeveloped, but results from these two different approaches have rarely been comparedin the context of a single marine system, impeding the use of larval dispersal modelsin metapopulation models supporting decision making. In this doctoral research, weused both approaches to investigate larval connectivity for a coral reef fish, Dascyllusaruanus, in the South-West Lagoon of New Caledonia. Our biophysical dispersalmodel shows that larval retention exhibits considerable temporal variability at bothlagoon and patch reef scales and periodically reaches large values despite low averagewater residence time. Artificial transgenerational marking of embryonic otoliths inthe wild also showed relatively low self-recruitment rates indicating high populationopenness at the reproductive season scale, with considerable monthly variability ofself-recruitment. Large quantitative discrepancies between simulations and empiricalresults emphasize the need to better understand processes that facilitate local retention,such as homing behavior and very small scale circulation patterns

La connectivité est supposée influencer fortement la dynamique et la pérennité des populations d’organismes marins. Ainsi, étudier l’évolution et le maintien des patrons de connectivité au sein des populations marines semble essentiel pour la planification spatiale, la création et la gestion des Aires Marines Protégées (AMP). Cependant, comprendre la complexité des processus régissant la connectivité entre les populations marines nécessite l’utilisation d’outils, qui associent des modèles biophysiques et des informations caractérisant les relations entre démographie et génétique, résultant des échanges larvaires entre les populations. L’objectif de cette thèse de doctorat est donc, d’évaluer les patrons de connectivité génétique au sein des populations de gorgones à une échelle régionale et d'explorer les processus induisant la connectivité observée, grâce à des simulations de modèles prenant en compte les connectivités hydrologique, démographique et génétique. Le premier chapitre présente un modèle de métapopulation spatialement explicite qui, grâce à l’utilisation de matrices de connectivité stochastique, permet d’évaluer l’effet de la démographie sur la fréquence des allèles dans une métapopulation d’espèces marines benthiques sessiles. Le modèle est alors utilisé pour déterminer l’effet des traits démographiques et de la structure de connectivité sur la diversité génétique de la métapopulation. Le deuxième chapitre présente une analyse des patrons de connectivité génétique de deux espèces communes et largement répandues de gorgones, à une échelle régionale : Paramuricea clavata en mer de Ligure et Eunicella singularis dans le Golfe du Lion. Les deux espèces présentent de forts patrons de structure génétique à l’échelle régionale, bien que leur capacité de dispersion ne semble pas limitante (&gt;100m). Le troisième chapitre vise à tester si la dispersion larvaire seule permet d'expliquer la connectivité réalisée d’E. singularis dans le Golfe du Lion, en appliquant le modèle présenté dans le Chapitre 1, et en comparant les patrons de structure génétique modélisés, aux résultats obtenus dans le Chapitre 2, par les méthodes empiriques d’analyse de données génétiques. Les patrons de structure génétique modélisés en ne prenant en compte que la structure spatiale de dispersion sont similaires à ceux observés entre les populations d’E. singularis dans cette région, suggérant le rôle prépondérant de la connectivité hydrologique dans la distribution régionale de l'espèce, tant au niveau démographique que génétique. La capacité d’évaluer le développement des structures génétiques entre populations, sous différents scénarios démographiques et hydrologiques, avec le modèle de paysage sous-marin présenté dans le Chapitre 1 s'avère donc un outil efficace pour la planification spatiale et la pérennité des populations marine<br>Connectivity is expected to strongly influence the dynamics and persistence of marine populations. Studying the development and maintenance of connectivity patterns among marine populations is, thus, essential for spatial planning and the proper design and management of Marine Protected Areas (MPAs). However, understanding the complex processes driving marine population connectivity requires the use of tools that integrate bio-physical models with information regarding the demographic and genetic linkages resulting from the larval exchange among populations. Therefore, the aim of this PhD dissertation is to evaluate the patterns of genetic connectivity among gorgonian populations at a regional scale, and disentangle the processes that shape the observed connectivity by using model simulations accounting for hydrological, demographic and genetic connectivity. The first chapter presents a spatially explicit metapopulation model that, using stochastic connectivity matrices, assesses the effect of demography on allele frequencies in a marine metapopulation of sessile benthic species. The model is then used to evaluate the effect of demographic traits and connectivity structure on the genetic diversity of a marine metapopulation. The second chapter examines the patterns of genetic connectivity of two common and widely distributed gorgonian species at a regional scale: Paramuricea clavata in the Ligurian Sea, and Eunicella singularis in the Gulf of Lions. Both species exhibit strong patterns of genetic structure at a regional scale, although the dispersal capacity of each species does not seem limited (&gt;100 m). The third chapter discerns among the potential processes shaping the realized connectivity of E. singularis in the Gulf of Lions by applying the model presented in Chapter 1, and comparing the modeled patterns of genetic structure to the results obtained from empirical genetic data in Chapter 2. Modeled and empirical results show similar patterns of genetic structure among populations of E. singularis in the region. Genetic and demographic differentiation among populations is demonstrated to result from the spatial structure of dispersal alone. The ability to evaluate the expected development of genetic structure among populations under different demographic and hydrological scenarios using the seascape model presented in Chapter 1 provides a useful tool with relevance for marine spatial planning and the persistence of marine populations

Le système d’upwelling Nord-Ouest africain au large du Maroc, de la Mauritanie et du Sénégal est le système le plus productif au monde en terme de biomasse planctonique. La zone sénégalo-mauritanienne, située dans la partie Sud du système, soutient une importante pêcherie de Sardinella aurita, l’espèce de petit poisson pélagique la plus abondante. Dans ces systèmes la dynamique des populations de petit poisson pélagique comme la sardinelle est très liée à la variabilité de l’upwelling. Ainsi le succès du recrutement des juvéniles de poisson dépend fortement de la circulation locale où les larves peuvent être, soit retenues dans les zones de nourriceries côtières favorables à leur survie, soit dispersées vers la large où elles sont soumises à la prédation et au manque de nourriture. Dans un contexte de gestion de cette ressource partagée par plusieurs pays, comprendre les facteurs qui contrôlent les stocks des petits pélagiques le long des côtes, est un enjeu crucial pour les pêcheries de ces régions.Le premier objectif de ce travail de thèse est d’utiliser pour la première fois dans le système sénégalo-mauritanien une approche de modélisation individu centré (IBM) visant à étudier les premiers stades de vies (oeufs et larves) de la sardinelle, et à comprendre l’influence des paramètres environnementaux sur la dynamique des populations. L’évolution des individus dans leur environnement est étudiée à partir de simulations océaniques régionales dont les sorties sont utilisées comme forçages du modèle IBM.Les résultats obtenus renseignent sur la rétention larvaire en fonction des lieux et dates de ponte. L’impact de la migration verticale et de l’effet de seuil de températures létales sur la survie des larves a également été évalué. Nous montrons que la stratégie de ponte de Sardinella aurita résulte de la combinaison de deux facteurs : (1) une rétention élevée associée à la circulation locale et (2) à la disponibilité en nourriture. Le modèle révèle également une importante connectivité larvaire entre les différentes sous-zones de ponte et le Sud du système. Ceci souligne l’importance d’une gestion concertée du stock de la sardinelle à l’échelle régionale.Le second objectif de la thèse est d’étudier la variabilité interannuelle de l’habitat de ponte de la sardinelle à l’intérieur de ces zones de rétention larvaire. Un modèle couplé physique biogéochimie (ROMS-PISCES) est utilisé pour évaluer l’habitat de ponte de la sardinelle. Le volume potentiel de l’habitat de ponte (PHV) est défini comme une fonction de la température, de la salinité et de la profondeur. Nous avons également utilisé le PHV, la biomasse de plancton, le succès de la rétention et de la survie des larves pour étudier la variabilité interannuelle de l’abondance de sardinelle et les années de fort recrutement estimées à partir des campagnes acoustiques d’évaluation de stock menées durant la période 1996-2006. Nos résultats nous suggèrent que les périodes de fort volume d’habitat et de faible mortalité larvaire pourraient expliquer les périodes de biomasses importantes pendant la période 1996-1999. Cette étude nous a aussi permis de proposer des hypothèses permettant d’expliquer la période de fort recrutement observée en 1998-1999<br>The North West african upwelling system off Morocco, Mauritania and and Senegal is the most productive system in the world in term of plankton biomass. South of this system, the senegalese-mauritanian zone sustains important Sardinella aurita fisheries, the main small pelagic fish. In these systems the population dynamics of small pelagic fish such as sardinella is closely linked to the variability of the upwelling. Thus the success of the recruitment of juvenile fish depends heavily on local circulation where larvae can either be retained in areas of coastal nurseries suitable for survival or dispersed into the sea where they are subject to predation and lack of food. In a management context of this shared resource by several countries, understand the factors that control the stocks of small pelagic fish along the coast, is a critical issue for fisheries in these regions.Our results provide information on larval retention based on places and dates of spawning. The impact of vertical migration and lethal temperature threshold effect on larval survival was also evaluated. We show that Sardinella aurita spawning strategy is the combination of two factors : (1) a high retention associated with local circulation and (2) the availabilityof food. The model also reveals an important larval connectivity between different spawning sub-areas and south of the system. This highlights the importance of concerted management of the stock of sardinella on a regional scale.The second aim of the thesis is to study the variability of the spawning habitat of sardinella within the larval retention areas. A coupled physical biogeochemistry (ROMS-PISCES) is used to assess the spawning habitat of sardinella. The potential spawning habitat volume (PHV) is defined as a function of temperature, salinity and depth. We also used thePHV, plankton biomass, the success of retention and larvae survival to study the variability of the abundance of sardinella and years of strong recruitment estimated from acoustic surveys assessment stock carried out during the period 1996-2006.Our results suggest to us that periods of high volume of habitat and low larval mortality could explain the periods of major biomass during the period 1996-1999. This study also allowed us to propose hypotheses to explain the period of strong recruitment observed in 1998-1999

En assurant la dispersion, la phase larvaire joue un role fondamental dans la dynamique des populations d'invertébrés marins à cycle de vie bentho-pélagique et détermine la connectivité au sein des métapopulations marines. La connectivité en milieu marin influence ainsi directement la dynamique des métapopulations et la persistance des populations locales, les potentialités d'expansion des espèces en réponse à des changements des conditions environnementales ou les limites biogéographiques d'aire de distribution des espèces. Dans ce contexte, le but du présent travail a été de mieux comprendre les roles relatifs joués par les processus hydrodynamiques et hydroclimatiques, et les traits d'histoire de vie des invertébrés sur la dispersion larvaire et la connectivité en milieu cotier dans le Golfe de Gascogne et la Manche occidentale. Pour répondre à cette question, une approche couplée a été mise en oeuvre, alliant l'observation in situ et la modélisation biologie-physique à deux échelles spatiales : régionale et locale. Dans le Nord du Golfe de Gascogne, la description de la distribution larvaire de trois espèces cotières de polychètes (Pectinaria koreni, Owenia fusiformis, et Sabellaria alveolata) a mis en évidence le role prépondérant de l'organisation spatiale des structures hydrologiques à méso-échelle (i.e. plumes estuariennes) dans la variabilité de la distribution des abondances larvaires. à l'échelle régionale du Golfe de Gascogne et de la Manche occidentale, la simulation lagrangienne de la dispersion larvaire en conditions hydroclimatiques réalistes a souligné l'importance de la variabilité saisonnière des conditions hydroclimatiques et des traits d'histoire de vie (mois de ponte, durée de vie larvaire, comportement natatoire) dans le transport larvaire et la connectivité entre populations. Ces résultats ont suggéré de possibles échanges larvaires depuis les populations cotières du Golfe de Gascogne vers celles de la Manche occidentale, i.e. à travers une zone de transition biogéographique. Ils ont aussi permis de tester plusieurs hypothèses sur les conséquences possibles du changement climatique sur la dispersion et la connectivité entre populations marines, i.e. via une période de ponte précoce et une durée de vie larvaire raccourcie. à l'échelle locale du Golfe Normand-Breton, un modèle eulérien de dispersion a permis d'estimer la connectivité entre les récifs biogéniques construits par une espèce à forte valeur patrimoniale, Sabellaria alveolata. Ce modèle a permis de déterminer les influences relatives de la variabilité intra- et inter-annuelle des conditions hydroclimatiques sur la connectivité, dans un contexte de gestion et de conservation d'un patrimoine naturel.

Comprendre la dynamique des populations marines est essentiel à une gestion efficaceet requiert des connaissances sur la dispersion et la connectivité entre populationsqui sont encore très lacunaires. Beaucoup d’organismes marins ont un cycle de viebipartite avec une phase larvaire pélagique qui représente souvent la seule possibilitéde dispersion. De nouvelles techniques de mesure de la dispersion larvaire, parmarquage ou modélisation, ont été développées durant ces quinze dernières années.Cependant, les résultats de ces deux types d’approches ont rarement été comparésau sein d’un même système marin, limitant l’utilisation des modèles de dispersiondans les modèles de métapopulation. Dans cette thèse, nous utilisons ces deux typesd’approches pour étudier la connectivité larvaire d’un poisson de récif corallien,Dascyllus aruanus, dans le lagon sud-ouest de Nouvelle-Calédonie. Notre modèle dedispersion montre que la rétention larvaire présente une variabilité temporelle élevéeà l’échelle lagonaire et à l’échelle d’un patch de récif, et atteint périodiquement desvaleurs élevées malgré des temps moyens de résidence courts. Le marquage artificieltransgénérationnel des otolithes montre des taux d’auto-recrutement relativementbas à l’échelle de la saison reproductive, suggérant une ouverture importante despopulations, et une variabilité temporelle considérable de l’auto-recrutement. Enfin,les grandes différences entre les résultats du modèle et ceux des marquages appuientle besoin de mieux comprendre les processus qui facilitent la rétention larvaire commeles comportements de homing et la circulation des courants à très petite échelle<br>Understanding marine populations dynamics is critical to their effective management,and requires information on patterns of dispersal and connectivity that are still poorlyknown. Many marine organisms have a bipartite life history with a pelagic larvalstage that often represents the only opportunity for dispersal. In the last decade,new empirical and simulation approaches to measuring larval dispersal have beendeveloped, but results from these two different approaches have rarely been comparedin the context of a single marine system, impeding the use of larval dispersal modelsin metapopulation models supporting decision making. In this doctoral research, weused both approaches to investigate larval connectivity for a coral reef fish, Dascyllusaruanus, in the South-West Lagoon of New Caledonia. Our biophysical dispersalmodel shows that larval retention exhibits considerable temporal variability at bothlagoon and patch reef scales and periodically reaches large values despite low averagewater residence time. Artificial transgenerational marking of embryonic otoliths inthe wild also showed relatively low self-recruitment rates indicating high populationopenness at the reproductive season scale, with considerable monthly variability ofself-recruitment. Large quantitative discrepancies between simulations and empiricalresults emphasize the need to better understand processes that facilitate local retention,such as homing behavior and very small scale circulation patterns

Le système d’upwelling Nord-Ouest africain au large du Maroc, de la Mauritanie et du Sénégal est le système le plus productif au monde en terme de biomasse planctonique. La zone sénégalo-mauritanienne, située dans la partie Sud du système, soutient une importante pêcherie de Sardinella aurita, l’espèce de petit poisson pélagique la plus abondante. Dans ces systèmes la dynamique des populations de petit poisson pélagique comme la sardinelle est très liée à la variabilité de l’upwelling. Ainsi le succès du recrutement des juvéniles de poisson dépend fortement de la circulation locale où les larves peuvent être, soit retenues dans les zones de nourriceries côtières favorables à leur survie, soit dispersées vers la large où elles sont soumises à la prédation et au manque de nourriture. Dans un contexte de gestion de cette ressource partagée par plusieurs pays, comprendre les facteurs qui contrôlent les stocks des petits pélagiques le long des côtes, est un enjeu crucial pour les pêcheries de ces régions.Le premier objectif de ce travail de thèse est d’utiliser pour la première fois dans le système sénégalo-mauritanien une approche de modélisation individu centré (IBM) visant à étudier les premiers stades de vies (oeufs et larves) de la sardinelle, et à comprendre l’influence des paramètres environnementaux sur la dynamique des populations. L’évolution des individus dans leur environnement est étudiée à partir de simulations océaniques régionales dont les sorties sont utilisées comme forçages du modèle IBM.Les résultats obtenus renseignent sur la rétention larvaire en fonction des lieux et dates de ponte. L’impact de la migration verticale et de l’effet de seuil de températures létales sur la survie des larves a également été évalué. Nous montrons que la stratégie de ponte de Sardinella aurita résulte de la combinaison de deux facteurs : (1) une rétention élevée associée à la circulation locale et (2) à la disponibilité en nourriture. Le modèle révèle également une importante connectivité larvaire entre les différentes sous-zones de ponte et le Sud du système. Ceci souligne l’importance d’une gestion concertée du stock de la sardinelle à l’échelle régionale.Le second objectif de la thèse est d’étudier la variabilité interannuelle de l’habitat de ponte de la sardinelle à l’intérieur de ces zones de rétention larvaire. Un modèle couplé physique biogéochimie (ROMS-PISCES) est utilisé pour évaluer l’habitat de ponte de la sardinelle. Le volume potentiel de l’habitat de ponte (PHV) est défini comme une fonction de la température, de la salinité et de la profondeur. Nous avons également utilisé le PHV, la biomasse de plancton, le succès de la rétention et de la survie des larves pour étudier la variabilité interannuelle de l’abondance de sardinelle et les années de fort recrutement estimées à partir des campagnes acoustiques d’évaluation de stock menées durant la période 1996-2006. Nos résultats nous suggèrent que les périodes de fort volume d’habitat et de faible mortalité larvaire pourraient expliquer les périodes de biomasses importantes pendant la période 1996-1999. Cette étude nous a aussi permis de proposer des hypothèses permettant d’expliquer la période de fort recrutement observée en 1998-1999<br>The North West african upwelling system off Morocco, Mauritania and and Senegal is the most productive system in the world in term of plankton biomass. South of this system, the senegalese-mauritanian zone sustains important Sardinella aurita fisheries, the main small pelagic fish. In these systems the population dynamics of small pelagic fish such as sardinella is closely linked to the variability of the upwelling. Thus the success of the recruitment of juvenile fish depends heavily on local circulation where larvae can either be retained in areas of coastal nurseries suitable for survival or dispersed into the sea where they are subject to predation and lack of food. In a management context of this shared resource by several countries, understand the factors that control the stocks of small pelagic fish along the coast, is a critical issue for fisheries in these regions.Our results provide information on larval retention based on places and dates of spawning. The impact of vertical migration and lethal temperature threshold effect on larval survival was also evaluated. We show that Sardinella aurita spawning strategy is the combination of two factors : (1) a high retention associated with local circulation and (2) the availabilityof food. The model also reveals an important larval connectivity between different spawning sub-areas and south of the system. This highlights the importance of concerted management of the stock of sardinella on a regional scale.The second aim of the thesis is to study the variability of the spawning habitat of sardinella within the larval retention areas. A coupled physical biogeochemistry (ROMS-PISCES) is used to assess the spawning habitat of sardinella. The potential spawning habitat volume (PHV) is defined as a function of temperature, salinity and depth. We also used thePHV, plankton biomass, the success of retention and larvae survival to study the variability of the abundance of sardinella and years of strong recruitment estimated from acoustic surveys assessment stock carried out during the period 1996-2006.Our results suggest to us that periods of high volume of habitat and low larval mortality could explain the periods of major biomass during the period 1996-1999. This study also allowed us to propose hypotheses to explain the period of strong recruitment observed in 1998-1999

Echinocardium cordatum (Pennant 1777) oursin irrégulier abondant des zones côtières tempérées a longtemps été considéré comme une espèce cosmopolite dont la vaste aire de distribution était la conséquence directe des capacités de dispersion de sa larve planctotrophe. L’étude couplée des caractéristiques génétiques [génomes mitochondrial et nucléaire (introns+microsatellites)], morphologiques (étude basée sur 20 indices morphométriques) et écologiques (distribution géographique à petite ou grande échelle, et cycle de maturation gonadique) a révélé la présence d’un complexe d’espèces jumelles dont la différenciation génétique est accompagnée d’une différenciation morphologique statistique ainsi que de différenciations écologiques plus ou moins fines. Ces espèces occupent des aires de distribution limitées (clade A : Atlantique, clade SP : Pacifique Sud, clade NP : Pacifique Nord, clade B2 : Méditerranée, et clade B1 : Méditerranée et côtes atlantiques de l’Ibérie). D’après la reconstruction de l’histoire évolutive de ce complexe, à partir des données paléontologiques et moléculaires, ces espèces auraient divergé il y a 3 (B1-B2) à 10 (A-reste) millions d’années sous l’effet de perturbations géologiques et paléoclimatiques (fermeture de la Téthys, crise messinienne de salinité et glaciations Plio-Pléistocène). Le polymorphisme morphologique et moléculaire apparaît réduit chez B1 suggérant un effectif efficace historique de cette espèce réduit. L’analyse des flux géniques contemporains révèle que les clades A et B1 échangent toujours des gènes, alors que les clades B1 et B2, ont mis en place un isolement reproducteur efficace empêchant l’hybridation. Par ailleurs, les capacités de dispersion des espèces de ce complexe sont importantes (plus de 3000 km), mais moindres comparées à d’autres espèces du genre, notamment E. mediterraneum, qui bien qu’ayant subi les mêmes évènements géologiques n’a pas formé d’espèce depuis son apparition il y aurait 28 millions d’années. D’un point de vue évolutif, les taxons à forte capacité de dispersion présenteraient des tailles efficaces de populations importantes, ainsi qu’une aire de répartition étendue et peu de différentiation génétique entre localités ; autant de caractéristiques qui devraient ralentir la vitesse de spéciation dans ces taxons. Si cette hypothèse semble se vérifier chez E. mediterraneum, il n’en est pas de même chez E. cordatum qui malgré des effectifs efficaces apparemment importants et une différenciation des populations à l’échelle régionale faible, présente une dynamique se spéciation plus rapide. Il faut envisager que d’autres caractéristiques soient à l’origine de cette différence de dynamique de spéciation, et la comparaison des exigences écologiques des deux taxons ainsi que l’isolement de la molécule responsable de la réaction acrosomique, la bindine, pourraient apporter des éléments de réponse aux nouvelles questions soulevées<br>Echinocardium cordatum (Pennant 1777) an abundant irregular sea urchin from the coastal temperate zones has long been considered as a cosmopolitan species which wide distribution area was the direct consequence of its planktotrophic larvae high dispersal abilities. A combined study of the genetic [mitochondrial and nuclear genomes (introns+microsatellites)], morphologic (based on 20 morphometric indices) and ecologic (geographic distribution at fine or large scale, and gonad maturation cycle) characteristics reveals that this taxon is a complex of cryptic species for which genetic differentiations concurred with morphological and ecological ones. The different species each occupy a limited geographic areas (clade A : Atlantic, clade SP : South Pacific, clade NP : North Pacific, clade B2 : Mediterranean sea, et clade B1 : Mediterranean sea and Atlantic coasts of Iberia). According to the complex species evolutionary history reconstruction, based on fossils and molecular data, the different species diverged between 3 (B1-B2) and 10 (A-rest) million years ago, driven by geologic and paleoclimatic perturbations (Tethys closure, messinian salinity crisis, Plio-Pleistocene glaciations). Molecular and morphologic polymorphisms appear reduced in B1, suggesting a reduced historical effective size. The contemporaneous genetic flux analysis reveals that clades A and B1 exchange genes whereas clades B1 and B2 developed an efficient reproductive isolation preventing hybridization. Though dispersal abilities of the complex species are high (more than 3000 km), they appear to be smaller than those of other species of the same genera, particularly E. mediterraneum which undergone the same geological perturbations without splitting into several species since its appearance some 28 million years ago. From an evolutionary point of view, taxa with high dispersal abilities should exhibit important population effective sizes, wide distribution areas and weak genetic differentiation between localities, properties that should slow species formation within these taxa. If this hypothesis seems verified in E. mediterraneum, it is not the case in E. cordatum for which the apparent high effective size and weak regional structure contrast with the fast speciation dynamics. It seems that other characteristics might be responsible for the speciation dynamic differences, and the comparison of the two taxa ecological requirements, as well as the isolation of the gene coding for the protein responsible of the sperm specific attachment, the bindin, should bring elements to answer these questions

Les lagunes méditerranéennes hébergent de nombreux usages anthropiques dont la conchyliculture depuis le début du 20ème siècle. Importée en 1970, l’huître creuse, Crassostrea gigas, s’y est adaptée parfaitement et a permis un développement ostréicole important jusqu’en 2008, année d’apparition des surmortalités de naissain liées à l’émergence d’un variant du virus OsHv1. La raréfaction du naissain et la spéculation sur ce produit ont modifié régionalement les pratiques culturales et les modes d’approvisionnement en juvéniles, avec notamment la volonté de développer une activité locale de captage. Mais le cycle de reproduction de l’espèce et le recrutement de juvéniles étaient mal connus en milieu lagunaire. Dans ce contexte, l’objectif de cette thèse est de caractériser la variabilité de la reproduction et du recrutement de l’huître creuse en lagune méditerranéenne. La configuration lagunaire offre des atouts de productivité pour le cheptel de géniteurs et de connectivité hydrodynamique pour les larves. Cependant, il apparaît que le fonctionnement écologique du système à la base de la production primaire joue un rôle essentiel sur les apports trophiques pour le succès de la reproduction des huîtres. Ce travail s’inscrit, en outre, dans le contexte d’un écosystème en voie de restauration écologique entamant un processus d’oligotrophisation dont nous décrivons les premiers effets sur le cycle de reproduction de l’huître<br>The Mediterranean lagoons host many anthropogenic uses including shellfish aquaculture since the beginning of the 20th century. Imported in 1970, the cupped oyster, Crassostrea gigas, has adapted perfectly and has allowed an important development of oyster’s industry until 2008, the year of occurrence of spat outbreak related to the emergence of an Ostreid Herpes-virus µvar. The scarcity of spat and the speculation on this product changed regionally cultural practices and the supply of juveniles, with in particular the wish of developing a local activity of spat collection. However the cycle of reproduction of the species and the recruitment of juveniles were poorly known in lagoon environments. In this context, the objective of this thesis is to characterize the variability of the reproduction and the recruitment of the cupped oyster in Mediterranean lagoon. The lagoon configuration offers the advantages of productivity for the broodstock and hydrodynamic connectivity for the larvae. However, it appears that the ecological functioning of the system at the base of the primary production plays an essential role on the trophic resources for the success of oyster reproduction. This work takes place in the context of the ecological restoration under oligotrophication, which first effects we describe on the oyster's reproductive cycle

La planification spatiale marine est un enjeu d’avenir pour la conservation des ressources marines, mais notre compréhension de l’agencement spatial des zones de conservation et des zones d'aménagement pour favoriser la persistance des populations n’est pas si claire. L’étude des échelles spatiales structurant la distribution des espèces et des processus influençant la dynamique et la persistance des populations marines est donc essentielle pour une approche spatialisée de l'organisation des espaces marins. Ce travail de thèse s’est donc organisé autour de deux objectifs : (i) appréhender les échelles locales et régionales structurant la distribution spatiale des invertébrés sessiles dans les habitats naturels et artificiels (partie 2 et partie 3) et (ii) évaluer comment l’intégration de la connectivité fonctionnelle associée à la dispersion larvaire dans un réseau hybride d’habitats naturels et d’habitats artificiels influencent les schémas prospectifs spatialisés d'extension de la conservation dans le golfe du Lion. Les approches choisies combinent des outils de modélisation et des inventaires à haute résolution d'invertébrés sessiles communs sur les habitats naturels et sur les récifs artificiels. La partie 2 examine la distribution spatiale régionale de 5 espèces de gorgones en utilisant un modèle de niche écologique, à partir de prédicteurs hydrologiques et géomorphologiques (courants de fond, température de surface, turbidité, profondeur, pente, rugosité, orientation des parois). La structuration spatiale de 4 des 5 espèces de gorgones peut s’expliquer par ces facteurs. Dans la partie 3, les effets de facteurs locaux (forme, profondeur et durée d'immersion) et régionaux (zone géographique) ont été évalués en examinant les assemblages de cinq espèces aux traits d'histoire de vie contrastés. Le positionnement géographique a été prévalent sur les facteurs locaux dans la colonisation des RA. L'approche multi spécifique réalisée dans les parties 2 et 3 a montré d’importances différentes du rôle de la dispersion et des facteurs abiotiques sur la structuration spatiale (locale et régionale) des espèces. Dans la partie 4, un schéma prospectif d'extension de la conservation a été simulé pour évaluer l'intégration de la connectivité fonctionnelle au sein du réseau de substrats rocheux naturels et avec l’ajout du réseau des récifs artificiels. Le réseau d'aires marines protégées est fortement modifié quand la connectivité fonctionnelle au sein de l’habitat naturel rocheux fragmenté est prise en compte. Le réseau des récifs artificiels, ajoutant des points relais dans le réseau des habitats naturels, modifie le schéma prospectif. Ces résultats soulignent l’importance d’intégrer la connectivité fonctionnelle dans la planification spatiale marine et le potentiel impact de l’installation ou du démantèlement de récifs artificiels<br>Marine spatial planning is a future issue for the conservation of marine resources, but our understanding of the spatial arrangement of conservation zones and management zones to promote the persistence of populations is not so clear. The study of spatial scales structuring the distribution of species and processes influencing the dynamics and persistence of marine populations is therefore essential for a spatialized approach to the organization of marine spaces. This thesis work is therefore organized around two objectives: (i) to understand the local and regional scales structuring the spatial distribution of sessile invertebrates in natural and artificial habitats (part 2 and part 3) and (ii) to evaluate how the he integration of functional connectivity associated with larval dispersal in a hybrid network of natural habitats and artificial habitats influences the spatialized prospective schemes of conservation extension in the Gulf of Lion. The chosen approaches combine modelling tools and high-resolution inventories of common sessile invertebrates on natural habitats and on artificial reefs. Part 2 examines the regional spatial distribution of 5 gorgonian species using an ecological niche model, based on hydrological and geomorphological predictors (bottom currents, surface temperature, turbidity, depth, slope, roughness, wall orientation). The spatial structuring of 4 of the 5 species of gorgonians can be explained by these factors. In part 3, the effects of local (shape, depth and duration of immersion) and regional (geographical area) factors were evaluated by examining the assemblages of five species with contrasting life history traits. Geographical positioning prevailed over local factors in AR colonization. The multi-specific approach carried out in parts 2 and 3 showed different importance of the role of dispersal and abiotic factors on the spatial structuring (local and regional) of species. In Part 4, a prospective conservation extension design was simulated to assess the integration of functional connectivity within the natural hard bottom and with the addition of the artificial reef network. The network of marine protected areas is strongly modified when the functional connectivity within the fragmented rocky natural habitat is taken into account. The network of artificial reefs, adding stepping stone in the network of natural habitats, modifies the prospective design. These results highlight the importance of integrating functional connectivity into marine spatial planning and the potential impact of installing or dismantling artificial reefs

Les systèmes marins côtiers sont généralement discontinus et constitués d’une mosaïque de paysages sous-marins différents, créant ainsi des distributions parfois très fragmentées chez les espèces qui les colonisent. Les espèces marines côtières sont donc structurées en réseaux de populations connectées entre elles via la dispersion larvaire. Comprendre le fonctionnement et la connectivité entre les populations d’une espèce est indispensable pour adapter les stratégies de conservation. La grande nacre, Pinna nobilis, est une espèce endémique de la mer Méditerranée qui fait aujourd’hui face à une crise majeure qui menace sa survie. Depuis Octobre 2016, des mortalités de masse sont signalées sur ses populations, à travers toutes la mer Méditerranée, causées par un protozoaire parasite, Haplosporidium pinnae. Il s’agit d’un évènement sans précédent, que ce soit par le taux de mortalité (près de 100 %) ou la vitesse de propagation, et qui pourrait conduire à l’extinction de l’espèce. En se focalisant sur le littoral Occitan, cette thèse apporte des connaissances sur la biologie et l’écologie de l’espèce mais aussi sur son fonctionnement et les processus qui permettent le maintien de ses populations afin de proposer des priorités de conservation. Ainsi, nous avons mis en évidence la diversité d’habitats colonisés par l’espèce ainsi que l’importance des lagunes car elles abritent près de 90 % des grandes nacres, sur le littoral Occitan, et semblent servir d’habitat refuge à l’espèce en limitant l’infestation par le parasite. A l’aide de marqueurs microsatellites nouvellement développés, nous avons montré une structure génétique très homogène sur toute la côte, ce qui implique un certain niveau de connectivité et laisse penser qu’une grande partie de la diversité génétique de l’espèce reste préservée dans les lagunes. En se focalisant sur la population de la baie de Peyrefite, dans la Réserve Naturelle Marine de Cerbère-Banyuls, et grâce à une analyse de parenté, nous avons apporté des connaissances sur la dynamique démographique et les processus de repeuplement de l’espèce. L’ensemble de cette thèse permet de définir des recommandations qui seront utiles à la mise en place de mesures de conservation adaptées, indispensables pour la survie de l’espèce<br>In marine systems, coastal environments are viewed as discontinuous and made up of a mosaic of diversified seascapes, leading to highly fragmented species distributions. Coastal marine species are thus structured in networks of populations that are connected to each other through larval dispersal. Understanding functioning and connectivity patterns between populations of a given species is essential to adapt conservation strategies. The fan mussel, Pinna nobilis, endemic to the Mediterranean Sea, is facing today a major crisis threatening its survival. Starting in October 2016, mass mortalities caused by the protozoan parasite Haplosporidium pinnae have been reported through the entire Mediterranean Sea. This is an unprecedented situation for which neither the mortality rates (around 100%) nor the speed of propagation have ever been recorded for a marine species, and it could lead to the potential extinction of P. nobilis. By focusing on the Occitan coast, this work provides knowledge on the biology and ecology of the species but also on the processes which allow the replenishment of its populations in order to suggest priorities for conservation. We highlighted the wide diversity of habitats colonized by the species and the importance of lagoons as they shelter 90 % of fan mussels recorded on the Occitan coast, and seem to provide natural refuge as only the lagoon populations remain unaffected by H. pinnae. Using newly developed microsatellite markers, we highlighted a very homogeneous genetic structure over the entire coast, which implies some connectivity and suggests that most of the genetic diversity of the species remains preserved in the lagoons. By focusing on the population of Peyrefite Bay, in the Marine Protected Area of Cerbère-Banyuls, through parentage analysis, we provided knowledge on the demographic dynamics and the repopulation processes of the species. Based on the present work, we defined recommendations that will help to design adapted conservation measures that will be essential for the survival of the species

The installation of marine renewable energy devices (MREDs) is progressing rapidly along many coastlines. It has been suggested that MRED arrays could provide stepping-stones for larval dispersal, mediating species range expansions or invasions. As common members of hard-substrate fouling communities and likely colonisers of MREDs, the larval dispersal processes of barnacles (Cirripedia: Thoracia) in the Firth of Lorn (Scotland) are assessed at scales ranging from mm to 10s – 100s km. At the scale of the organism itself, significant differences in larval mass densities and sinking velocities were observed between species of cirripedes, suggesting that larval physiology and morphology play an important role in water column vertical positioning. The importance of vertical positioning to horizontal transport and dispersal of larvae was identified in field surveys of the horizontal and vertical distributions of cirripede larvae, which revealed the interplay of wind-driven and tidally-oscillating currents in determining transport distances. Numerical simulations of larval dispersal based on a threedimensional hydrodynamic model then demonstrated that larvae with shallower abundance distributions often experienced greater horizontal transport, but that net dispersal distances were often greater for larvae deeper in the water column. Overall, simulated transport and dispersal distances were greatest for particles released at habitats further from the coast, such as MREDs, suggesting that the connectivity of these adult populations may be enhanced. Together, larval morphology, vertical positioning, and the coastal proximity of adult habitat could serve as useful indicators of larvae capable of reaching nearby newly installed offshore structures. For locations designated for MRED development in the Firth of Lorn, it is suggested that species with dispersal abilities similar to the cirripedes in this study could feasibly use these structures as stepping-stones for dispersal and range expansion, which could have important consequences when fouling communities are comprised of commercially important or invasive species.

The supply of coral reef fish larvae from the open ocean to reefs is vital for the persistence of local fish populations. Whether larvae are dispersed over hundreds of km or only few km depends on biophysical interactions between larvae and their environment. Relationships between environmental variables, larval swimming behavior, and larval transport were examined for reef fish larvae in the Florida Straits. In a series of research cruises, the upper 100 m of the water column was sampled with plankton nets fishing at four different depths. Variability in the vertical distributions of most larvae was not consistently related to measured environmental variables. Relative densities of larvae were predictably related to sampling depth in five taxa. In seven taxa, more developed larvae were distributed significantly deeper than less developed larvae, revealing ontogenic vertical migrations. In three taxa, vertical distributions varied significantly between day and night, revealing diel migrations. Since the Florida Current was strongest near the surface, observed vertical distributions and migrations resulted in reduced larval transport relative to surface currents. To identify cues involved in regulating vertical distributions, behavioral experiments were conducted with larvae from four reef fish families. All four groups showed significant responses to pressure cues, swimming up in response to high pressure and down in response to low pressure. In two families there was a significant correlation between capture depth and experimental pressure preference, suggesting that larvae use similar behavior to regulate depth in situ. To study horizontal swimming behavior, late-stage larvae of one species were caught in light-traps and observed by SCUBA divers ~1 km offshore of the Florida Keys barrier reef. All larvae swam remarkably straight, but their swimming directions were distributed randomly. A simulation model was used to generate swimming trajectories of longer duration than could be observed directly. Observed and simulated trajectories indicated that horizontal swimming by larvae with or without an external reference frame was important at spatial scales of several km. Overall, some larvae exercised a strong influence on transport, either by vertical or horizontal swimming. Behaviors varied between species and families, highlighting the need for more species-specific data.

Integrating connectivity patterns into marine ecosystem management is a fundamental step, specially for stock subjected to the combined impacts of human activities (overfishing, habitat degradation, etc.) and climate changes. Thus, management of marine resources must incorporates the spatial scales over which the populations are connected. Notwithstanding, studying these dynamics remains a crucial and hard task and the predictions of the temporal and spatial patterns of these mechanisms are still particularly challenging. This thesis aims to puzzle over the red mullet Mullus barbatus population connectivity in the Western Mediterranean Sea, by implementing a multidisciplinary approach. Otolith sclerochronology, larval dispersal modelling and genetic techniques were gathered in this study. More particularly, this research project focused on early life history stages of red mullet and their role in the characterization of connectivity dynamics. The results show that M. barbatus larval dispersal distances can reach a range of 200 km. The differences in early life traits (i.e. PLD, spawning and settlement dates) observed between various areas of the Western Mediterranean Sea suggest a certain level of larval patchiness, likely due to the occurrence of different spawning pulses during the reproductive period. The dispersal of individuals across distant areas, even not significant in demographic terms, is accountable for the maintenance of the genetic flow among different demes. Fluctuations in the level of exchange among different areas, due to the variability of the source-sink dynamics, could have major implications in the population connectivity patterns. These findings highlight the reliability of combining several approaches and represent a benchmark for the definition of a proper resource management, with considerable engagements in effectively assuring the beneficial effects of the existent and future conservation strategies.

The connectivity of the deep-sea blue and red shrimp Aristeus antennatus, the most targeted species by trawl fisheries in the western and central Mediterranean Sea, is an information of interest for the management policies and contribute to shape the fishery-regulated areas, their sizes, and locations. In the northwestern Mediterranean Sea, genetic studies demonstrated high connectivity among the exploited shrimp populations living on the continental slope. Nonetheless, the process leading to the gene mixing has not been defined yet, which caused an issue for the fishery management. In fact, regulation can be addressed differently if the mixing is done by displacement of adults or by transport of larvae. In this thesis, even though we lacked a strong knowledge about the shrimp egg and larval stages, we explored the larval transport that was assumed like the origin explaining high connectivity rates. To do so, several individual-based models (IBMs) were built by coupling hydrodynamic and Lagrangian transport models. They simulated the transport of the pelagic young stages by including hypothesis on the larval characteristics. With this method, we aimed to identify the larval traits that significantly modify the connectivity of the shrimp populations and to estimate the main paths of larval transport within variable hydrodynamics in time and space. The IBM methods rely on the well-representation of the regional circulation that we checked by comparing the transport simulations between two differently- parameterized hydrodynamic models. The IBM methods rely as well on the model initialization driven by the spawners conditions such as the release time and location. For this last point, a species distribution model set on the spawner biomass allowed to adjust the locations of release. With Individual-Based Models, we estimated high larval dispersal rates when a behavior simulated the rise of eggs toward the surface layers. Without behaviors, the eggs and larvae drifted close to the near-bottom and the length of the transport averagely measured 27 km. In that context, submarine canyons, which indent the northwestern Mediterranean margin, did not support significant vertical displacements. The needed behavior to implement an ontogenetic rise of the individuals was the buoyancy of the eggs, and possibly the nauplius as well. It was the only compatible behavior to provide a rise around 600 m (average depth of the spawning grounds) within the water column in a few days. Consequently, because larvae accessed the warm and dynamic upper water layers, dispersal rates were amplified even though the temperature-dependent drift duration (also pelagic larval duration) was shortened. Because the water column is very well-stratified at summer, the connectivity path between sites depended on the depth position where the larvae drifted up to the moment they turned into early juveniles. Moreover, the surface Mediterranean Sea has many mesoscale circulations (e.g., eddies) that could retain the larvae nearby the spawning sites or prevent the larvae to cross a bottleneck channel. Besides, interannual drift simulations indicated that the time and location of a surface density front influenced the retention of larvae. This surface density front was located in the region of the submarine canyons and concentrated the individuals that were released at higher latitudes than the front position and underneath. In that same area, an IBM run backward in time showed that larvae collected at the surface during a meroplankton survey potentially came from different fishing grounds. Overall, the results indicated that three regions within the NW Mediterranean Sea would drive three types of connectivity path because of the hydrodynamic and hydrography of the superficial waters. With additional analyses combining the fishery effort, the fishery management can consider to split the Spanish northwestern Mediterranean margin in two units: one around the submarine canyons, the other in the southern semi-enclosed basin bordered by the Gulf of Valencia and the Balearic Archipelago.<br>La connectivitat de la gamba vermella d'aigües profundes, Aristeus antennatus, és de gran interès per a una adequada gestió pesquera. Aquesta espècie concentra el major esforç pesquer i reporta els majors beneficis econòmics de l’art d’arrossegament a l'oest i centre de la mar Mediterrània. El coneixement sobre la connectivitat d'una població contribueix a establir-ne els límits, dimensions i localització geogràfica i, per tant, ajuda a delimitar les àrees regulades de pesca. Els estudis de genètica poblacional duts a terme al nord-oest de la mar Mediterrània, demostren la existència d’una alta connectivitat entre les poblacions explotades de la gamba vermella present al talús continental. No obstant això, encara avui en dia hi ha una gran manca que coneixement sobre el procés que condueix a la barreja de gens, això impedeix una gestió pesquera acurada d’aquest important recurs. La barreja de gens depèn directament de si es dóna durant la fase larvària o post-larvària, és a dir, de si la barreja genètica es realitza per desplaçament d'adults o per transport de larves. En aquesta tesi, s’explora el transport larvari com a hipòtesi principal de les altes taxes de connectivitat genètica. Malgrat les limitacions derivades d’una manca de bibliografia sobre les característiques físiques de l'ou de la gamba vermella i les seves etapes larvàries, hem construït diversos Models Basats en Individus (o Individual-Based Models, IBM). Aquests IBMs s’han basat en l'acoblament de models de transport hidrodinàmics i lagrangians. Utilitzant-los, hem simulat el transport de les etapes pelàgiques pre-adultes incloent hipòtesis sobre les característiques larvàries. L’objectiu d’aquesta tesi ha estat identificar els trets larvaris significativament determinants de la connectivitat entre les poblacions de gamba vermella i, a més, estimar les principals rutes de transport larvari, tenint en compte les variacions ambientals a nivell temporal i espacial. Els IBMs necessiten d’una correcta representació de la circulació regional. Per això, en un primer estudi, hem contrastat els resultats del camp hidrodinàmic amb dos implementacions diferents de models de circulació. Pel que fa a la part biològica, les simulacions es basen en les condicions inicials dels reproductors, com el temps de posta i la ubicació de l’alliberament inicial de partícules. Així doncs, hem ajustat la ubicació de l’alliberament dels ous mitjançant un model de distribució d'espècies establert en base a la biomassa reproductora de la gamba. Per estimar altes taxes de dispersió de les larves hem inclòs la migració dels ous cap a les capes superficials pel canvi de flotabilitat, ja que, sense aquest efecte, el transport tant d’ous com de larves, es dona a prop del fons marí (amb una dispersió mitjana de 27 km). En aquest context, els canyons submarins que segueixen el marge del nord-oest de la mar Mediterrània, no comporten desplaçaments verticals significatius. En aquest treball, hem pogut determinar que el comportament determinant per implementar un moviment ontogenètic dels individus és la flotabilitat dels ous i, possiblement, també la dels nauplis. Aquest és l'únic comportament compatible amb l’ascens dels ous fins als 600 m (profunditat mitjana de les zones de fresa) dins de la columna d'aigua en només uns pocs dies. Així, degut a que les larves accedeixen a les capes superiors d'aigua, càlides i dinàmiques, les taxes de dispersió augmenten malgrat la disminució del temps de deriva. La connectivitat entre localitats queda definida per la profunditat en que es troben els individus entre la fase larvària i la fase juvenil. Això és degut a l’increment de l’estratificació de la columna d'aigua durant l’època estival i a l’elevada presència en la zona de remolins de mesoescala, fet que podria retenir les larves prop de les zones de fresa o impedir que les larves puguin creuar un canal poc profund. A més, les nostres simulacions de deriva interanuals indiquen que la duració i la ubicació dels fronts de densitat superficial afecten a la retenció de larves. Hem detectat que el front de densitat superficial localitzat a la regió dels canyons submarins concentra els individus, que acaben sent alliberats en latituds més altes o per sota de la posició del front. En aquesta mateixa àrea, la simulació lagrangiana en temps invers (backtracking) de l’IBM mostra l’origen forà de les larves recollides en la superfície durant un mostreig de meroplàncton (molt provablement arribades d’altres caladors). En general, els nostres resultats indiquen que en les regions del nord-oest de la Mar Mediterrània estudiades s’observarien tres rutes de connectivitat diferents com a conseqüència de l’hidrodinamisme i la hidrografia de les aigües superficials. Aquests resultats revelen però la necessitat d’anàlisis addicionals que incloguin l'esforç pesquer. Així doncs, els resultats apunten a recomanar a l'administració pesquera de dividir el marge Ibèric del nord-oest de la Mediterrània en dues unitats: una al voltant dels canyons submarins en el talús continental i l'altra la conca semitancada que delimiten el Golf de València i les Illes Balears.<br>Comprender los mecanismos que regulan la conectividad poblacional de la gamba roja de aguas profundas Aristeus antennatus, como especie objetivo de las pesquerías en el mar Mediterráneo occidental, es de gran interés para las políticas de gestión y puede contribuir a establecer tamaños y ubicaciones de áreas marinas protegidas. En el mar Mediterráneo noroccidental, estudios de genética poblacional de la gamba han mostrado que existe alta conectividad entre las diferentes poblaciones a lo largo del talud continental. Sin embargo, los factores que influyen en dicha conectividad aún se desconocen, lo cual dificulta la implantación de planes integrales de manejo. Las medidas de gestión podrían variar en función del mecanismo de conectividad ligado al desplazamiento de adultos o al transporte de huevos y larvas. En esta tesis, a pesar de que se carecía de un conocimiento claro de los procesos de transporte de los huevos y larvas de la gamba roja, se exploró la dinámica del transporte larvario mediante simulaciones numéricas, para explicar las altas tasas de conectividad genética de las poblaciones. Para esto, se construyeron diversos modelos basados en el individuo (Individual-Based Models, IBM), combinando modelos de transporte hidrodinámico y de dispersión lagrangiana. Se simuló el transporte de larvas en sus primeras etapas de desarrollo, asumiendo diversas características larvarias, para identificar rasgos que pudieran estar influyendo de manera significativa en la conectividad entre poblaciones. Se identificaron diversas rutas de transporte larvario teniendo en cuenta las condiciones hidrodinámicas y sus cambios en el tiempo. La construcción de los IBMs se realizó en varias etapas. Primero, se selectionó las salidas de modelos hidrodinámicos que se utilizaron en los IBMs. Segundo, se estimó la distribución espacial de los reproductores (adultos) y el tiempo de puesto mediante observaciones o el ajusto de modelos estadísticos que sirvieron para inicializar los IBMs. Tercero, las simulaciones realizadas para explicar la presencia en superficie de huevos de gamba y estadios tempranos de larvas y vincularla con las zonas en donde se encontraban los reproductores alrededor de 600 m de profundidad, requirieron de la aplicación de un factor de flotabilidad. De hecho, a los huevos a los que no se les aplicó flotabilidad, permanecieron cerca del fondo recorriendo distancias relativamente cortas de alrededor de 27 km, mientras que los individuos que alcanzaron la superficie mostraron una tasa de dispersión relativamente alta. Se determinó que la conectividad de las poblaciones entre diversos lugares fue dependiente de la profundidad a la cual se encontraban los reproductores, ya que, a mayor profundidad, los huevos tardan más en llegar a la superficie y derivan a mayor distancia, al tiempo que eclosionan y se transformen en larvas. En general, los resultados indican que, debido a la hidrodinámica e hidrografía de las aguas superficiales, existen tres regiones dentro del noroeste del Mar Mediterráneo que generan tres vías de conectividad de larvas: sin retención de larvas, con retención del 100% de las larvas producidas in-situ y con conectividad de diversos caladeros. En superficie, la presencia de eventos de mesoscala tales como remolinos, favorece la retención de larvas cerca de los sitios de desove y también puede evitar que las larvas cruzen el canal de Ibiza. Además, a partir de las simulaciones interanuales de la deriva larvaria, se encontró que el tiempo y la ubicación de frentes de densidad superficial modulan su dispersión. Un frente de densidad cercano a los cañones submarinos concentró a los individuos que fueron liberados en latitudes más altas. En esa misma área, las simulaciones con retroceso (backtracking), indicaron que las larvas recolectadas en la superficie mediante campañas de meroplancton, pueden provenir de diversos caladeros. Se sugiere la posibilidad de implementar dos unidades de manejo de la pesquería de la gamba en el Mediterráneo noroccidental español, que abarquen por separado el área alrededor de los cañones submarinos y por otra, la cuenca semicerrada más al sur bordeada por el Golfo de Valencia y las Islas Baleares.

[Truncated abstract] The extent to which marine populations are connected by larval dispersal is crucial to their distribution, maintenance and diversity. Thus, for the effective conservation of threatened systems such as coral reefs, understanding patterns of connectivity is essential. However, the biophysical mechanisms that retain or disperse larvae within and among populations are poorly understood. Though the open ocean environment provides the opportunity for long-distance dispersal, if this potential is only rarely realised, recruits produced from afar are unlikely to contribute to the local-scale demography of populations over ecological time frames, but will limit broad-scale genetic diversification over evolutionary time. This thesis explores the extent of genetic and demographic connectivity of two species of reef-building corals over a range of spatial scales among the discontinuous reef systems of northwest Australia. ... Putative source and sink dynamics were not random, but were associated with levels of disturbance and recovery from a recent and catastrophic coral bleaching. When S. hystrix samples from another two offshore systems were included in the analysis, large differences among systems showed that gene flow over hundreds of kilometres is rare over microevolutionary time scales that account for connections over multiple generations. Levels of subdivision over the same spatial scales were markedly lower in the acroporid coral, Acropora tenuis, than in S. hystrix. These results are congruent with expectations based on reproductive mode; in contrast to S. hystrix, which releases brooded larvae that are competent to settle immediately, A. tenuis broadcasts its gametes, and after external fertilisation, the larvae need to develop for several days before they are competent to settle. Despite the differences in levels of broad-scale subdivision, in both species significant differentiation was detected between reefs within systems (>10 km), and between sites within some reefs (< 10 km). These results indicate not only that dispersal between reefs and even some reef patches is restricted, but also that hydrodynamics influence retention of brooded and spawned larvae in similar ways. Further analysis of A. tenuis populations from two coastal systems detected significant differences in genetic diversity among the four major systems of northwest Australia. Additionally, genetic divergence between the coastal and offshore zones was greater than expected by the geographic separation of systems, indicating that connectivity between these zones via transport of A. tenuis larvae on oceanic currents occurs rarely even over microevolutionary time scales. This study has two primary implications for conservation. First, since coastal and offshore reefs of northwest Australia appear to be discrete genetic entities, they have independent evolutionary potential to adapt to local conditions and environmental change. Second, systems, reefs and some reef patches of northwest Australia are demographically independent units. Therefore, designs of coral reserve networks should consider routine dispersal distances of kilometres to a few tens of kilometres.

A primary goal of marine ecology is to understand the physical and biological mechanisms that drive patterns of larval dispersal and population connectivity. The larvae of many marine organisms develop in the pelagic environment before settling on benthic habitat. Early efforts to predict dispersal patterns assumed that larvae are passive particles dispersed by currents for 10s to 100s of kilometers (km). However, recent studies using parentage analyses to observe dispersal patterns reveal that peak dispersal occurs within 1 – 2 km, and declines exponentially with increasing distance from the natal reef. This gap between predicted and observed dispersal patterns suggests that other factors, such as larval behavior, may play an important role in shaping patterns of dispersal. However, due to challenges associated with obtaining larvae early in development, there is little information on the ontogeny of behavior from hatching through settlement. In this dissertation, I begin to address these challenges by developing a protocol for rearing the larvae of two species of sponge-dwelling neon gobies, Elacatinus lori and E. colini. Using lab-reared specimens, I provide the first description of larval development for both species. Then, I investigate the ontogeny of swimming ability in larvae of E. lori, E. colini and the model species Amphiprion percula. Remarkably, A. percula were capable of swimming twice as fast and three orders of magnitude longer than E. lori near settlement. Relating swimming speed to published dispersal patterns for E. lori, A. percula and another species Plectropomus leopardus, I show there is a positive association between swimming speed and the median and maximum dispersal distance. This finding suggests that swimming abilities may influence the extent of long distance dispersal. Finally, I investigate the role of habitat preferences and post-settlement persistence in establishing the distribution of E. lori settlers on sponge habitat. I demonstrate that E. lori settlers are more abundant, persist longer, and prefer to settle on large Aplysina fistularis, suggesting that settling E. lori choose sponge habitats that confer the highest relative fitness. This dissertation indicates the importance of larval and settler behaviors in determining the dispersal patterns and distribution of fishes on coral reefs.

Tese de Doutoramento, Ciências do Mar, da Terra e do Ambiente, Ramo: Ciências do Mar, Especialização em Ecologia Marinha, Faculdade de Ciências e Tecnologia, Universidade do Algarve, 2016<br>Recruitment of marine fish is composed of several steps, e.g. larval dispersal, metamorphosis to the juvenile stage, settlement and post-settlement. Each step is influenced by biotic and abiotic mechanisms, leading to a large variability of recruitment in space and time. Recruitment is a highly complex ecological process that has an essential impact on the demography, dynamics, persistence and overall genetic structure of a population and on the connectivity among populations. Regarding demersal and benthic fish species the dispersal of eggs and larvae describes the main form of gene flow among populations and facilitates connectivity among populations. Our level of knowledge on patterns of recruitment, dispersal and connectivity of fish differs between tropical and temperate marine systems, especially regarding the nearshore system. Most recruitment studies from temperate areas have analysed pelagic species and demersal species of sandy bottoms that are of commercial interest. While studies on recruitment patterns of fish inhabiting reef systems have been conducted mostly in tropical systems, in temperate areas such studies, in particular with a fine time scale are less common. One reason might be that traditional sampling methods (e.g. underwater visual census) are difficult to operate in the temperate nearshore due to harsher sea conditions (strong wind, waves, and currents and low visibility). Furthermore, several previous studies have highlighted the lack of knowledge on larval dispersal and population connectivity for temperate demersal fish. Therefore, the objectives of this thesis were i) to study temporal and spatial patterns of recruitment of rocky reef associated and coastal fish species at a nearshore rocky reef; ii) to analyse the influence of environmental processes on temperate fish recruitment at a small within season and a larger inter-annual scale; iii) to describe early life history traits that can be relevant to recruitment and iv) to estimate larval dispersal and population connectivity of an intertidal rocky reef fish species along the south west Iberian Peninsula. In this thesis, the main study area was the Arrábida Marina Park at the dynamic west coast of Portugal which is part of the Iberian Peninsula Upwelling System. Here, the recruitment of a temperate nearshore fish assemblage was studied at various spatial and temporal scales by sampling fish with standardized collectors filled with artificial substrate. This included the analysis of recruitment patterns in relation with oceanographic processes through generalized additive modelling and multivariate analysis and the study of early life history traits (ELHT). Moreover, population connectivity and larval dispersal of a common intertidal reef fish were investigated through an interdisciplinary approach combining indirect and direct genetic tools with bio-physical modelling. Standardized recruitment collectors filled with plastic substrate and installed in the water column (SMURFs), performed better than other types investigated, mainly due to easier handling and replicability. This collector type was then used throughout the thesis and for the first time this type of recruit collector, registered as well the recruitment of a pelagic fish species, Trachurus trachurus. This was the most abundant species, followed by the benthopelagic Serranus hepatus and various other cryptobenthic and benthopelagic species. At a temporal scale, recruitment varied highly between weeks within the summer recruitment season and between three consecutive years of monitoring. Temporal variation of recruitment was found at a species level, but also on the structure of the recruitment assemblage and on the composition of biogeographic species groups. More temperate fish were collected in 2012 than in 2011 and 2013. On the other hand more warm-temperate fish were found in 2013. Within the study area, the recruitment pattern was highly patchy at a fine spatial scale (~20 m) but less different at a larger scale (1-10 km). Recruitment patterns were related with environmental conditions. The inter-annual variation of the structure of the recruitment assemblage was related to the environmental variables up-welling, SST and surface current. But, the interaction between abiotic factors and recruitment differed among species. Highest abundance of T. trachurus recruits was registered in 2011 and in this year recruitment peaks of T. trachurus occurred around the new moon phase. Additionally, recruitment was negatively correlated with upwelling. Four hatching cohorts were estimated through backcalculation of the hatching date and individuals from these cohorts differed regarding ELHTS. For example, the first cohort had a faster early fish growth. The larval dispersal and population connectivity study of this thesis indicated highly connected populations and potentially long-distance larval dispersal of the common rocky intertidal fish, Lepadogaster lepadogaster, despite its short pelagic larval duration. Still, the dispersal model revealed higher probabilities for larval retention and exponentially declining probabilities of dispersal with distance and the parentage analysis resulted in self-recruitment and short larval dispersal. These results indicate that both local recruitment and long-distance dispersal can play an important role in the replenishment of a population. Moreover, the population differentiation and patterns of larval dispersal of L. lepadogaster were highly variable between years and this could be explained by inter-annual variation in current patterns. In summary, in this thesis settlement (reef fish), nearshore recruitment (T. trachurus) and larval dispersal (L. lepadogaster), which can contribute to the overall patterns of recruitment of fish populations, exhibited clear temporal patterns. Furthermore, various interactions of these processes with abiotic factors were found, which highlight the important role of oceanographic processes in mediating patterns of recruitment and larval dispersal. Results are discussed in relation to variation of the adult’s reef fish assemblage of the Arrábida Marine Park and why the gained understanding is important for fishery and conservation management. Since knowledge on coastal fish recruitment, population connectivity and larval dispersal is available mostly for tropical coral reef systems, findings of this thesis can help to broaden our understanding of patterns and processes in temperate reef systems. Overall, this thesis demonstrates that a multidisciplinary study approach, combining ecology, oceanography and genetics, is necessary to improve our understanding of the highly complex, interactive process of recruitment.<br>O recrutamento dos peixes marinhos depende de várias fases e processos como a dispersão larvar, a metamorfose do estado larvar para juvenil, o assentamento para o habitat bentónico ou processos pós-assentamento. Cada uma destas etapas é influenciada por mecanismos bióticos e abióticos, podendo o recrutamento apresentar uma elevada variação espáciotemporal. É um processo ecologicamente complexo, com um impacto fundamental na demografia, dinâmica, persistência, conectividade e estrutura genética das populações. Em espécies de peixes bentónicos, a dispersão de ovos e larvas é o principal processo que potencialmente permite o fluxo genético e a conectividade entre populações. O conhecimento geral acerca dos padrões de recrutamento, dispersão e conectividade de espécies de peixes que vivem associadas a recifes costeiros difere entre sistemas tropicais e temperados; nestes últimos, a maioria dos estudos sobre recrutamento centra-se em espécies pelágicas e demersais de substratos arenosos com valor comercial, enquanto que nas regiões tropicais a maioria dos estudos centra-se em sistemas de recife e geralmente numa escala temporal mais fina. Os métodos de amostragem tradicionais (censos visuais), são difíceis de replicar em regiões temperadas devido às condições mais adversas destes sistemas junto à costa (vento, correntes e ondulação fortes e baixa visibilidade). Adicionalmente, há poucos trabalhos sobre processos de dispersão larvar e conectividade entre populações de peixe demersais nestes sistemas. Esta tese tem como objetivos: i) o estudo de padrões espáciotemporais de recrutamento de espécies de peixe costeiras e associadas a recifes rochosos; ii) a análise da possível influência de processos ambientais na variação temporal do recrutamento intrasazonal e interanual; iii) descrever características dos estados iniciais de desenvolvimento relevantes para o recrutamento; iv) estimar a dispersão larvar e conectividade entre populações de espécies de peixe dos recifes rochosos do intertidal, ao longo do sudoeste da Península Ibérica. A principal área de estudo foi o Parque Marinho Professor Luiz Saldanha (costa oeste de Portugal), que pertence ao sistema de “Upwelling” da Península Ibérica. Estudou-se o recrutamento de peixes costeiros junto à costa, a várias escalas espácio-temporais, através de amostragem com coletores estandardizados com substratos artificiais (SMURFS). Analisou-se a relação entre os padrões de recrutamento e os processos oceanográficos através de modelos aditivos generalizados, análise multivariada e estudo das características dos estados iniciais (ELHT). Para além disto, investigaram-se os padrões de conectividade entre populações e de dispersão larvar de uma espécie comum no intertidal rochoso, através de uma abordagem interdisciplinar combinando ferramentas genéticas diretas e indiretas com modelação biofísica. Os SMURFS testados com substrato plástico no seu interior, apresentaram maior facilidade de manuseamento e replicabilidade do que os SMURFS com outros materiais testados, pelo que foram utilizados como método principal. Este trabalho permitiu, pela primeira vez a monitorização do recrutamento de uma espécie de peixe pelágica com SMURFS, Trachurus trachurus (carapau); foi a espécie mais abundante ao longo de todo o estudo seguida da espécie bentopelágica Serranus hepatus e de outras espécies criptobênticas e bentopelágicas. O recrutamento apresentou uma variação elevada entre semanas e entre os três anos consecutivos de monitorização. Verificou-se igualmente uma variação temporal no recrutamento ao nível da espécie, da estrutura da assembleia de recrutas e nos grupos de espécies de acordo com a composição biogeográfica. Em 2012, registaram-se mais espécies de climas temperados do que em 2011 e 2013, sendo que em 2013 registaram-se mais espécies de climas temperados quentes. Quanto à variação espacial, o padrão de recrutamento foi altamente irregular a uma pequena escala mas pouco variável quando analisado a uma escala mais alargada. A variação interanual da estrutura da assembleia de recrutamento coincidiu com a variação dos padrões de “upwelling”, temperatura e correntes superficiais. A interação entre fatores abióticos e recrutamento foi também distinta entre diferentes espécies. Em 2011, registou-se a maior abundância de recrutas de carapau, durante as fases de lua nova; o recrutamento desta espécie apresentou uma correlação negativa com o “upwelling”. Foram estimadas quatro coortes à eclosão através de retrocálculo da data de eclosão, sendo que os indivíduos da primeira coorte apresentavam características (ELHT) distintas, como por exemplo um crescimento larvar mais rápido, do que os indivíduos das restantes coortes. O estudo da dispersão larvar e conectividade entre populações da espécie Lepadogaster lepadogaster revelou a existência de populações com elevado nível de conectividade e um potencial de dispersão larvar de longa distância, apesar da sua curta duração larvar pelágica. Apesar disto, o modelo de dispersão revelou uma probabilidade alta de ocorrência de retenção larvar e probabilidade exponencialmente decrescente de dispersão com o aumento da distância; do mesmo modo, os resultados da análise parental indicaram a existência de retenção larvar, com baixa dispersão. Assim sendo, tanto o recrutamento local como a dispersão de longa distância podem ter um papel importante na sustentabilidade destas populações. Contudo, a diferenciação de populações e padrões de dispersão larvar de L. lepadogaster apresentaram uma variação elevada entre anos, o que pode ser explicado pela variação interanual dos padrões das correntes. Em resumo, foram encontrados padrões temporais evidentes nos processos de assentamento (nos peixes de recife), recrutamento (carapau) e dispersão larvar (L.lepadogaster), que podem contribuir para os padrões gerais de recrutamento das populações de peixe. Adicionalmente, as diferentes interações destes processos com os fatores abióticos encontradas, indicam uma importante influência das condições oceanográficas nos padrões de recrutamento e dispersão larvar. Os resultados são discutidos em relação à informação disponível sobre as assembleias de espécies que vivem associadas aos recifes na área de estudo e em relação à sua importância para o delineamento de estratégias de gestão de pesca e de conservação. Os resultados desta tese contribuem para aumentar o conhecimento e compreensão de padrões e processos que influenciam o recrutamento de peixes associados a recifes em regiões temperadas, uma vez que a informação disponível sobre os padrões de recrutamento costeiro, conectividade entre populações e dispersão larvar de espécies neste tipo de ambientes é menor do que a exsitente para recifes tropicais. Esta tese demostra a importância de uma abordagem interdisciplinar que combine aspectos da ecologia, oceanografia e genética, para aumentar a compreensão da complexidade e interacções ubjacentes aos processos de recrutameto dos peixes costeiros.