Les herbiers de phanérogames marines : intérêt, fonctionnalité, écologie et biologie Isabelle Auby, Martin Plus Séminaire RSL - macrophytes, Montpellier 14 avril 2011 Biologie, écologie, caractéristiques remarquables Séminaire RSL - macrophytes, Montpellier 14 avril 2011 Biologie, écologie, caractéristiques remarquables ➢ Plantes à fleurs : capables de reproduction sexuée, de colonisation à partir de graines ➢ Croissance végétative par allongement des rhizomes et production de clones ➢ Forte tolérance aux variations du milieu (salinité, température, turbidité) ➢ Pompage de nutriments à la fois dans la colonne d'eau et dans le sédiment, dotées de capacité de conservation et de réallocations des ressources Séminaire RSL - macrophytes, Montpellier 14 avril 2011 Biologie, écologie, caractéristiques remarquables ➢ Production très importante : Rôle écologique important, base d'écosystèmes comptant parmis les plus productifs du monde (500-1000 gC.m-2.an-1) Biomasses (gPS/m²) Production (gPS/m²/j) Forêts tropicales 45 000 5.2 Whittaker (1975) Cultures 1 000 1.8 Whittaker (1975) Savannes 4 000 2.4 Whittaker (1975) 2.7 Lugo et al. (1988) Whittaker (1975), Crossland et al. (1991) Mangroves Références Récifs coralliens 2 000 0.8 Phytoplancton 9.2 0.35 Macroalgues 40.7 1.0 Cebrián & Duarte (1994), Charpy-Robaud & Sournia (1990) Phanérogames marines 461 2.7 Duarte & Chiscano (1999) Cebrián & Duarte (1994) In Seagrass ecology, Hemminga & Duarte (2000) Séminaire RSL - macrophytes, Montpellier 14 avril 2011 Les espèces présentes dans les lagunes méditerranéennes Potamogeton pectinatus faible salinité (2-12) Ruppia cirrhosa salinité moyenne ou élevée (2-40) Zostera noltii Zostera marina (5-40) (10-40) Séminaire RSL - macrophytes, Montpellier 14 avril 2011 Exemple de l'étang du Vaccarès – Zostera noltii Charpentier et al. (2005) : salinité - turbidité ➢ Crue du Rhône durant l'hiver 1993-1994, puis pluviométie importante durant les années suivantes ➢ minimum de salinité (4 en 1997) Ré-augmentation de la salinité à partir de 1997 Séminaire RSL - macrophytes, Montpellier 14 avril 2011 Exemple de l'étang du Vaccarès – Zostera noltii ➢ Disparition quasi-totale des herbiers de zostères naines ➢ Pas de remplacement par P. pectinatus ou R. cirrhosa pourtant présentes dans des étangs voisins et dans le Vaccarès dans les années 1960-70 ➢ Recolonisation progressive des zones où les zostères avaient disparu ➢ En 2003, les 3 espèces cohabitaient (en plus de 2 Charophytes absentes avant 1996) Séminaire RSL - macrophytes, Montpellier 14 avril 2011 6 index de couverture: 0, <5%, 5–25%, 25–50%, 50–75%, >75% Exemple de l'étang de Thau – Zostera marina Plus et al. (2003) : Crise anoxique Malaïgue du 24 au 27 août 1997 Photo J.-M. Deslous-Paoli Disparition totale des macrophytes de la zone touchée : Z. marina, Gracilaria spp., Alsidium coralinum, Ulva spp., codium fragile ... Séminaire RSL - macrophytes, Montpellier 14 avril 2011 Photo J.-M. Deslous-Paoli Exemple de l'étang de Thau – Zostera marina ➢ Recolonisation rapide des zones impactées par germination des la banque de graine du sédiment ➢ Taux de survie des jeunes plants important (79%) ➢ 2 phases : 1) recrutement de nouvelles pousses 2) croissance en longueur des feuilles ➢ Pas d'inflorescence durant la première année de recolonisation Séminaire RSL - macrophytes, Montpellier 14 avril 2011 Intérêts des herbiers de phanérogames ➢ Assimilation des nutriments dans une biomasse peu labile ➢ Oxygénation des eaux et des sédiments Flux nets d'O2 (mg/m²/h) Référence Z. noltii (Arcachon) 960 Welsh et al. (2000) Z. noltii (Thau) 670 Plus et al. (2001) Z. marina (Chesapeake) 452 Murray & Wetzel (1987) ➢ Source de nourriture, base de la chaîne trophique ➢ Habitat pour les bactéries, les invertébrés et les poissons Séminaire RSL - macrophytes, Montpellier 14 avril 2011 Intérêts des herbiers de phanérogames ➢ Stabilisation du sédiment, limitant la remise en suspension des particules fines et favorisant la transparence de l'eau ➢ Atténuation des vagues ➢ Protection du trait de côte ➢ Puits de carbone pour l'atmosphère (3-182 gC/m²/an) : en moyenne 10% de la production annuelle (non négligeable à l'échelle de la biosphère; 0.08 PgC/an) Séminaire RSL - macrophytes, Montpellier 14 avril 2011 Un compartiment « tampon » pour les nutriments des lagunes Séminaire RSL - macrophytes, Montpellier 14 avril 2011 Les phanérogames marines : source de nourriture Oiseaux : consommateurs de plantes vivantes Fuligule milouin Cygne tuberculé Foulque macroule Nette rousse Canard chipeau Canard siffleur Séminaire RSL - macrophytes, Montpellier 14 avril 2011 Les phanérogames marines : source de nourriture Autres consommateurs de plantes vivantes, dégradées ou d’épiphytes Crustacés : Idotées Echinodermes : Oursins Poissons : Hippocampe Annélides : oligochètes Mollusques : Gibbules - Hydrobies Séminaire RSL - macrophytes, Montpellier 14 avril 2011 Le développement d'un biotope associé La présence d’herbiers favorise : ● La diversité et l’abondance de la faune aquatique (y compris des espèces pêchées) : ● ➢ abri contre les prédateurs, ➢ accroissement de l’hétérogénéité spatiale de l’habitat, ➢ oxygénation de la rhizosphère La diversité et l’abondance d'une flore epiphyte composée de macroalgues, de microalgues et de bactéries phototrophes. Ces épiphytes utilisent le limbe des feuilles comme substrat physique et profitent des substances carbonées et azotées excrétées par les plantes Séminaire RSL - macrophytes, Montpellier 14 avril 2011 Les phanérogames marines : stabilisatrices du sédiment En réduisant les contraintes hydrodynamiques qui s’appliquent au niveau des sédiments qu’ils colonisent, les herbiers interviennent en tant que stabilisateurs de leur substrat, limitant les effets de l’agitation de l’eau sur le taux de remise en suspension des particules fines. Thèse F. Ganthy (pers. com.) Séminaire RSL - macrophytes, Montpellier 14 avril 2011 Les phanérogames marines : stabilisatrices du sédiment Sédiment nu Zostères Séminaire RSL - macrophytes, Montpellier 14 avril 2011 Les phanérogames marines : stabilisatrices du sédiment Sédiment nu Zostères La présence de Phanérogames favorise ainsi indirectement la transparence de l’eau et, de ce fait, la production primaire globale des étangs Séminaire RSL - macrophytes, Montpellier 14 avril 2011 Principaux facteurs de dégradation des herbiers Facteur Causes anthropiques Eutrophisation (blooms de micro et Epandages d’engrais sur le bassin macroalgues opportunistes) versant, rejet eaux usées Destruction mécanique Pêche à pied - Pêche à la drague Tempêtes Ancrages et hélices des bateaux Broutage par les herbivores Modifications bathymétriques Dragages, réensablement Comblement, érosion Diminution de l’éclairement Remise en suspension des Fortes dessalures (crues des particules fines par dragages fleuves côtiers) Agitation de l’eau due à la navigation Teneurs en herbicides préjudiciables Epandages sur le bassin versant à la survie/croissance (agricoles et non agricoles) Peintures anti-salissures Séminaire RSL - macrophytes, Montpellier 14 avril 2011 Causes naturelles La présence d'herbiers, un indicateur de la qualité du milieu “The health status of seagrass beds is considered as a bio-indicator of the quality of tidal ecosystems” Duarte (1999) hautement anthropisé vierge Un des éléments d'appréciation de l'état écologique d'une masse d'eau Séminaire RSL - macrophytes, Montpellier 14 avril 2011 La présence d'herbiers, un indicateur de la qualité du milieu La directive européenne cadre sur l'eau ... Etat chimique Etat physico-chimique Macroalgues Etat écologique Etat biologique Angiospermes Phytoplancton Etat hydro-morphologique Benthos Poissons ... quels sont les critères retenus pour qualifier l'état des herbiers ? Séminaire RSL - macrophytes, Montpellier 14 avril 2011 La présence d'herbiers, un indicateur de la qualité du milieu ... cela dépend des sites et des espèces ! pour les zostères en Manche & Atlantique, 3 métriques sont retenues : ➢ Composition taxinomique : évolution du nombre d’espèces au cours du temps (2 espèces prises en compte, Z. noltii et Z. marina) ➢ Densité des herbiers (abondance, biomasse ou ... tous les ans recouvrement) : état de la densité actuelle par rapport à la plus grande densité historique connue ➢ Extension spatiale de l’herbier : état de l’extension actuelle par rapport à la plus grande extension historique connue (post épidémie des années 1930 qui décima Z. marina). Séminaire RSL - macrophytes, Montpellier 14 avril 2011 ... tous les 6 ans La présence d'herbiers, un indicateur de la qualité du milieu À titre d'exemple ... Séminaire RSL - macrophytes, Montpellier 14 avril 2011 La valeur économique des herbiers de phanérogames marines A Dollar value on seagrasses ... Unsworth & Cullen (2010) Séminaire RSL - macrophytes, Montpellier 14 avril 2011 La valeur économique des herbiers de phanérogames marines Séminaire RSL - macrophytes, Montpellier 14 avril 2011 Séminaire RSL - macrophytes, Montpellier 14 avril 2011