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Réponses d’une communauté macrobenthique méditerranéenne soumise à des apports sédimentaires allochtones naturels ou anthropiques. Rachel HERMAND. Thèse de doctorat – Spécialité « Océanographie » Université de la Méditerranée. Laboratoire d’accueil: UMR CNRS 6540 DIMAR - PowerPoint PPT Presentation
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Port Autonome de Marseille
Laboratoire d’accueil:UMR CNRS 6540 DIMARCentre d’océanologie de Marseille
Financement: Port Autonome de Marseille
Région Provence-Alpes-Côte-D'azur
Rachel HERMAND
Réponses d’une communauté macrobenthique méditerranéenne soumise à
des apports sédimentaires allochtones naturels ou anthropiques
Thèse de doctorat – Spécialité « Océanographie »Université de la Méditerranée
Port Autonome de Marseille
Contexte général
Nécessité d’outils de diagnostics
Aujourd’hui : Etat des lieux
Mesures de gestion et/ou de protection
Reflet de conditions environnementales naturellement très variables
2015 : « Bon Etat Ecologique » des milieux humides
Directive Cadre Européenne sur l’eau
Port Autonome de Marseille
Texture du sédimentGayraud et al., 2003
Pérès et Picard, 1964Thrush,1991
Les invertébrés benthiques dans l’écosystème
Darnaude et al., 2004
Maillon important des chaines trophiques et
proies d’espèces d’importance commerciale
Quantité et qualité des ressources alimentaires
Rossi, 2003Danovaro et al, 1995Fabiano et Danovaro, 1994Graf, 1992Marsh et Tenore, 1990Pearson & Rosenberg, 1978
Reflets des conditions environnementalesMultiples indices biotiques
•Vie dans le sédiment•Durée de vie•Sédentarité•Participation aux flux géochimiques
Borja, 2000Dauvin, 2006
Roberts, 1998Rosenberg, 2004....
SImboura et Zenetos, 2002
Port Autonome de Marseille
Objectifs et stratégieAméliorer nos connaissances des interactions entre les compartiments “sédiment” et “macrofaune benthique”
APPORTS SEDIMENTAIRES ANTHROPIQUESImmersion en mer
de matériaux dragués
Extension du Port de Marseille
Restauration de la communauté des clapages
Granulométrie et contamination comparables avec l’aire de dépôts (contaminants < N1 Géode)
Densité = 1,2
Aire de dépôt = 7,2 km² ; 55-65m de fond
6.106 m3 7,2.106 tImmergés en moins de 6 mois
APPORTS SEDIMENTAIRES NATURELS
Evénements climatiques
Permanents mais irréguliers
7,4.106 t de MES .an-1 (Pont et al., 2002)
Principal facteur structurant des communautés
benthiques régionales(Salen-Picard et al. 1997; Salen-Picard et
Arlhac 2002; Hermand et al. 2008)
Le Rhône (Méditerranée Nord
Occidentale)
Port Autonome de Marseille
1) Améliorer les connaissances des relations existant entre les compartiments “sédiment” et “macrofaune benthique”
2) Mettre en évidence les différentes étapes de la restauration de la communauté benthique dans les sédiments clapés et les principaux facteurs favorables à la restauration
3) Proposer aux gestionnaires une alternative à l’analyse des communautés benthiques et optimiser les futures campagnes de clapages
Objectifs
Port Autonome de Marseille
Echantillonnage et principaux paramètres suivis
13 campagnes de mars 2004 à juillet 20063 réplicats par station
PAsédiments clapés
SLT RhôneSite soumis aux apports
du Rhône
SLT FosSite témoin
Communauté macrobenthique
•Densité totale•Fréquence relative des groupes taxonomiques•Richesse & diversité taxonomique•Dynamique de population
Origine et Texture du sédiment
•Nature des minéraux argileux•Granulométrie•Porosité
Quantité et qualité de la Matière Organique Particulaire
•Carbone total, Carbone Organique et Azote•Glucides, Lipides et Protéines•Pigments chlorophylliens•Signatures isotopiques en 13C et 15N
Port Autonome de Marseille
Articulation de l’exposé•Partie 1 : La restauration de la communauté des sédiments clapés
•Les grandes étapes
•Les facteurs favorables et les recommandations aux gestionnaires
•Partie 3 : Apports sédimentaires naturels vs. apports sédimentaires anthropiques
•Comparaison avec la répartition spatiale des taxa dominants autour de l’embouchure du Rhône (Approche spatiale)
•Comparaison avec les taxa dominants après les crues du Rhône (Approche temporelle)
•Partie 2 : Peut-on « alléger » les suivis réglementaires?•Quel est le niveau de détermination taxonomique nécessaire?
•Est-il nécessaire de déterminer toutes les espèces?
•L’utilisation des indices biotiques est-elle adaptée à ce type de perturbation?
•L’utilisation des données sédimentaires comme alternative à l’analyse faunistique est-elle possible?
Port Autonome de Marseille
PARTIE I :La restauration de la communauté
des sédiments clapés
Port Autonome de Marseille
Temps de retour minimumen 1 même point :
12h
25 cm max
Vases Terrigènes Côtières
-3m à -4m
Caractéristiques des clapages
Déroulement des travaux
Rehaussement du fond jusqu’à >1m
Port Autonome de Marseille
1) Peu de modifications suite aux dragages-clapages
PA : sédiments clapésSédiments de la darse 2
Granulométrie laser
La granulométrie des sédiments
2) Pas de différence à grande échelle entre les 3 stations
SLT Fos : site témoinPA :sédiments clapésSLT Rhône : site Rhône
Port Autonome de Marseille
02.164.2
102.1ww
w
SLT Fos
PA : sédiments clapés
SLT Rhône
w (Dell'Anno et al., 2002)
= porosité
= teneur en eau (%)
Stratification plus prononcée à PA
La porosité des 4ers cm de la couche sédimentaire
Port Autonome de Marseille
BPC =C(Glucides Totaux)+ C(Lipides) + C(Protéines) = fraction labile du carbone
Quantités plus faibles à PA
Variations saisonnières parallèles entre les stations
Au niveau de la matière organique
Les grandes étapes de la restauration
Port Autonome de Marseille
•Peu de MO : limite les phénomènes de réduction (Bolam et al., 2004)
•Espace vierge (Guerra Garcia et Garcia Gomez, 2006)
•Capacité trophique élevée de la MO dans les clapages
Au niveau de la macrofaune benthique
Teneur en Azote et en Carbone organique 2ers cm de la couche sédimentaire
Capacité trophique = Protéines/Glucides
Port Autonome de Marseille
PA : Sédiments clapés
Taille ½ bouclier (mm)
Fré
qu
en
ce (
%)
Juvéniles
Sternaspis scutata
Largeur du demi-bouclier (mm)
Colonisation : adultes migrateurs ou juvéniles par dispersion des larves?
SLT Fos : Site témoin
Taille ½ bouclier (mm)
Fré
qu
en
ce (
%)
SLT Rhône : Site Rhône
Taille ½ bouclier (mm)
Fré
qu
en
ce (
%)
Port Autonome de Marseille
Diminution de la densité totale à PA jusqu’en février 2005
Evolution temporelle à l’échelle du peuplement
Port Autonome de Marseille
Evolution temporelle à l’échelle spécifique : successions d’espèces à PA
Port Autonome de Marseille
Rapprochement au cours du temps de PA vers SLT Fos
Evolution temporelle à l’échelle spécifique : similarité avec les 2 autres stations
n
i biai FF1
2abd
Distance canonique
Composition taxonomique des peuplements et
fréquence relative des taxa
Port Autonome de Marseille
Temps de restauration : dès 36 mois
Estimation du temps de restauration
Distance canonique entre PA et SLT Fos
Port Autonome de Marseille
Comparaison printemps 2004-été 2006
Début de l’étude :Printemps 2004
Fin de l’étude :Été 2006
Densité totale Rh > PA >> Fos Rh > PA> Fos
% Polychètes Rh ≈ PA > Fos Rh ≈ PA > Fos
Richesse taxonomique Rh ≈ PA > Fos PA >>Rh ≈ Fos
Equitabilité Fos >> Rh ≈ PA Fos > Rh ≈ PA
34 mois après les travaux il persistait encore des différences
Port Autonome de Marseille
Les facteurs favorables à la restauration de la communautéEt recommandations pour les futures campagnes
•Respect de la granulométrie
•Préférer une zone de clapages dans une communauté :•En « bon état »•Avec de fortes potentialités (richesse spécifique élevée, espèces à forte capacité de reproduction et de dispersion)
•Plus près du fleuve et/ou diminuer la profondeur
Choix de la zone de clapages
•Minimiser l’épaisseur du dépôt
•Maximiser le temps de retour en un même point
Modalités des clapages
Port Autonome de Marseille
PARTIE II :Optimiser les protocoles de suivis réglementaires, est-ce possible?
Port Autonome de Marseille
Détermination au niveau du genreDétermination jusqu’à l’espèce
7% de perte d’information au niveau « Genre »Dolédec et al, 2000
1) Niveau de détermination taxonomique
Port Autonome de Marseille
Moins de dix taxa ont montré des dynamiques temporelles
remarquables
2) Est-il nécessaire de déterminer l’ensemble des espèces?
Algorithme de classification desk-moyennes
(Hartigan et Wong, 1978)
Classer au sein de chaque station les taxa qui ont eu des fréquences relatives et des
variations temporelles comparables
Port Autonome de Marseille
Statut écologique à PA
Début Fin
AMBI(Borja et al,
2000) Modéré Modéré
BOPA(Dauvin et
Ruellet, 2006) Bon Modéré
BENTIX(Simboura et
Zenetos, 2002 Modéré Modéré
3) L’utilisation des indices biotiques est-elle adaptée à ce type de perturbation?
Variations temporelles
Divergence
Port Autonome de Marseille
Paramètres faunistiques :•Densité totale•Diversité (indice de Shannon)•Fréquences des espèces dominantes•Fréquences des groupes trophiques
Y a-t-il eu un ou des facteurs déterminants?
% de silts
% CO
PorositéPigments
Chlorophylliens
.....
Un descripteur unique de la communauté macrobenthique :
BENTIX
Utiliser un seul descripteur de la macrofaune pour mieux comprendre ce(s) facteur(s)
Capacité trophique
4) L’utilisation des paramètres sédimentaires comme alternative à l’analyse de la macrofaune est-elle possible?
Principe
Port Autonome de Marseille
Granulométrie
Carbone BioPolymérique
Porosité
Capacité trophique
Infl
uen
ce
déc
rois
san
te
Chlorophylle a active
Principaux résultats:paramètres faunistiques « séparés »
Meilleur ajustement : 37% de variabilité expliquée (Aricidea claudiae)
(%)
Port Autonome de Marseille
Variabilité expliquée : 26% à partir d’une combinaison « Porosité + Carbone BioPolymérique »
Principaux résultats:indice biotique
Port Autonome de Marseille
PARTIE III :Influence du Rhône vs. effets
clapages
Port Autonome de MarseilleD’après Hermand et al., 2008
Groupe A : sédimentation élevéeGroupe B : sédimentation moyenneGroupe D : sédimentation faible
Comparaison de la composition taxonomique avec la distribution spatiale des taxa par rapport au Rhône
Répartition des taxa autour de l’embouchure du Rhône :indicatrices du taux de sédimentation
Port Autonome de Marseille
0
10
20
30
40
50
SLT Fos PA SLT Rhône
Fré
qu
ence
rel
ativ
e (%
)Groupe A
Groupe B
Groupe D
Fin de l’étudeDistribution de ces groupes à SLT Fos et SLT Rhône
0
10
20
30
40
50
SLT Fos PA SLT Rhône
Fré
qu
ence
rel
ativ
e (%
)
Groupe A
Groupe B
Groupe D
Début de l’étude
Port Autonome de Marseille
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
3500
jan
v
févr
ma
r
avr
il
ma
i
juin
juill
ao
û
sep
oct
no
v
dé
c
ME
S (
103 t)
D’après Pont, 2002
Apports de MES selon les types de crues
Crue générale10,2*106 t 24 jours
Crue méridionale
3,7*106 t en 9 jours
Successions de crues océaniques
9,1*106 t
181 jours
1994 1995
Comparaison avec la composition taxonomique après les crues du Rhône
Port Autonome de Marseille
Crues méridionales et généralesSLT Rhône mai et novembre 1994
Crues OcéaniquesSLT Rhône juillet 1995
Sédiments clapés de PAPrintemps 2004
Cossura sp.
Laonice cirrata
Sternaspis scutata
32 à 41 autres espèces
Taxa dominants après les clapages comparables avec ceux « post-crues océaniques »
Taxa dominants après les crues
Comparaison de la composition taxonomique après les crues du Rhône
Port Autonome de Marseille
CONCLUSIONS&
PERSPECTIVES
Port Autonome de Marseille
Conclusions
Perturbation dont les effets à moyen terme restent limités
L’immersion en mer de déblais de dragages non contaminés
1. Plusieurs facteurs déterminants difficiles à hiérarchiser
2. Texture sédimentaire > quantité et de la qualité de la matière organique
3. Problème du choix des paramètres environnementaux dans les suivis
Facteur(s) déterminant(s) dans la distribution des
communautés benthiques
Allègement des suivis réglementaires?
Oui mais :
•Macrofaune toujours nécessaire•Calibration nécessaire des indices
biotiques
Les crues des fleuves peuvent-elles être ressenties par les communautés
comme des perturbations?
Apports sédimentaires naturels vs. apports sédimentaires
anthropiques
Restauration du milieuProblème de la définition de la
restauration
Port Autonome de Marseille
Perspectives
1. Suivi à « très long terme » d’aires de clapages :
Déterminer le moment de restaurationObserver l’évolution lors d’immersions répétées sur un même site
2. Intégrer la dimension verticale à la fois dans les paramètres sédimentaires et faunistiques
3. Tester l’impact de la porosité du sédiment
4. Tester l’applicabilité d’autres indices biotiques face à ce type de perturbation ou en adapter un à partir des espèces indicatrices locales
5. Compléter les données physiologiques et comportementales des différentes espèces
6. Valider les relations établies sur d’autres jeux de données
Protocole « normalisé » destiné aux gestionnaires d’installations portuaires :
•Phase de travaux•Suivi réglementaire
Applications directes
Etudes complémentaires
Port Autonome de Marseille
Avec tous mes remerciements à toutes celles et tous ceux qui se sont investis à mes cotés