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SEAV 5 - BARBES

Associations biologiques en relation avec le transport sédimentaire : développement d’un modèle de bioturbation par les ingénieurs d’écosystèmes en estuaire de Seine.

Coordination : Francis Orvain
Equipe(s) impliquée(s) :
- FRE 3484 BIOMEA, Université de Caen – Francis Orvain
- IFREMER, DYNECO/Physed – Pierre Le HIR
- UMR 6143, M2C – Robert Lafite
- Laboratoire MMS, Université de Nantes – Laurent Barille
- Cellule de Suivi du Littoral Normand – Chloé Dancie
- Maison de l’estuaire – Thomas Lecarpentier

Le mouvement des sédiments fins à l’embouchure de l’estuaire de la Seine est très dynamique en réponse à des modifications de l’intensité des vecteurs physiques principaux tels que les courants de marée, la houle et les apports de matériaux provenant de la zone amont du fleuve en période de crue. La morphologie générale des zones intertidales et le transport sédimentaire en réponse aux variations des facteurs hydrodynamiques sont déjà en partie modélisés avec l’outil MARS-3D (Ifremer). Cependant, un effort particulier doit être réalisé pour prendre en considération l’impact de l’activité des communautés benthiques sur le transport sédimentaire. Les modifications de l’érodabilité des sédiments par les communautés benthiques naturelles ont déjà fait l’objet de quelques études expérimentales. La plupart de ces expériences ont été réalisées dans des estuaires et/ou des vasières intertidales qui ont révélé des influences contrastées par les producteurs primaires (microphytobenthos) et les producteurs secondaires (déposivores macrobenthiques) sur le comportement des sédiments cohésifs. Les espèces bioturbatrices de la faune benthique (ingénieurs d’écosystèmes) peuvent remanier de manière très significative le sédiment en cours de consolidation et modifient ainsi l’érodabilité des sédiments superficiels. Au contraire, les biofilms de diatomées benthiques exercent également une action biostabilisatrice susceptibles de limiter l’érosion des vases fines et des sables fins. Cette action biostabilisatrice est directement régulée par la sécrétion de substances exopolymériques (« exopolymeric Substances » dits EPS) pendant leurs déplacements migratoires dans les sédiments riches en vase. La production d’EPS par les diatomées benthiques dépend de l’habitat sédimentaire (mélange sablo-vaseux). Des résultats récents montrent que cet impact n’est pas limité aux vasières mais aussi aux mélange sablo-vaseux périphériques. Les effets de la faune sont plus complexes à intégrer car ils varient selon les espèces et leurs environnements sédimentaires. Il existe des différences significatives entre les effets exercés par la macrofaune benthique sur l’érosion des sédiments de nature cohésive et non cohésive. Une seule et même espèce peut même avoir une action déstabilisatrice sur les sédiments cohésifs alors qu’elle exerce une action stabilisatrice sur les sédiments non cohésifs (ex : l’amphipode Corophium volutator). L’objectif général d’intégrer de nouvelles lois d’érosion supplémentaires pour modéliser l’impact des ingénieurs d’écosystèmes sur le transport sédimentaire nécessite de coupler des approches physiques et écologiques en laboratoire, sur le terrain et en modélisation.

L’approche se découpe en 3 tâches dans la logique de la construction d’un nouveau modèle de transport sédimentaire spatialisé et de son application sous forme de scénarios. En s’appuyant sur les données déjà existantes sur les communautés macrozoobenthiques des zones intertidales et subtidales, ce projet complétera les données manquantes concernant le microphytobenthos dans les zones intertidales par de nouvelles campagnes de terrain (tâche 1). Les structures spatiales du microphytobenthos, de leurs EPS et de l’impact biostabilisateur seront mesurées à partir de prélèvements directs avec un couplage avec les outils de télédétection. En outre, de nouvelles recherches expérimentales (érodimétrie, canal benthique pour la tâche 2) doivent être mises en oeuvre pour évaluer les effets de la bioturbation sur une large variété de substrats meubles (mélanges sablo/vaseux) à la fois en laboratoire (calibration de lois d’érosion) et in situ le long de l’estuaire de la Seine (validation du modèle). L’objectif majeur de ce projet est de proposer un modèle de l’influence respective des facteurs physiques et biologiques sur la remise en suspension des sédiments (tâche 3).

Ce projet s’appuiera sur l’étude des communautés benthiques des substrats meubles dans l’estuaire de la Seine où les peuplements benthiques sont diversifiés et répondent à une raréfaction des zones intertidales envasées dans la partie aval de l’embouchure. Nous utiliserons le modèle sous forme de simulation dans les conditions actuelles et en appliquant des scénarios d’évolution naturelle ou bien sous forçage anthropique des communautés benthiques.

Fin des travaux de recherche : Mars 2017

Zone(s) d’étude(s) : estuaire en aval de Tancarville et en particulier les milieux intertidaux.

Lien GIP Seine-Aval :
http://seine-aval.crihan.fr/web/pages.jsp?currentNodeId=189