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Espèces de mangroves de Madagascar
Du point de vue floristique, les mangroves malgaches font partie des mangroves orientales réparties le long des rivages de l’Océan Pacifique et de l’Océan Indien et qui sont floristiquement plus riches que les mangroves occidentales des rivages de l’Océan Atlantique (Jeannoda et Roger, 2008). Huit espèces sont recensées à Madagascar, réparties dans six familles. La famille des RHIZOPHORACEAE prédomine avec trois espèces, les autres familles sont représentées par une seule espèce. La famille des RHIZOPHORACEAE est représentée par les genres Rhizophora, Ceriops et Bruguiera. La famille des COMBRETACEAE, proche de la précédente, par les genres Lumnitzera. Elle se trouve surtout à la périphérie de la mangrove au contact de la terre ferme. A la famille des SONNERATIACEAE, également proches des RHIZOPHORACEAE, appartiennent les Sonneratia. Aux AVICENNIACEAE, appartiennent l’espèce Avicennia marina. Les familles des MELIACEAE et des STERCULIACEAE sont aussi représentées avec une seule espèce chacune, respectivement Xylocarpus granatum et Heritiera littoralis (Andriamalala, 2007; Rajoelina, 2012).
Apport sédimentaire dans les mangroves
La sédimentation fait référence à la déposition de sédiments inorganiques et matière organique sur la surface du sol (Cf. Annexe 3). La matière déposée peut être allochtone (dérivé de l’extérieur de la région du manglier) ou autochtone (créé dans la région du manglier). La matière allochtone peut être une matière terrigène apportée vers le bas par les rivières; un produit biologique, comme le sable corail produit des écosystèmes du récif corallien proches; ou un précipité comme le carbonate de calcium solide qui peut être des précipités du carbonate dissous dans l’eau, et les boues oléo-calcaire. Tel sédiment peut être porté le long de la côte (transport de long des rivages), ou déposé sur le large par les vagues et le processus de marée, en particulier dans les systèmes macrotidal (ou avec une grande gamme de marée). Les grandes quantités de matière peuvent aussi être amenées pendant les tempêtes de haute magnitude ou événements du tsunami (Ellison, 2009 in McIvor et al., 2013). La matière autochtone, (comme la litière de la feuille, les petites branches mortes, les branches et les racines de la végétation du manglier) grandit sur la surface du sédiment. Ces matières peuvent être incorporées dans le sol par les détritivores comme les crabes, ou soit enterrées sous sédiments déposés (McIvor et al., 2013).
Le taux de sédimentation est mesuré par le « radiotracers ». Et en une courte durée, cette dimension est donnée par les changements relatifs du niveau de la mer, montrant en effet un modèle de sédimentation nette. Vu principalement aux méthodes différentes et aux différences climatiques régionales, les taux varient largement, de <1 mm à plus de quelques centimètres par année. Ces taux de sédimentation paraissent être plus hauts dans les mangliers à dominance des rivières. Les taux de l’accumulation les plus bas se produisent plus souvent dans les mangroves périphériques qui encadrent des baies ouvertes et des estuaires dans les tropiques secs (Alongi, 2009).
Sur des décennies et des siècles, le changement côtier est très dynamique, surtout dans les tropiques humides. Il est possible que les sédiments déposés rapidement dans une forêt du manglier soient érodés et transportés en amont d’une autre position du manglier. Le modèle de développement des mangliers et rivages est lié attentivement. Le développement d’une banque de la boue est la première phase du cycle, d’où la colonisation des propagules du manglier prend place quand la banque s’est stabilisée au-dessus de niveau moyen de la mer, et sujet aux cycles d’immersion et d’émergence de la marée. Avec le temps, ces pionniers grandissent dans une jeune forêt. Le développement de la position prend place dans cette compétition d’espace et a comme principaux rôles de changer les compositions spécifiques, la dimension de structure et la densité. Une phase d’érosion peut se produire à toute étape de développement, par exemple, dû à des tempêtes ou des variations de décharge de rivière. Cela est suivi par une phase d’accroissement de sédiment qui est remobilisé par l’érosion, transporté et finalement redéposé dans une région où les marées et les courants ont permis le règlement et la stabilisation d’une nouvelle banque de boue colonisée par les mangliers (Alongi, 2009).
La sédimentation peut être mesurée sur une période d’heures ou jours ; pendant que l’accrétion sur des mois ou des années, quand la matière déposée est liée plus fermement en place. L’agglutination de matière déposée dépendra de l’augmentation de racines près de surfaces dans la matière récemment déposée, de la formation de tapis microbien et les couches mucilagineuses (algue filamenteux) qui conservent et arrangent la matière en place (McIvor et al., 2013).
Les mangroves soutiennent un taux de sédimentation important, bien que le taux soit hautement variable en fonction de la géomorphologie et de l’hydrodynamisme du milieu (McKee et al., 2007 in Leopold, 2012). Par les conditions d’anaérobiose, le temps de turnover du carbone de ces sols est lent, de l’ordre de 500 ans. Ces paramètres soulignent l’importance de ces zones humides dans le stockage du carbone en permettant un fort taux d’accumulation de carbone dans les sédiments (Leopold, 2012).
La quantité de matière organique stockée dans le sol varie selon la profondeur du sol pour chaque site
La séquence du sol de mangrove, c’est-à-dire la disposition des horizons dans la profondeur du sol peut se différencier selon le type du sol d’une part et de l’espèce floristique (Vieilfon, 1967) (par la profondeur de la racine, d’accumulation des litières) d’autre part. Cette variation est qualifiée de verticale. Pour les mangroves, le système racinaire est situé dans les 20 à 40 premiers cm de sédiment (Leopold, 2012). La chute de litière et la production racinaire représentent la plus grande source de carbone organique dans les sédiments de mangrove (Alongi et al., 1998). Pourtant, certaines espèces de mangrove possèdent des racines qui, généralement, ne pénètrent pas profondément au sein du substrat anoxique (Leopold 2012). Et sur quel niveau de profondeur le taux de carbones organiques varie-il? Cette variation de profondeur est-elle la même dans les trois sites d’études?
H3: Par l’apport sédimentaire, la géomorphologie du littoral a une influence sur le stock de carbone.
En effet, par leur position à l’interface entre la terre et la mer, les mangroves reçoivent des apports de matière terrigène des écosystèmes terrestres adjacents ainsi que des apports marins des écosystèmes côtiers et océaniques (Bouillon et al., 2008b ; Kristensen et al., 2008b). Les sédiments de mangrove représentent de grands stocks de matière organique (Donato et al., 2011) qui peuvent s’accumuler sur plusieurs mètres d’épaisseur, notamment sous forme de matière organique réfractaire lignifiée et humifiée. Les mangroves favorisent la sédimentation: 0,5- 20 mm/an. (Charles, 2010). Le pourcentage de carbone stocké dépend donc des sédiments apportés par les marées. Sur la façade occidentale de Madagascar, l’ampleur de la marée est maximale dans le Nord-Ouest et décroît régulièrement vers le Sud : 4,5 m à l’Ouest de Majunga et 3,2 m à Tuléar (Iltis, 1997). Les variations spatiales de l’élévation relative du niveau de la mer ont-t-elles une influence sur les taux d’accumulation du carbone dans le sol? Le stock de carbone diffère-t-il selon les différents faciès (océanique, ripicole, intérieur, bassin, à dominance des marées, à dominance de rivière) dans chaque station dans les sites?
Description des sites et situation géographique
Les deux baies Ambaro et Ambanja font toutes parties de la Région DIANA. Plus précisément, la zone d’étude se trouve dans les Districts d’Ambilobe et Ambanja et dans les Communes de Maherivaratra, Antsakoamanondro et Ambalahonko. Le site comprend une partie marine et terrestre centrées sur la latitude 13°26′0″ Sud, longitude 48°30′0″ Est. Les deux baies ont une superficie de mangrove de 26 000 ha (Jones, et al., 2014). La zone d’étude est dominée par un climat tropical subhumide caractérisé par une saison sèche et fraîche, du mai en octobre, et une saison pluvieuse et chaude, de novembre à avril, illustré par la figure ci-dessous. La pluviométrie est d’environ 2 171 mm, répartie sur 130 jours. La quantité mensuelle maximale de pluie est enregistrée au mois de janvier de 503,7 mm et la minimale de 34,6 mm au mois de juillet avec une température moyenne annuelle de 26,56 °C (Rasolofo, 2011). La gamme de marée semi-journalière change entre les maximums de 3 à 3,50 m.
Baie de Mahajamba
La baie de Mahajamba se localise dans la région BOENY, et se situe dans les District de Boriziny et Mahajanga II réparties dans les Communes de Mariarano, Andranoboka, Mahajamba_usine, Tsinjomitondraka et Tsiningia. Elle se trouve à la latitude 15°24′27″ Sud, longitude 47°05′13″ Est. Cette baie se repère à la convergence de deux fleuves Sofia et Mahajamba. La mangrove de cette zone présente une supérieure dynamique de croissance puisqu’elle est passée de 42 000 ha en 2006 (Guillet et al., 2008) à 47 000 ha en 2011 (Rasolofo, 2011). Elle est qualifiée comme le plus grand écosystème de palétuvier de Madagascar en représentant environ 10% du total des mangroves malgaches (Marc et al, 2010 in Haingonirina, 2014). Les précipitations annuelles moyennes sont approximativement de 1 200 mm et tombent dans la plupart du temps à partir de novembre à avril, et les restes du mois sont dominés par un climat chaud et sec avec une précipitation faible, selon le courbe ci-dessous. La baie est une plaine de marée et inondée deux fois par jour avec une amplitude de marée de 1,5 à 3 m (4 à 4,5 m pendant la marée de ressort) et de moyenne salinité d’eau de surface de 25 à 45 pour mille.
Choix des sites de mangrove, choix des plots et inventaire de la biomasse et du sol
Les travaux de terrains et l’acquisition des données ont été faits par Blue ventures, au cours desquels un inventaire de biomasse (Cf. Annexe 5) et des échantillons des carottes du sol (Cf. Annexe 6) ont été récoltés. Ils ont été pris dans les 3 sites d’étude. Ces activités ont été effectuées en avril, mai et septembre 2012 pour les baies d’Ambaro-Ambanja, en août 2012 pour la baie de Mahajamba et en novembre 2014, août et septembre 2015 pour la baie des Assassins. Les nombres des échantillons de parcelle sont respectivement 82, 59 et 61 dans les baies d’Ambaro-Ambanja, de Mahajamba et des Assassins.
L’inventaire de la biomasse a été fait à l’intérieur des parcelles représentatives du site avec une délimitation de 10 m x 10 m ou 20 m x 20 m (pour considérer la variabilité écologique). Dans chaque parcelle, sur les arbres supérieurs à 5 cm de diamètre, les données collectées (Jones et al., 2014) se sont rapportées sur la dominance des espèces (dominant, secondaire, tertiaire), la taille (petite, intermédiaire, large), la couverture de la canopée (ouverte, fermée), la superficie en hectare de la composition floristique (arbre mort ou vivant), les diamètres à hauteur de poitrine (DHP) ou 1,30 m, le taux de biomasse vivant (mg/ha), le taux de biomasse mort (mg/ha), le taux de carbone dans les biomasses vivant et mort. Dans 5 m x 5 m (ou 10 m x 10 m suivant la délimitation) à l’intérieur de chaque parcelle, tous les arbres inférieurs à 5 cm de diamètre ont été mesurés pour connaitre la présence de la régénération des espèces (régénération primaire ou secondaire).
Stock de COS dans les mangroves des trois sites
Le test de Kruskall-Wallis a exposé une distinction entre les valeurs des stocks de carbones en fonction de la classe de couverture et fonction des trois sites.
Par rapport au site, les stocks de COS peuvent se classer en trois groupes bien distincts. Le stock de carbone dans la baie des Assassins est le plus significatif avec un taux moyen de 358,02 MgC/ha, suivi des baies d’Ambaro-Ambanja en un taux moyen de 267,83 MgC/ha et de Mahajamba de 196,23 MgC/ha.
Par rapport à la couverture, les COS dans les parcelles dégradées (COSμ=371,51 MgC/ha) sont les plus élevés, dont le maximum de COS se trouvant dans ces mêmes parcelles est dans la baie des Assassins (COSμ= 482,2MgC/ha). Ce stock est suivi par celui des mangroves à canopée fermée 1 (COSμ=292,13MgC/ha) plus marqué dans la baie des Assassins (COSμ=381,02 MgC/ha). Et pour la canopée ouverte 1, le COS est le plus faible (COSμ=220,51 MgC/ha).
Variation de stock de carbone suivant la dominance spécifique dans chaque site
Le test de Kruskal-Wallis a confirmé une variation du stock de carbone organique en fonction de la dominance des espèces (p value < 0,0001 et alpha: 0,05). Aucun groupe significatif (tous A) n’a été distingué mais la variation en fonction de la dominance spécifique est confirmée.
D’après le test ACM, dans ces sites d’étude, une différence de stocks de carbone est perçue à chaque espèce. Les stocks de carbone sont groupés par taux faible (COS1= 33,25-180,14MgC/ha), moyen (COS2= 180,14-258,19MgC/ha) et élevé (COS3= 258,19-762,0527542 MgC/ha).
Les mangroves de la baie des Assassins sont marquées par la dominance de Ceriops tagal (70,5%) et le stock de carbone élevé. Pour le cas de baies d’Ambaro-Ambanja, la composition floristique est dominée par le Rhizophora mucronata (38,4%) et Ceriops tagal (37%) et le COS est qualifié de moyen. Et celle de la baie de Mahajamba est prédominée par l’Avicenia marina (52,5%) et le COS faible. Pour les peuplements mixtes le COS a un taux moyen vue la diversité des espèces qui peuvent exister dans ces parcelles.
Pour la baie des Assassins, c’est la forêt à dominance de Bruguiera gymnorrhiza qui stocke plus de carbone organique (COSμ=442,04MgC/ha), tandis que pour la baie de Mahajamba celle Rhizophora mucronata (COSμ=340,17MgC/ha), et celle de Ceriops tagal (COSμ=293,06MgC/ha) pour les baies d’Ambaro-Ambanja.
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Table des matières
METHODOLOGIE DE TRAVAIL
1. Etat de connaissances
1.1. Généralité sur les mangroves
1.1.1. Description des mangroves
1.1.2. Rôle des mangroves
1.1.3. Répartition des mangroves
1.1.4. Espèces de mangroves de Madagascar
1.1.5. Particularité des mangroves
1.2. Apport sédimentaire dans les mangroves
1.3. Caractéristiques physiques de la partie Ouest de Madagascar
1.3.1. Climatologie
1.3.2. Hydrodynamique
1.3.3. Géomorphologie
1.4. Les différentes méthodes pour l’évaluation de stock de COS sous mangrove
2. Problématique et hypothèses
2.1. Problématique
2.2. Hypothèses
3. Caractéristique de la zone d’étude
3.1. Choix des sites
3.2. Localisation des zones d’étude
3.3. Description des sites et situation géographique
3.3.1. Baies d’Ambaro-Ambanja
3.3.2. Baie de Mahajamba
3.3.3. Baie des Assassins
4. Matériels et méthodes
4.1. Description et traitement des données cartographiques
4.2. Collecte des données sur terrain
4.2.1. Choix des sites de mangrove, choix des plots et inventaire de la biomasse et du sol 19
4.2.2. Détermination de la géomorphologie et de la fréquence d’inondation du site 22
4.3. Travaux de laboratoire et détermination des stocks de COS par LOI
4.4. Méthode d’analyses et traitements statistiques
4.5. Extension spatiale des résultats
4.6. Démarche méthodologique
5. Cadre opératoire
RESULTATS ET INTERPRETATIONS
1. Classification des mangroves des trois sites
2. Stock de COS dans les mangroves des trois sites
3. Relation entre composition spécifique, système racinaire et stock de COS
3.1. Variation de stock de carbone suivant la dominance spécifique dans chaque site
3.2. Stock de COS suivant le système racinaire
4. Relation entre profondeur du sol et stock de COS
4.1. Test statistique
4.2. Représentation cartographique
5. Relation entre géomorphologie et stock de COS
DISCUSSIONS ET RECOMMANDATIONS
1. Discussions au niveau méthodologique
2. Discussions sur les résultats
2.1. Sur la classification des mangroves
2.2. Sur le stock de COS dans les mangroves des trois sites
2.3. Sur la relation entre la composition spécifique, le système racinaire et le stock de COS .
2.4. Sur la relation entre la profondeur du sol et le stock de COS
2.4.1. Sur les résultats des tests statistiques
2.4.2. Sur la représentation cartographique
2.5. Sur la relation entre la géomorphologie et le stock de COS
3. Vérification des hypothèses
3.1. Hypothèse 1: Par leur système d’enracinement, la variation de la composition spécifique des mangroves sur chaque site influe sur la différence de la quantité de carbone organique sédimentaire.
3.2. Hypothèse 2: La quantité de matière organique stockée dans le sol varie selon la profondeur du sol pour chaque site.
3.3. Hypothèse 3: Par l’apport sédimentaire, la géomorphologie du littoral a une influence sur le stock de carbone.
4. Recommandations
CONCLUSION
REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES
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