Mesures exp?rimentales et mod?lisation du remaniement s?dimentaire dans le bassin d?Arcachon

par Guillaume Bernard

Thèse de doctorat en Biog?ochimie et ?cosyst?mes

Sous la direction de Antoine Gr?mare et de Pascal Lecroart.

Soutenue le 10-07-2013

à Bordeaux 1 , dans le cadre de ?cole doctorale Sciences et Environnements (Pessac, Gironde) , en partenariat avec Environnements et Pal?oenvironnements Oc?aniques (Talence) (laboratoire) et de Environnements et Pal?oenvironnements OC?aniques / EPOC (laboratoire) .

Le président du jury était Pierre Anschutz.

Le jury était composé de Filip J.R. Meysman, Robert Kennedy, Florian Mermillod-Blondin, Jean-Claude Duch?ne.

Les rapporteurs étaient Francis Orvain, Pascal Riera.


  • Résumé

    Le remaniement s?dimentaire, d?fini comme l?ensemble des mouvements de particules s?dimentaires induits par les organismes benthiques, est l?une des deux composantes du ph?nom?ne de bioturbation. Il constitue un processus cl? du fonctionnement des ?cosyst?mes c?tiers. Ce manuscrit pr?sente une ?tude int?gr?e de ce depuis l??chelle de la simple particule s?dimentaire jusqu?? celle de la communaut? benthique in toto.Le d?veloppement d?une nouvelle approche exp?rimentale bas?e sur l?acquisition ? haute fr?quence et l?analyse de s?ries temporelles d?images de mouvements de luminophores le long de la paroi d?aquariums plats a permis de mesurer directement les mouvements ?l?mentaires de particules de s?diment effectu?s par le bivalve A. alba. Cette approche a ainsi conduit ? la premi?re d?termination exp?rimentale d? ? empreintes ? du remaniement s?dimentaire d?un invert?br? marin, d?apr?s le formalisme du mod?le CTRW (Continuous Time Random Walk).Dans un second temps, le d?ploiement de cette nouvelle approche a permis d??valuer, de mani?re dynamique (i.e. pendant des exp?riences de 48h) et sur l?ensemble de la partie de la colonne s?dimentaire affect?e par ce bivalve, le contr?le exerc? par la temp?rature et par la disponibilit? de mati?re organique fra?che sur les caract?ristiques du processus de remaniement s?dimentaire effectu? par A. alba.Enfin, l?intensit? du remaniement s?dimentaire effectu? par l?ensemble de la communaut? benthique a ?t? mesur?e in-situ dans le Bassin d?Arcachon, ? la fois dans un herbier ? Zostera noltii et dans une zone de vase nue d?o? celui-ci a disparu. Ceci a permis de d?terminer les effets limitant de la pr?sence d?herbier et de certaines esp?ces benthiques cl?s, sur le remaniement s?dimentaire.


  • Résumé

    Sediment particle mixing, defined as the movements of sediment particles induced by benthic fauna, is one of the two components of bioturbation by benthic organisms. It is a key process of the ecological functioning in coastal areas. This manuscript presents an integrated study of sediment particle mixing process from the single sediment particle to the whole benthic community.The development of a new experimental approach, coupling high frequency acquisition of time series images of luminophores motions along thin aquaria glass walls, allowed for the direct measurement of elementary particle motions induced by the bivalve Abra alba. This constitutes the first experimental assessment of sediment particle mixing ?fingerprints? in a marine invertebrate, according to the CTRW (Continuous Time Random Walk) model formulation.The deployment of this new approach also allowed for the determination of the control of water temperature and of fresh organic matter availability on sediment particle mixing induced by Abra alba. Moreover, the temporal (i.e., during 48h experiments) and spatial (i.e., over the whole section of the sediment column affected) dynamics of these effects were considered.At last, sediment particle mixing intensities induced by the whole benthic community were assessed in-situ in Arcachon Bay, within both a Zostera noltii meadow and a bare sediment mudflat where phanerogams were previously present. These results highlighted the restrictive effect of phanerogams themselves and of a restricted number of key benthic species, on sediment particle mixing.


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