HDR de Cyril Marchand - 28 juin 2013 à 14h30

IMPMC, Université P. et M. Curie, 4, Place Jussieu, 75005 Paris

Salle de conférence, 4^e étage, Tour 22-23, Salle 401

The mangrove : a natural biogeochemical reactor

© IMPMC

Résumé

La mangrove est un écosystème spécifique de la zone intertidale des littoraux tropicaux et sub-tropicaux, ayant développé des capacités d'adaptation à des conditions extrêmement sélectives, e.g. anoxie, instabilité du substrat, sursalure, etc. La mangrove revêt une importance capitale aussi bien au niveau écologique qu’économique,
et représente, avec la forêt tropicale humide, un des écosystèmes les plus productifs en domaine terrestre. Par conséquent, la mangrove joue un rôle fondamental dans les cycles du carbone et des nutriments en milieu côtier. En terme monétaire, les revenus liés aux pêches réalisées grâce à la présence de la mangrove sont estimés à 10
000$/ha/an. Actuellement, la mangrove occupe environ 75 % des littoraux tropicaux et subtropicaux sur près de 150 000 km2. Cependant, du fait de la croissance démographique, d'une urbanisation accrue, de l’expansion des activités industrielles, de la prospection et de l’exploitation des ressources naturelles, la mangrove disparaît actuellement à un taux de 1 à 2% par an. Ce taux est équivalent voire supérieur à celui des écosystèmes menacés, tels que les récifs coralliens ou la forêt tropicale primaire. Au-delà de son importance au niveau écologique et économique, la mangrove est un formidable laboratoire naturel pour l’étude des interactions entre phases organiques et minérales et celle des transferts entre dissous et particulaire. Du fait de sa richesse en matières organiques, de sa position entre terre et océan, de la rencontre des eaux douces et salées, la mangrove est un écosystème hyper-réactif, au sein duquel tous les apports des bassins versants subissent des transformations. Cependant, cet écosystème a été peu étudié jusqu’à présent. Notre travail concerne la compréhension et la quantification des processus liant la dynamique du contenu organique des sédiments de mangrove et celle des éléments métalliques, ainsi que la modélisation du rôle de la mangrove dans les processus de transfert océan-continent le long des littoraux tropicaux.


En Nouvelle-Calédonie, la mangrove est utilisée comme une zone tampon entre les fermes crevetticoles et le lagon. Alors que les impacts des effluents sur la chimie des eaux de surface dans la mangrove sont relativement bien compris, leurs effets sur le compartiment benthique, aussi bien au niveau géochimique que biologique, étaient
quasiment inconnus. L’objectif de la thèse réalisée sur ce sujet était de comprendre la capacité de la mangrove à intégrer l’apport d’effluents aquacoles dans son substrat. Une double problématique a été définie, à savoir, la compréhension des processus de minéralisation de la matière organique sous différentes strates de végétation de mangrove, et le suivi spatio-temporelle des effluents à l’aide d’outils moléculaires et isotopiques.
 
Par ailleurs, les mangroves de Nouvelle-Calédonie sont situées entre des massifs minéralisés développés sur roches ultramafiques riches en éléments métalliques (Fe, Ni, Cr, Mn et Co), et un lagon classé patrimoine mondial par l’UNESCO. L’érosion naturelle, potentiellement accrue par les exploitations minières, conduit à un apport de
sédiments provenant des massifs minéralisés vers les réseaux hydrographiques et les zones côtières. Une thèse est en cours ayant pour objectifs : (i) d’identifier les processus majeurs impliqués dans le cycle biogéochimique naturel des métaux dans ces écosystèmes complexes et (ii) d’évaluer les éventuelles modifications du cycle naturel des métaux suite aux exploitations minières.

Finalement, les dernières estimations du bilan de carbone au sein des mangroves font état de nombreuses incertitudes. Lorsque l’on cumule les différents puits de carbone au sein de la mangrove, c'est-à-dire l’export, l’enfouissement et la minéralisation, ces derniers ne représentent que 50 % du carbone fixé par les palétuviers lors de la photosynthèse. Notre analyse suggère que : i) la minéralisation, c'est-à-dire la transformation du carbone organique en CO2, est fortement sous-estimée, ii) l’export de carbone ne se fait pas seulement sous forme organique mais également sous la forme de carbonate, donc après minéralisation. Une thèse sur la variabilité des flux de CO2 aux différentes interfaces dans la mangrove a permis de montrer l’importance de la strate végétale, de la position dans l’estran, ainsi que le rôle du biofilm à la surface des sédiments dans l’export de carbone.
 
Composition du jury

Prof. François Baudin (UPMC)


Prof. Robert Aller (Stony Brook University, NY, USA), Rapporteur 


Prof. Catherine Lovelock (University of Queensland, Australia), Rapporteur 


Dr. Karen McKee (USGS, LA, USA), Rapporteur 


Prof. Michel Allenbach (UNC, Nouvelle Calédonie), Examinateur