Etudes faites sur le milieu marin

 Etudes faites sur le milieu marin

Zostera marina espèce ingénieur par son influence sur les assemblages benthiques

Les herbiers à Zostera marina ont depuis longtemps fait l’objet de nombreuses études en raison de leur impact sur l’abondance et la diversité des communautés benthiques qui s’y rattachent. Boström et Bonsdorff (1997) ont en effet montré que l’abondance et la diversité faunistique au sein des patches à Zostera marina était plus élevées que sur des patches à substrat nu. Les milieux colonisés par Zostera marina présentent : un habitat à plus forte complexité, une plus grande disponibilité de nourriture, une plus grande variété organique, un courant atténué, des sédiments fins, un meilleur abris, moins de prédation, moins de compétition, une augmentation du dépôt sédimentaire, une meilleur stabilité des sédiments. Il n’existe pourtant pas d’assemblage faunistique associé à cette espèce, les espèces dominantes étant très variables selon les stations étudiées. Les habitats à Zostera marina développent ainsi plus de niches écologiques potentielles, la densité de la végétation altère l’hydrodynamisme environnent causant une augmentation des dépôts de matières organiques, ceux-ci constituant une ressource importante de nourritures (Peterson et al. 1984), et une augmentation de la production en oxygène. Les environnements à substrats nus sont soumis aux mêmes mécanismes physiques et biologiques (Bonsdorff et Blomqvist, 1993), mais ces mécanismes sont souvent contrebalancés par l’homogénéité de l’environnement. Les études de Bowden (2001) sur l’influence de la taille des patchs et la position au sein de ceux-ci sur la composition faunistique, ont montré que la taille des patches et la zone d’échantillonnage (bordure ou centre du patch) jouaient un rôle mineur dans la variabilité des assemblages : « il n’existe pas de corrélation évidente entre les paramètres d’assemblage et les mesures de biomasse des racines_rhizomes (cette mesure suggère des variations dans les surfaces échantillonnées à l’échelle de l’individu plutôt que sur l’ensemble du patch), il semble improbable que l’hypothèse de répartition au hasard soit applicable. » En revanche l’édaphisme (essentiellement granulométrique) semble jouer un rôle prépondérant dans la composition macrofaunique des assemblages benthiques relatifs aux herbiers à Z. marina : « il existe une corrélation significative entre les variables des assemblages et les sédiments fins (particule <63 μm)… la proportion de sédiments fins aurait une influence sur la composition des assemblages faunistiques.» En effet, Fonseca et al. (1984) ont montré que l’accumulation de sédiments fins au niveau des parterres d’algues était une conséquence de la diminution du niveau de perturbation au sein des patches en raison des propriétés physiques des algues submergées.

Influence des algues sur la sédimentation

Diverses études ont été menées pour comprendre comment les propriétés physiques des algues pouvaient avoir une incidence sur leur environnement. Pour étudier en quoi la couche formée par les bancs de Z. marina pouvait avoir une influence sur le courant et la sédimentation, Fonseca et al. (1982) utilisent un canal hydraulique à circuit fermé. Les tests ont été pratiqués sur des densités variables de plantes (400, 1000 et 1600 pousses par m²) et sur des courants de divers puissances (5, 15, 25 et 40 cm. s-1 ) similaires à ceux rencontrés en conditions réelles. La vitesse du courant au sein des diverses canopées a été mesurée en trois points : (i) le plus près possible de la surface, (ii) à l’interface apparente entre les Zostères et la colonne d’eau et, (iii) 2 cm au-dessus du fond. Les résultats ont montré qu’il existait une corrélation entre la densité de plantes et la réduction du courant. Le courant diminue sous la surface de la canopée mais il est en revanche perturbé et plus fort au-dessus de la surface de la canopée lorsque la colonne d’eau est faible. Ces recherches ont confirmé celles de Ginsberg & Lowenstam (1958) qui montrèrent que les canopées d’algues développaient un «léger semi mouvement de couche» augmentant le dépôt des particules fines. Ainsi, lorsque la vitesse du courant est diminuée du fait de la résistance de la canopée formée par les algues, la capacité de transport des sédiments est elle aussi diminuée. Les sédiments en suspension ou sous saltation entreront à l’intérieur de la prairie ; seront déposés en premiers, les particules de grosse taille, puis progressivement se déposeront celles de classes de tailles plus petites en même temps que diminuera la vitesse du courant. Ainsi, en présence d’une prairie, le pourcentage des particules de tailles grossières diminu dans la colonne d’eau. De plus, dans un environnement prairial, la matrice sédimentaire est consolidée ; lorsque les frondes se détachent, meurent et se déposent sur le fond, elles forment un tapis protecteur, et sont ellesmêmes un apport en matières organiques augmentant ainsi l’abondance faunistique et favorisant la protection des larves (Ginsberg & Lowenstam, 1958).Enfin, lorsque les frondes sont courbées par le courant, elles s’entremêlent, formant ainsi une barrière dense. Cette barrière redirige visiblement le courant vers la surface se qui diminue le dépôt possible des sédiments tout en protégeant des frottements le complexe racines-rhizomes (Scoffin, 1970 dans Fonseca, 1982).

Il existe aussi une relation entre la vitesse de l’eau et les nutriments à disposition pour les algues. La concentration en nutriments étant à son tour corrélée au taux d’assimilation par les algues. Thomas et al. (2000) ont voulu étudier les corrélations pouvant exister entre la vitesse du courant et la morphologie de la canopée sur l’assimilation de l’ammonium par deux espèces d’algues marines (Halodule wrightii et Thalassia testudinum). Les tests d’assimilation ont été effectués par l’intermédiaire d’un canal hydraulique de terrain permettant des mesures, sous différentes conditions de vitesse de courant (indépendamment de celles du milieu), de l’assimilation d’ammonium par les communautés en place et en condition naturelle. Le canal de terrain (2,4 x 1,2 x 0,8 m) est intéressant car il est posé en milieu naturel, il isole une portion d’une communauté (5,2 m² de benthos) et il est équipé d’un petit moteur créant un courant artificiel constant et unidirectionnel. L’eau à la sortie du canal est régulièrement pompée et une analyse des diverses concentrations est effectuée. Les résultats ont été comparés avec ceux estimés par des calcules empiriques dérivés d’équations pour vérifier si l’assimilation d’ammonium est physiquement limité et si ces équations peuvent être utilisées pour prédire le taux de nutriments captés par ces communautés complexes. L’approche empirique consiste à prendre en compte les relations existant entre la topographie de la surface étudiée, la rugosité, et le transport chimique, ceux-ci sont des paramètres non biotiques qui ont déjà fait l’objet de nombreuses recherches (Bilger et Atkinson, 1992, Kays et Crawford 1993 dans Thomas et al, 2000). Ces recherches ont montré qu’il existait une relation de proportionnalité entre le transport des particules chimiques dissoutes sur une surface plane (T donné en mol.m-2 .s-1 ) et l’indice de Stanton (décrit la capacité d’une surface à libérer des substances chimique) associée à la vitesse d’un volume d’eau, et au gradient de concentration chimique au sein de l’appareil :
T=StUb (Cb-Cw)

Où St est l’indice de Stanton, Ub est la vitesse de l’eau, Cb est la concentration chimique dans le volume d’eau, et Cw est la concentration adjacente à la paroi. Les résultats ont montré qu’il existait une similitude entre les mesures effectuées et les prédictions de l’indice de Stanton (calculé en utilisant les mesures de coefficients de friction). Il apparaît alors que les algues affectent les caractéristiques du courant au-dessus de la communauté et joue un rôle important dans l’assimilation de l’ammonium par les communautés.

En définitive, les algues jouent ainsi un rôle d’espèce ingénieurs en conditionnant les habitats, et en changeant le modèle de courant à l’intérieur de la communauté. De plus la précédente étude montre que, le coefficient de friction peut être considéré comme un outil de mesure de l’impacte d’un ingénieur d’écosystème (selon la définition de Jones et al. 1997) sur la communauté qu’il influence.

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Table des matières

Introduction
I. Etudes faites sur le milieu marin
A. Zostera marina espèce ingénieur par son influence sur les assemblages benthiques
B. Influence des algues sur la sédimentation
II. Etudes faites sur le milieu dulçaquicole
A. Milieu environnemental
1. Condition de vie des macrophytes
2. Transport sédimentaire
B. Influence des macrophytes sur leur environnement
Etudes faites sur les lacs
III. Etudes faites en eaux courantes
A. Modélisation
B. Protocole personnel
Conclusion

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