Changements environnementaux liés à la dynamique de la glace dans les fjords de l’Arctique : nouvelles connaissances apportées par les foraminifères benthiques

Ice-related environmental changes in Arctic fjords : new insights from benthic foraminifera

• Auteur / Autrice : Eleonora Fossile
• Direction : Hélène Howa, Meryem Mojtahid, Maria-Pia Nardelli
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Ecologie Marine
• Date : Soutenance le 04/05/2022
• Etablissement(s) : Angers
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences de la mer et du littoral (Plouzané)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de Planétologie et Géosciences (Nantes) - Bio-Indicateurs Actuels et Fossiles / BIAF
• Jury : Président / Présidente : Jacques Giraudeau
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Elisabeth Alve, Morten Hald
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Marit-Solveig Seidenkrantz

Mots clés

Mots clés contrôlés

Indicateurs biologiques

Glace de mer

Mots clés libres

Polynie

Glacier côtier

Bioindicateurs

Proxy

Svalbard

Sea ice

Polynya

Tidewater glacier

Bioindicators

Proxy

Svalbard

Résumé

Le changement climatique menace les régions polaires avec des conséquences majeures sur la dynamique des glaces et les écosystèmes associés. Les simulations de fonte glaciaire reposent sur des reconstitutions paléo environnementales, qui complètent les mesures directes sur la période actuelle pour réduire l'incertitude des prévisions. Des proxies basés sur l’écologie des foraminifères benthiques (FB) sont développés dans cette thèse pour suivre la dynamique des glaces de mer et le retrait des glaciers côtiers. Dans le Storfjorden, les FB montrent une réponse aux eaux enrichies en CO2 (saumures) libérées pendant les processus de formation de glace de mer. Le rapport entre les FB agglutinés et calcaires (A/C) est proposé comme proxy de la persistance sur les fonds de ces saumures qui provoquent la dissolution des tests calcaires des FB. Bien que le signal A/C soit affecté par des processus taphonomiques, il permet de souligner les différences entre les zones affectées par la persistance de saumures et celles sous influence intermittente. Dans le Kongsfjorden, des gradients environnementaux abrupts (e.g., salinité, turbidité de l'eau, flux organiques) sont provoqués par la dynamique des glaciers côtiers. En été, différents assemblages de FB s’installent en fonction de l’éloignement au front du glacier, avec une augmentation vers le large de la diversité taxonomique et fonctionnelle. Un indicateur combinant plusieurs mesures de diversité a été proposé comme proxy du recul des glaciers côtiers, et son efficacité a été testée sur une archive sédimentaire des 60 dernières années. Les deux proxies proposés ici sont donc applicables dans tout environnement arctique similaire.

Climate change threatens polar regions with major consequences on ice-related dynamics and linked ecosystems. Predictions of future sea ice cover and glacier retreat rely on paleoenvironmental reconstructions (through proxies’ application) to extend the instrumental period and thus reduce models’ uncertainty. This PhD thesis aimed to develop and test ecological proxies for sea ice formation and glacier melting using benthic foraminifera. In the Storfjorden “sea ice factory”, foraminiferal responses to brine presence (i.e., CO2-enriched waters released during sea ice formation processes) were investigated. The ratio between Agglutinated and Calcareous (A/C) foraminifera was proposed as potential proxy for brine persistence, because of the brine-induced dissolution on calcareous foraminiferal shells. Although the A/C signal was affected by taphonomic processes, the differences between areas of brine persistence and those with intermittent influence was preserved, thus supporting the proxy. Likewise, foraminiferal responses to steep environmental gradients (e.g., water salinity and turbidity, organic fluxes) created by tidewater glacier dynamics in summer, were investigated in Kongsfjorden. The glacier induced disturbance resulted in the establishment of different foraminiferal assemblages and increased taxonomic and functional diversity with increased distance from the glacier front. A combination of diversity metrics was proposed as potential proxy for glacier retreat and its effectiveness was tested on a sedimentary archive covering the last 60 years. The two proxies proposed here are therefore applicable in any similar Arctic environments.