Variabilité spatio-temporelle de la production primaire et de

Variabilité spatio-temporelle de la
production primaire et de la respiration
benthiques intertidales en Baie du
Mont Saint Michel
D. Davoult, G. Boucher, A. Creach, L. Denis,
F. Gevaert, C. Hubas, M.-A. Janquin, A.
Migné, M. Rauch & N. Spilmont
UMR 7144 AD2M, CNRS-Paris VI (Roscoff)
UMR 5178 BOME, MNHN-CNRS-Paris VI
UMR 8013 ELICO, CNRS-UST Lille
UMR 8013 ELICO, CNRS-ULCO
Objectif
Estimer la productivité d’une des sources potentielles
de nourriture pour les organismes filtreurs cultivés et
sauvages de la Baie
Méthodes
• Mesurer la variabilité spatio-temporelle de la production primaire et de
la respiration benthique à l’émersion (radiales Cancale et Cherrueix)
• Mesurer les échanges d’O2 à l’interface eau-sédiment dans des
carottes incubées à l’obscurité
• Mesurer l’activité photosynthétique du microphytobenthos à l’émersion
• Comparer les données à la littérature et à des mesures identiques
réalisées sur d’autres estrans des côtes de la Manche
Méthodes
Mesures en chambres benthiques
- à la lumière :
- à l’obscurité:
CO2 (ppm)
500
Obscurité
450
400
pente
pente
350
Production primaire brute (PPB) :
300
PPB = PPN + R
250
0
10
20
30
40
50
60
temps (min)
La pente de la concentration de CO2 en fonction du temps represente la production nette
(PPN) et la respiration de la communauté benthique (R) en mgC m-2 h-1
Méthodes
Mesures des flux d’O2 à l’interface
eau-sédiment de carottes incubées
Système d’incubation
de carottes
Microélectrodes à
oxygène
Méthodes
Mesure in situ de l’activité
photosynthétique (PAM)
Lumière
Chl a
Etat instable
Niveau
énergétique
supérieur
Chl excitée
Libération
3 voies
de l’énergie compétitives
Etat fondamental
• réactions photochimiques
• chaleur
• fluorescence (photon de moindre énergie,
longueur d’onde plus grande-lumière rouge
sombre)
Méthodes
Mesure in situ de l’activité
photosynthétique (PAM)
Paramètres de fluorescence
Rendement quantique effectif du PSII
Fm′ − Ft
Φ PSII =
Fm′
Vitesse relative de transfert des électrons
rETR = ΦPSII × PAR × 0, 5
Production primaire brute
&
Respiration
Résultats
Production brute
mgC.m -2.h-1
100
80
févr-04
60
avr-03
40
août-04
oct-03
20
0
7m
5m
2m
7m
Cancale
5m
2m
Cherrueix
mgC.m -2.h-1
Respiration
16
14
12
10
8
6
4
2
0
févr-04
avr-03
août-04
oct-03
7m
5m
Cancale
2m
7m
5m
Cherrueix
2m
Chlorophylle a
&
Productivité
Résultats
Chlorophylle a
mg Chl.a .m -2
250
200
févr-04
150
avr-03
100
août-04
oct-03
50
0
7m
5m
2m
7m
Cancale
5m
2m
Cherrueix
Productivité primaire
mgC.mgChl.a .h-1
1
0,8
févr-04
0,6
avr-03
0,4
août-04
oct-03
0,2
0
7m
5m
Cancale
2m
7m
5m
Cherrueix
2m
Résultats
Cancale 5 m
Cancale 5 m
Production primaire brute
140
mgC.m -2.h-1
120
100
80
60
40
20
0
0
50
100
150
200
250
300
350
250
300
350
Jours juliens
Cancale 5 m
Respiration
14
mgC.m -2.h-1
12
10
8
6
4
2
0
0
50
100
150
200
Jours juliens
Résultats
Profils de concentration d’O2
dans le sédiment
Profils d’oxygène - Peu de variations temporelles
Exemple de l’automne 2003
-1000
-1000
-500
-500
0
20
40
60
80
0
100
0
0
500
500
1000
Cancale 2m
1000
1500
Cancale 5m
Cancale 7m
1500
2000
2000
2500
2500
3000
3000
Cancale
20
40
60
80
100
Cherrueix 2m
Cherrueix 5m
Cherrueix 7m
Cherrueix
Résultats
Flux d’O2 à l’interface eau-sédiment
3000
printemps
été
automne
hiver
2000
DBO (µmol.m-2.h-1)
1000
0
2m
5m
7m
Cancale
2m
5m
7m
Cherrueix
DBO plus intense à Cancale
Maximum printemps/été
Minimum hiver
Pas de gradient particulier sauf à Cancale au
printemps
Résultats
Mesure de l’activité
photosynthétique
Pleine mer
12:39
1200
250
1000
200
800
150
600
100
400
50
200
0
5:00
0
7:10
9:20
11:29
13:39
15:48
Temps (en heures)
17:58
20:08
22:17
Eclairement (µmoles.m-2.s-1)
rETR
300
Cancale 7m
14-06-05
Résultats
Mesure de l’activité
photosynthétique
250
rETRm
200
150
100
50
0
0
100
200
jours
300
Résultats
Mesure de l’activité
photosynthétique
y = 0,2009x, R2 = 0,2562
n = 69, p < 0,001
Cancale
Production brute
(mgC.m -2.h-1)
60
50
Avril
40
Octobre
30
Août
20
Juin
10
Tendance
0
0
50
100
150
rETR
200
250
Discussion
Production primaire et respiration
intertidales à l’émersion : comparaison avec
d’autres systèmes des côtes de la Manche
1,2
200
1
0,8
mgChla.m
-2
-1
mgC.mgChla .h
-1
150
100
Wimereux
Somme
Seine
Cancale
50
Wimereux
Somme
Seine
Cancale
0,6
0,4
0,2
0
Hiver
Printemps
Eté
Automne
0
0
Hiver
-50
Teneur en chlorophylle a du sédiment (mgChla.m-2, moyennes ± écarts-types) mesurée aux quatre
saisons à Wimereux, en Baie de Somme, en Baie de Seine et à Cancale.
-1
Automne
40
140
35
120
30
100
60
40
-2
-2
Wimereux
Somme
Seine
Cancale
-1
25
80
mgC.m .h
-1
Eté
-1
Productivité (mgC.mgChla .h , moyennes ± écarts-types) mesurée aux quatre saisons à Wimereux,
en Baie de Somme, en Baie de Seine et à Cancale.
160
mgC.m .h
Printemps
Wimereux
Somme
Seine
Cancale
20
15
10
20
0
0
Hiver
Printemps
5
Eté
Automne
-20
0
Hiver
-40
Production brute (mgC.m-2.h-1, moyennes ± écarts-types) mesurée aux quatre saisons à Wimereux,
en Baie de Somme, en Baie de Seine et à Cancale.
Printemps
Eté
Automne
-5
Respiration (mgC.m-2.h-1, moyennes ± écarts-types) mesurée aux quatre saisons à Wimereux, en
Baie de Somme, en Baie de Seine et à Cancale.
Discussion
Flux d’O2 à l’interface eau-sédiment :
comparaison avec d’autres systèmes des
côtes de la Manche
Mesures printanières (Mars en grisé – Mai en blanc): (en intertidal)
W: Wimereux (plage très battue)
SC: Plage de Ste Cécile (Plage moins battue dans bâche)
3000
ES: Estuaire de la Canche (Sable Vaseux)
printemps
EM: Estuaire de la Canche (Vase légèrement sableuse)
été
automne
hiver
2000
2000
1000
1000
500
0
W
SC
ES
EM
DBO (µmol.m-2.h-1)
BOD (µmol m-2 h-1)
1500
0
2m
5m
Cancale
7m
2m
5m
Cherrueix
7m
Discussion
Activité photosynthétique :
comparaison avec d’autres systèmes
des côtes de la Manche
300
rETRm
250
200
BdMt
Authie
150
100
Seine
Somme
50
0
0
100
200
jours
300
Discussion
Activité photosynthétique :
comparaison avec d’autres systèmes
des côtes de la Manche
-2
-1
(mgC.m .h )
Production brute
Relation Production brute/rETR
200
180
160
140
120
100
80
60
40
20
0
0
50
100
150
rETR
200
250
Au août
Au mars
Au nov
Se août
Se mars
So août
So sept
So avril
Ca avril
Ca oct
Ca août
Ca juin
Tendance (- Cancale)
Tendance Cancale
Discussion
• Même gamme d’activité photosynthétique que les autres
systèmes intertidaux étudiés en Manche, mais la fixation de
C associée est plus faible
• Résultat confirmé par une productivité faible souvent < 0,1
mg C.mg Chla.h-1 (Résultats comparables seulement sur les
lentilles de résurgence au fond de l’Aber de Roscoff)
• Faible respiration alors que l’abondance bactérienne est
comparable à celle des autres systèmes (~ 107-108.cm-2) ;
malgré une corrélation positive significative à Cancale (r =
0,847 ; n = 7 ; p < 0,05)
Conclusion
• Système globalement peu productif et respiration
associée faible : système apparemment stressé ou limité
• Il est peu probable que le microphytobenthos, malgré des
stocks globalement importants, joue un rôle majeur pour
nourrir les suspensivores de la Baie