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Compétition pour l ’azote inorganique entre le pelagos et le benthos d ’un milieu côtier oligotrophe. Effets sur la dynamique de l ’écosystème. Baie de la Revellata Photo: R. Biondo. 1. Contexte et problème général. Importance des milieux côtiers * Localisation des activités anthropiques - PowerPoint PPT Presentation
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Compétition pour l ’azote inorganique entre le pelagos et le benthos d ’un milieu côtier
oligotrophe. Effets sur la dynamique de l ’écosystème.
Baie de la Revellata
Photo: R. Biondo
Importance des milieux côtiers
* Localisation des activités anthropiques
* 2% des surfaces marines mais 20% de la production primaire
Caractéristiques de la Méditerranée
* Surface et profondeur importantes
* Pauvreté extrême en nutriments ressources limitées
* Production planctonique réduite (oligotrophie)
1. Contexte et problème général
Paradoxe des zones côtières méditerranéennes
ressources limitées
oligotrophie de la colonne d ’eau
mais
communautés végétales benthiques très développées et très productives
Herbier à posidonies (Posidonia oceanica)
Biocénose à algues photophiles
Photo: Michel Janssens
Cystoseires Halopteris scoparia
Paradoxe des zones côtières méditerranéennes
ressources limitées
oligotrophie de la colonne d ’eau
mais
communautés végétales benthiques très développées et très productives
Compétition pour les nutriments entre les différents producteurs primaires
2. Site d ’étude
STARESO
STARESO
Site (10m)
3. Communautés biologiques
* Phytoplancton
* Macroalgues photophiles de substrat rocheux
* Herbier de posidonies:
- Posidonies- Communauté épiphyte des feuilles
Phytoplancton
* Influence très importante de la disponibilité en nutriments
* Production oligotrophe, biomasse faible (2 mg chl. m-3)
* Communauté multispécifique (diatomées, flagellés, …)
* Expérimentation effectuée sur Matière Organique
Particulaire MOP
* Succession structurée, saisonnalité marquée
* Incorporation des nutriments de la colonne d ’eau
Biocénose à algues photophiles
* Colonisation des rochers
* Productions et biomasses élevées
* Grandes diversités spécifiques et écologiques
* Incorporation des nutriments de la colonne d ’eau
* Influence déterminante des nutriments sur la dynamique
Halopteris scoparia (algues brunes
pérennes)
Posidonia oceanica
* Prairies sous marines sur les fonds sableux
* Couvre 75% du fond de la Baie de la Revellata
* Biomasses et productions très importantes
* Incorporation d ’azote par les feuilles et les racines
* Dynamique déterminée par la lumière et, parfois, par les nutriments
Feuilles
Racines
Communauté épiphyte des feuilles de posidonies
* 5 à 30% de la biomasse épigée
* Production très importante
* Composition multispécifique
* Incorporation de nutriments à partirde la colonne d ’eau
* Autres sources?
* Dynamique liée à celle des feuilles
Objectif général:
Estimer l ’impact de la compétition pour l ’azote inorganique sur la dynamique de l ’écosystème de la
Baie de la Revellata.
Objectif spécifique:
Mesurer l ’incorporation de nitrate et d ’ammonium par les producteurs primaires benthiques et planctoniques
4. Objectifs
Epiphytes MOP
HalopterisPosidonies
NH4
NO3
5. Expérimentation
* But: mesurer in situ l’incorporation d ’azote inorganique
* Principe: - Injecter du NH4 ou du NO3 marqué à l ’azote 15 (15N) dans des enceintes placées à 10 m
de profondeur
- Mesure de la quantité de 15N incorporée par les différents producteurs
- Calcul:* vitesses spécifiques d ’incorporation (µgN.gN-1.h-1)
* flux d ’incorporation (µgN.m-2.h-1)
Dispositif expérimental
Dessin: R.Biondo
6. Résultats
* Stocks d ’azote
* Vitesses spécifiques d ’incorporation (V)
* Flux d ’incorporation
* Stocks d ’azote
Epiphytes
800
MOP
220
Halopteris
1700
Posidonies
6200
NH4
30
NO3
40
Stocks d ’azote (mgN.m-2)
MOP
NH4
NO3
Vitesses spécifiques d ’incorporation (V)
Moyennes des expériences réalisées entre février 97 etjuin 99 (n= nombre d’expérience).
Types VNH4 n VNO3 n
µgN . gN-1. h-1 µgN . gN-1. h-1
Matière particulaire 10184 54 3776 92
Halopteris scoparia 270 36 260 66
Feuilles 47 26 43 58
Epiphytes 104 28 74 64
24201612840
1500
1000
500
0
Concentrations en ammonium (µM)
Vit
es
se
s s
pé
cif
iqu
es
d'in
co
rpo
rati
on
(µg
N.g
N-1.h
-1)
VNH4 - posidonies
24201612840
1500
1000
500
0
VNH4 - posidonies
10.750.50.250
200
150
100
50
0
Concentrations en ammonium (µM)
Vit
esse
s sp
écif
iqu
esd
'inco
rpo
rati
on
(µg
N.g
N-1.h
-1)
1815129630
600
400
200
0
Concentrations en nitrate (µM)
Vit
es
se
s s
pé
cif
iqu
es
d'in
co
rpo
rati
on
(µg
N.g
N-1.h
-1)
VNO3 - posidonies
1815129630
600
400
200
0
VNO3- posidonies
21.510.50
300
250
200
150
100
50
0
Concentrations en nitrate (µM)
Vit
es
se
s s
pé
cif
iqu
es
d'in
co
rpo
rati
on
(µg
N.g
N-1.h
-1)
* V matière particulaire >>> V producteurs benthiques
* V Halopteris > V communauté épiphyte V posidonies
* Relation entre V et la concentration en NO3 ou NH4
* Relation avec paramètres environnementaux confuse
Vitesses spécifiques d’incorporation
Méthode expérimentale
adaptée pour les mesures in situ
peu adaptée pour déterminer l ’influence des paramètres environnementaux
approche multidisciplinaire
6. Résultats
* Stocks d ’azote
* Vitesses spécifiques d ’incorporation (V)
* Flux d ’incorporation* Flux d ’incorporation
Flux d ’incorporation = V X Biomasse
exprimés en mgN.m-2.h-1
10.97 02.98 06.98 10.98 02.99 06.99
8
6
4
2
0
Dates
Flu
x d'
inco
rpor
atio
n (m
gN.m
-2.h
-1) Epiphytes
Posidonies (feuilles)
Halopteris
MOP
Flux d ’incorporation
Epiphytes
310MOP
130
Halopteris
2020
Feuilles
8200
MOP
340
Halopteris
3500
Feuilles
6000
Epiphytes
310
Février 98 Février 99
NH4
40
NO3
220
NH4
30
NO3
20
Stock: mgN.m-2
2.7
0.3
0.02
0.2
Flux d’incorporation: mgN.m-2.h-1
0.5
0.01
0.2
0.4
2.7
1.30.9
n.d.0.2
n.d.
0.5 00.4
Stocks d ’azote inorganique
* Stocks limités
* Stocks très dynamiques
* Ammonium source préférentielle (sauf en février 1999)
* Apports printaniers de nitrate importants pour tous les producteurs (en particulier pour le phytoplancton)
Processus de régénération de l ’ammonium Epuisement des stocks de nitrate au printemps
* Cohérents pour les Halopteris et la matière particulaire * Surestimés pour les posidonies et la communauté
épiphyte
Temps de renouvellement de l’azote
ProducteursTemps de renouvellement
de l’azote (jours)Matière particulaire 6Halopteris scoparia 73
Epiphytes 310Posidonies 780
existence d ’autres sources d ’azote pour les Posidonies et la communauté épiphyte
Budget annuel de l ’azote complexe
Budget annuel de l’azote chez Posidonia oceanica
Budget 1 Budget 2
Quantité d’azoterequise annuellement
(=100 %)
5.5gN.m-2.an-1
Bouquegneau etal. (1994)
9.7gN.m-2.an-1
Pergent-Martini etal. (1994)
Recyclage interne 40% 40%
Incorporation d’azoteinorganique :
feuilles2.5 gN.m-2.an-1
45%2.5 gN.m-2.an-1
25%
racines 15% 35%
7. Conclusions
* Mesure in situ de l ’incorporation d ’azote inorganique
* V matière particulaire >>>> V producteurs benthiques
* Différences des flux d ’incorporation amorties
* Contributions des organismes benthiques significatives
* Producteurs benthiques: budget azote complexe
MERCI pour votre
attention