Doctorant: Mathieu Chatelain, Directeur : Jean-Marc Guarini, Co-directrice : Katell Guizien
Thèse soutenue le 5 juillet 2010
La diagenèse précoce, étape essentielle du recyclage de la matière dans les écosystèmes marins conduisant à une accumulation de sels nutritifs dans l’eau interstitielle, résulte des transferts de matières dissoutes à travers l’interface eau-sédiment. Ce processus biochimique est fortement contraint par la disponibilité en oxygène ainsi que par l’environnement physique de l’interface eau-sédiment, à savoir la porosité et la perméabilité des sédiments et le forçage hydrodynamique. Lorsque ce dernier est instationnaire, un couplage fort peut s’établir avec la dynamique biochimique. Dans les sédiments non-perméables, les échanges à l’interface se produisent via diffusion. Un modèle de diffusion-réaction, décrivant la dynamique des transferts diffusifs d’oxygène lorsque la colonne d’eau est soumise à un écoulement oscillant (de la houle à la marée), montre une stimulation de l’oxygénation du sédiment sous des écoulements oscillants énergétiques. Pour des écoulements haute-fréquence (houles), la compétition entre le temps de diffusion à travers la couche limite diffusive et le temps accordé à cette diffusion pendant une période de l’onde régule la dynamique fortement non-linéaire des flux diffusifs d’oxygène à l’interface eau-sédiment. Pour des écoulements basse-fréquence (marées), les propriétés instationnaires de l’écoulement sont transmises à l’eau interstitielle et une approche quasi-stationnaire permet une estimation raisonnable de la dynamique des profils d’oxygène. Dans les sédiments perméables, les processus advectifs gagnent en importance et jouent un rôle prédominant dans les échanges à travers l’interface. Ainsi, les réservoirs de sels nutritifs peuvent être rendus disponibles pour la production primaire pélagique lors d’évènements de vagues énergétiques (pompage subtidal). La quantification de l’importance de ce pompage pour le relargage de sels nutritifs, piégés dans l’eau interstitielle, vers la colonne d’eau semble cruciale pour estimer le potentiel de recyclage marin. Un suivi hebdomadaire des concentrations en sels nutritifs de la colonne d’eau et de l’eau interstitielle du sédiment a été réalisé en deux stations de la Baie de Banyuls. Un appauvrissement du sédiment superficiel et un enrichissement de la colonne d’eau suggèrent un relargage de sels nutritifs mais aussi une stimulation de l’activité de dégradation consécutivement à des épisodes de houle. De plus, une exploration spatiale de la perméabilité, de la granulométrie et des stocks en sels nutritifs a été menée dans la Baie de Banyuls et à l’échelle du Golfe du Lion. Un bilan de relargage des sels nutritifs sous l’action de la houle en milieu côtier peu profond démontre une contribution non négligeable de ce processus de recyclage dans les apports de sels nutritifs disponibles pour la production pélagique face aux apports nets continentaux, notamment ceux du Rhône.
Mots clés : diagenèse - houle - oxygène dissous - couche limite diffusive - pompage subtidal - bilan sels nutritifs.
