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Port Autonome de Marseille Laboratoire daccueil: UMR CNRS 6540 DIMAR Centre docéanologie de Marseille Financement: Port Autonome de Marseille Région Provence-Alpes-Côte-D'azur.

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1 Port Autonome de Marseille Laboratoire daccueil: UMR CNRS 6540 DIMAR Centre docéanologie de Marseille Financement: Port Autonome de Marseille Région Provence-Alpes-Côte-D'azur Rachel HERMAND Réponses dune communauté macrobenthique méditerranéenne soumise à des apports sédimentaires allochtones naturels ou anthropiques Thèse de doctorat – Spécialité « Océanographie » Université de la Méditerranée

2 Port Autonome de Marseille INTRODUCTION

3 Port Autonome de Marseille Contexte général Nécessité doutils de diagnostics Aujourdhui :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 leau

4 Port Autonome de Marseille Texture du sédiment Gayraud et al., 2003 Pérès et Picard, 1964 Thrush,1991 Les invertébrés benthiques dans lécosystème Darnaude et al., 2004 Maillon important des chaines trophiques et proies despèces dimportance commerciale Quantité et qualité des ressources alimentaires Rossi, 2003 Danovaro et al, 1995 Fabiano et Danovaro, 1994 Graf, 1992 Marsh et Tenore, 1990 Pearson & Rosenberg, 1978 Reflets des conditions environnementales Multiples indices biotiques Vie dans le sédiment Durée de vie Sédentarité Participation aux flux géochimiques Borja, 2000 Dauvin, 2006 Roberts, 1998 Rosenberg, SImboura et Zenetos, 2002

5 Port Autonome de Marseille Objectifs et stratégie Améliorer nos connaissances des interactions entre les compartiments sédiment et macrofaune benthique APPORTS SEDIMENTAIRES ANTHROPIQUES Immersion en mer de matériaux dragués Extension du Port de Marseille Restauration de la communauté des clapages Granulométrie et contamination comparables avec laire de dépôts (contaminants < N1 Géode) Densité = 1,2 Aire de dépôt = 7,2 km² ; 55-65m de fond m 3 7, t Immergés en moins de 6 mois APPORTS SEDIMENTAIRES NATURELS Evénements climatiques Permanents mais irréguliers 7, 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)

6 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 lanalyse des communautés benthiques et optimiser les futures campagnes de clapages Objectifs

7 Port Autonome de Marseille Echantillonnage et principaux paramètres suivis 13 campagnes de mars 2004 à juillet réplicats par station PA sédiments clapés SLT Rhône Site soumis aux apports du Rhône SLT Fos Site 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 13 C et 15 N

8 Port Autonome de Marseille BateauxPrélèvements à la benne Van-VeenSédiment pour la granulométrie Tamisage pour la macrofaune Carottes pour la Matière Organique Sur le bateau

9 Port Autonome de Marseille Dosages chimiques Extraction + spectrophotométrie Conditionnement + spectrométrie de masse … Au laboratoire

10 Port Autonome de Marseille Articulation de lexposé 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 lembouchure 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? Lutilisation des indices biotiques est-elle adaptée à ce type de perturbation? Lutilisation des données sédimentaires comme alternative à lanalyse faunistique est-elle possible?

11 Port Autonome de Marseille PARTIE I : La restauration de la communauté des sédiments clapés

12 Port Autonome de Marseille Temps de retour minimum en 1 même point : 12h 25 cm max Vases Terrigènes Côtières -3m à -4m Caractéristiques des clapages Déroulement des travaux Rehaussement du fond jusquà >1m

13 Port Autonome de Marseille 1) Peu de modifications suite aux dragages-clapages PA : sédiments clapés Sédiments de la darse 2 Granulométrie laser La granulométrie des sédiments 2) Pas de différence à grande échelle entre les 3 stations SLT Fos : site témoin PA :sédiments clapés SLT Rhône : site Rhône

14 Port Autonome de Marseille SLT Fos PA : sédiments clapés SLT Rhône (Dell'Anno et al., 2002) = porosité = teneur en eau (%) Stratification plus prononcée à PA La porosité des 4 ers cm de la couche sédimentaire

15 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

16 Port Autonome de Marseille Granulo laser + US Différences entre granulo avant et après ultra sons Les agglomérats organiques dans le sédiment Agglomérats plus petits à PA et moins nombreux

17 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 2 ers cm de la couche sédimentaire Capacité trophique = Protéines/Glucides

18 Port Autonome de Marseille PA : Sédiments clapés Taille ½ bouclier (mm) Fréquence (%) 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) Fréquence (%) SLT Rhône : Site Rhône Taille ½ bouclier (mm) Fréquence (%)

19 Port Autonome de Marseille Diminution de la densité totale à PA jusquen février 2005 Evolution temporelle à léchelle du peuplement

20 Port Autonome de Marseille Evolution temporelle à léchelle spécifique : successions despèces à PA

21 Port Autonome de Marseille Rapprochement au cours du temps de PA vers SLT Fos Evolution temporelle à léchelle spécifique : similarité avec les 2 autres stations Distance canonique Composition taxonomique des peuplements et fréquence relative des taxa

22 Port Autonome de Marseille Temps de restauration : dès 36 mois Estimation du temps de restauration Distance canonique entre PA et SLT Fos

23 Port Autonome de Marseille Comparaison printemps 2004-été 2006 Début de létude : Printemps 2004 Fin de létude : Été 2006 Densité totale Rh > PA >> FosRh > PA> Fos % Polychètes Rh PA > Fos Richesse taxonomique Rh PA > FosPA >>Rh Fos Equitabilité Fos >> Rh PAFos > Rh PA 34 mois après les travaux il persistait encore des différences

24 Port Autonome de Marseille SLT FosPASLT Rhône De mars 2004 à février 2005 Levinsenia sp. Prionospio fallax L. (leucon) mediterraneus Laonice cirrata Sternaspis scutata Aricidea claudiae Cossura sp. Mars 2005 à juillet 2006 Lumbrineris latreilli Levinsenia sp. Changement dans le cortège des espèces dominantes Résumé des grandes étapes v

25 Port Autonome de Marseille Les facteurs favorables à la restauration de la communauté Et 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 lépaisseur du dépôt Maximiser le temps de retour en un même point Modalités des clapages

26 Port Autonome de Marseille PARTIE II : Optimiser les protocoles de suivis réglementaires, est-ce possible?

27 Port Autonome de Marseille Détermination au niveau du genre Détermination jusquà lespèce 7% de perte dinformation au niveau « Genre » Dolédec et al, ) Niveau de détermination taxonomique

28 Port Autonome de Marseille Moins de dix taxa ont montré des dynamiques temporelles remarquables 2) Est-il nécessaire de déterminer lensemble des espèces? Algorithme de classification des k-moyennes (Hartigan et Wong, 1978) Classer au sein de chaque station les taxa qui ont eu des fréquences relatives et des variations temporelles comparables

29 Port Autonome de Marseille Statut écologique à PA DébutFin AMBI (Borja et al, 2000) Modéré BOPA (Dauvin et Ruellet, 2006) Bon Modéré BENTIX (Simboura et Zenetos, 2002 Modéré 3) Lutilisation des indices biotiques est-elle adaptée à ce type de perturbation? Variations temporelles Divergence

30 Port Autonome de Marseille Divergence Ne pas les utiliser tout seuls et/ou tenir compte des spécificités locales notamment au niveau de la sensibilité/tolérance des espèces (cf. BQI (Rosenberg et al, 2004) Modéré Bon Modéré Lutilisation des indices biotiques est-elle adaptée à ce type de perturbation?

31 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 Porosité Pigments 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) Lutilisation des paramètres sédimentaires comme alternative à lanalyse de la macrofaune est-elle possible? Principe

32 Port Autonome de Marseille Etape 2 : étudier les régressions linéaires multiples entre les caractéristiques granulométriques et la macrofaune Régressions linéaires multiples. Ascendante Pas à pas Variable faunistique = f(Porosité + Capacité trophique + Pigments chlorophylliens (Chla ac) + Carbone BioPolymérique) Corrélations linéaires simples paramètres pris deux à deux Etape 1 : choisir les paramètres non corrélés entre eux pour éviter les redondances Densité totale, indice de Shannon, Fréquence de 10 esp issues des k-moyennes Fréquence des groupes trophiques Granulométrie : silts + argiles et sables CaCO 3 Porosité Capacité trophique, Pigments chlorophylliens (Chla ac) et Carbone BioPolymérique Etape 3 : Intégrer les paramètres choisi précédemment dans des régressions multiples Régressions linéaires multiples. Ascendante Pas à pas BENTIX = f(Porosité + Capacité trophique + Pigments chlorophylliens (Chla ac) + Carbone BioPolymérique) Méthodes mises en œuvre

33 Port Autonome de Marseille Granulométrie Carbone BioPolymérique Porosité Capacité trophique Influence décroissante Chlorophylle a active Principaux résultats: paramètres faunistiques « séparés » Meilleur ajustement : 37% de variabilité expliquée (Aricidea claudiae) (%)

34 Port Autonome de Marseille Variabilité expliquée : 26% à partir dune combinaison « Porosité + Carbone BioPolymérique » Principaux résultats: indice biotique

35 Port Autonome de Marseille PARTIE III : Influence du Rhône vs. effets clapages

36 Port Autonome de Marseille Teneurs en silts (4<<63µm) moins élevées quà SLT Fos Principal point commun entre PA et SLT Rhône au niveau sédimentaire

37 Port Autonome de Marseille Daprès Hermand et al., 2008 Groupe A : sédimentation élevée Groupe B : sédimentation moyenne Groupe D : sédimentation faible Comparaison de la composition taxonomique avec la distribution spatiale des taxa par rapport au Rhône Répartition des taxa autour de lembouchure du Rhône : indicatrices du taux de sédimentation

38 Port Autonome de Marseille Fin de létude Distribution de ces groupes à SLT Fos et SLT Rhône Début de létude

39 Port Autonome de Marseille Daprès Pont, 2002 Apports de MES selon les types de crues Crue générale 10,2*10 6 t 24 jours Crue méridionale 3,7*10 6 t en 9 jours Successions de crues océaniques 9,1*10 6 t 181 jours Comparaison avec la composition taxonomique après les crues du Rhône

40 Port Autonome de Marseille 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

41 Port Autonome de Marseille CONCLUSIONS & PERSPECTIVES

42 Port Autonome de Marseille Conclusions Perturbation dont les effets à moyen terme restent limités Limmersion 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 milieu Problème de la définition de la restauration

43 Port Autonome de Marseille Perspectives 1.Suivi à « très long terme » daires de clapages : Déterminer le moment de restauration Observer lévolution lors dimmersions répétées sur un même site 2.Intégrer la dimension verticale à la fois dans les paramètres sédimentaires et faunistiques 3.Tester limpact de la porosité du sédiment 4.Tester lapplicabilité dautres 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 dautres jeux de données Protocole « normalisé » destiné aux gestionnaires dinstallations portuaires : Phase de travaux Suivi réglementaire Applications directes Etudes complémentaires

44 Port Autonome de Marseille Avec tous mes remerciements à toutes celles et tous ceux qui se sont investis à mes cotés


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