HABITATS HETEROMETRIQUES ORIGINAUX H20

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1 HABITATS HETEROMETRIQUES ORIGINAUX H20 Axe(s) de recherche concerné(s) Fonctionnement hydro-morpho-sédimentaire de l estuaire x Caractérisation et rôle des habitats Anthropisation, contaminations Où en est le milieu? Aide à la gestion (usages, compensation écologique et restauration)

2 H20 - HABITATS HETEROMETRIQUES ORIGINAUX Séminaire Seine Aval 3-4 décembre 2014 Equipes impliquées Equipe 1 Université de Caen Basse Normandie - M2C Caen Sandric LESOURD (resp.) Jean-Claude DAUVIN Patrick LESUEUR Carole BRUNAUD Doctorant financement ministère MAXIME NAVON (Directeur Jean-Claude DAUVIN) Post doc financement Seine Aval SABRINA LUCAS Equipe 2 GEOCEANO (Cnam/Intechmer-lusac) Yann MEAR (resp.) Emmanuel POIZOT Anne MURAT

3 H20 - HABITATS HETEROMETRIQUES ORIGINAUX Séminaire Seine Aval 3-4 décembre 2014 HABITATS : Lieu où vit habituellement une plante ou un animal, souvent caractérisé par la plante dominante ou une caractéristique physique. d'après Ricklefs & Miller (2005) Écologie. Éd. deboeck HETEROMETRIQUES : Spectre granulométrique plurimodal - Les sédiments de l'estuaire sont globalement plurimodaux - Hétérométrie souvent associée à la présence d'éléments grossiers (graviers) dans une matrice (sableuse, vaseux ou plus généralement un mélange des 2) ORIGINAUX - En Seine : Graviers envasés, Sable à galets mous... Projet H2O : reconnaissance intégrée et fine des relations benthos-sédiment de ces habitats spécifiques, dans la colonne sédimentaire superficielle

4 H20 - HABITATS HETEROMETRIQUES ORIGINAUX Séminaire Seine Aval 3-4 décembre questions : 1- Qu'est ce qui explique le lien entre les caractéristiques sédimentaires et la typologie des populations et espèces benthiques, à petite échelle, dans une colonne sédimentaire hétérométrique (Échelle de la carotte)? 2- Qu'est ce qui explique le lien entre les caractéristiques sédimentaires et la typologie des populations et espèces benthiques, à l'échelle de l'estuaire et de la partie orientale de la Baie de Seine? Projet H2O : deux tâches structurées en fonction de l étude de l hétérogénéité sédimentaire - Tâche 1 : Caractérisation des parties " internes " du sédiment ou l'interface immédiate, à l échelle des populations de particules qui le constituent. - Tâche 2 : Qualification de l hétérogénéité spatiale à l échelle de l'estuaire et de la baie de Seine, selon une période pluri-décennale (1985 à l actuel).

5 Hétérogénéité sédimentaire et micro-habitats benthiques: approches in situ et expérimentale Maxime Navon Directeur de thèse: Jean-Claude Dauvin Co-directeur: Sandric Lesourd 5

6 Questionnements Quelles sont les affinités sédimentaires de la macrofaune à l échelle du micro-habitats (la carotte)? Comment se répartit la macrofaune dans la colonne de sédiment dans un contexte hétérométrique à l échelle du micro-habitat? Quelles sont les réponses de la macrofaune face à un évènement sédimentaire (érosion / dépôt)? Quel est l impact de la structure sédimentaire sur la répartition verticale de la macrofaune? Quel est l impact de la macrofaune sur la structure sédimentaire à l échelle d un individu? Approche in situ Prélèvements directs de carottes sédimentaires en plongée et par carottier Approche expérimentale Reconstruction de carotte de sédiment selon différentes configurations (litage, épaisseur des couches...) 6

7 Méthode : approche in situ 5 zones cibles Prélèvements de carottes de sédiments (Ø 15 cm, hauteur 40 cm) Conservation de la structure sédimentaire Distribution verticale de la macrofaune (Projet Colmatage , Lesourd 2009) 7

8 Méthode : approche in situ Observation de la structure 3D des carottes Observation de la position de la macrofaune dans la colonne de sédiment Structuration verticale de la macrofaune Détermination des profils de volumes de vie Structure vide (Boespflug et al. 1994) Coquilles (Bouchet et al. 2009) (Mermillod-Blondin et al. 2003) (Dufour et al. 2005) 8

9 Méthode : approche in situ => CAT-Scan Nouvel essai sans les parties métalliques 10

10 Méthode : approche in situ => Découpage 11 Pour chaque tranche Identification Comptage Biométrie Analyses géochimiques (XRF par Intechmer: Yann Méar, Anne Murat) Entre éléments (Si, K, Ca, S, Ti, V, Br, Rb, Sr, As, Y...) / échantillon + COT Sonde ph, Redox, Température, Oxygène + une carotte pour analyse granulométrique laser

11 Méthode : approche expérimentale Reconstitution de carottes sédimentaires Mésocosmes à Luc-sur-mer Utilisation de luminophores Observation du remaniement sédimentaire Collaboration avec Olivier Maire (station marine d Arcachon UMR EPOC) (Maire et al. 2006) 12

12 Méthode : approche expérimentale 13 Différentes configurations sédimentaires testées: Litages Évènements sédimentaires ponctuels 6 espèces cibles Extraction des profils de luminophores Définition d un coefficient de bioturbation Owenia fusiformis Nephtys spp. Lagis koreni Phaxas pellucidus Acrocnida brachiata (Maire et al. 2008) Abra alba

13 Conclusion Mesure du ph, limite Redox, température, oxygène en fonction de la profondeur 14

14 Conclusion: ce qu il reste à faire Lancement des expérimentations avec les luminophores Affiner les analyses par scanner Pérennisation des missions en plongée Leg 1 : du 17 au 20 mars 2015 Leg 2 : du 1 au 3 juin 2015 Leg 3 : du 1er au 3 août 2015 Leg 4 : du 1er au 2 octobre 2015 Comprendre les relations faune-sédiment dans un contexte hétérométrique Identifier les préférendum sédimentaires Déterminer les volumes de vie Comprendre les réactions de la faune face à une perturbation sédimentaire Comprendre le rôle de la faune sur la structure sédimentaire et inversement Calendrier prévisionnel Janvier Février Mars Avril Mai Juin Juillet Août Septembre Octobre Novembre Décembre S1 S2 S3 S4 S1 S2 S3 S4 S1 S2 S3 S4 S1 S2 S3 S4 S1 S2 S3 S4 S1 S2 S3 S4 S1 S2 S3 S4 S1 S2 S3 S4 S1 S2 S3 S4 S1 S2 S3 S4 S1 S2 S3 S4 S1 S2 S3 S4 Campagnes Traitement campagne Expérimentations Traitement expérimentations??????????? Analyse de donnée?? Rédaction 15

15 H20 - HABITATS HETEROMETRIQUES ORIGINAUX Séminaire Seine Aval 3-4 décembre questions : 1- Qu'est ce qui explique le lien entre les caractéristiques sédimentaires et la typologie des populations et espèces benthiques, à petite échelle, dans une colonne sédimentaire hétérométrique (Échelle de la carotte)? 2- Qu'est ce qui explique le lien entre les caractéristiques sédimentaires et la typologie des populations et espèces benthiques, à l'échelle de l'estuaire et de la partie orientale de la Baie de Seine? Projet H2O : deux tâches structurées en fonction de l étude de l hétérogénéité sédimentaire - Tâche 1 : Caractérisation des parties " internes " du sédiment ou l'interface immédiate, à l échelle des populations de particules qui le constituent. - Tâche 2 : Qualification de l hétérogénéité spatiale à l échelle de l'estuaire et de la baie de Seine, selon une période pluri-décennale (1985 à l actuel).

16 Etude de la relation entre les communautés benthiques et leur environnement à l échelle de l estuaire et de la Baie de Seine orientale sur la période Sabrina Lucas 04/12/

17 Rappel projet H2O (Tâche 2) Etude des relations entre la répartition spatiale de la macrofaune et celle des habitats sédimentaires hétérométriques à l'échelle de la partie orientale de la Baie de Seine et de son estuaire (Tâche 2 du projet H2O (GIP Seine-Aval)) HETEROMETRIE = de mesures différentes, de tailles différentes sablo-vaseux, gravelo-vaseux, vaso-sableux HETEROGENEITE = de natures et/ou d origines différentes sables à galets mous, sables coquilliers Facteurs influençant le degré d hétérogénéité du sédiment : La nature des vases La texture et la structure sédimentaire Le mode de vie des espèces (+/- enfouies) La présence d espèces ingénieures (cf. Ophiothryx fragilis)

18 Sédiment HETEROMETRIE = mélange d au moins 2 tailles de particules avec un ratio minimum de 9:1 (Holland et Edridge 2008) Gradient d affinement du large vers la côte Emboitement des classes granulométriques (Lesourd 2000) Benthos Spots d abondance et de richesse spécifique restent stables à long terme (PECTOW ) à rapprocher de l organisation hydro-morphosédimentaire du secteur. Schéma synthétique (COLMATAGE ) du recouvrement spatial de 4 des classes granulométriques prises en compte Alizier 2011 Alizier 2011

19 Données disponibles sur la période : Abondance et richesse de la macrofaune Données granulométriques (laser et tamis) Données bathymétriques Matière organique totale (%) Données hydrodynamiques dans la couche de fond de la colonne d eau (sortie du modèle Mars 3D du projet HYMOSED) : Salinité Vitesse des courants Contrainte de frottement

20 grossier vcsand csand msand fsand vfsand silt clay grossier vcsand csand msand fsand vfsand silt clay grossier vcsand csand msand fsand vfsand silt clay grossier vcsand csand msand fsand vfsand silt clay grossier vcsand csand msand fsand vfsand silt clay Mise en évidence des faciès hétérométriques : Données transformées en distance euclidienne Classification Ascendante Hiérarchique (méthode de Ward) Statistique de Mantel : nombre optimal de groupe Groupe 3 Groupe Groupe Groupe Groupe 2

21 Identification de peuplements benthiques : Abondances transformées en log(x+1) pour limiter le poids des espèces dominantes Distance de Bray-Curtis Classification selon la méthode de Ward Statistique de Mantel : nombre optimal de groupe Espèces indicatrices (IndVal) de chaque groupe se base sur la spécificité et la fidélité de chaque espèce dans un groupe défini

22 Identification de peuplements benthiques :

23 Axe 2 (16.8%) Principales influences environnementales : Suppression des autocorrélations entre variables Données centrées et réduites ACP + CAH Axe 1 (35.7%) Estuaire Baie de Seine

24 Relations entre l environnement et la macrofaune : Procédure BIO-ENV : meilleure corrélation entre matrice environnementale et matrice faunistique = 0.67 Sable grossier Bathymétrie Matière Organique Polyhalin (salinité PSU) Euhalin (salinité PSU) Vitesse de courant 1-1.5cm.s -1 Tension de frottement N.cm -2 % sable grossier Bathymétrie (m) %Matière Organique Milieu polyhalin (% d'heures entre psu) Milieu euhalin (% d'heures entre psu) Vitesse de courant (% d'heures entre cm/s) Tension de frottement (% d'heures entre N.cm2)

25 RDA : Analyse des redondances RDA2 (27.1%) Extension de la régression linéaire multiple suivis d une ACP modéliser des données réponses multivariées. 1 matrice de données réponses et 1 matrice de variables explicatives RDA1 (36.1%)

26 Conclusion : Ce qu il reste à faire Analyse des campagnes 2009 à 2011 (en cours) Comparaison inter-années des campagnes Publication : Détermination des typologies de la macrofaune benthique en relation avec l organisation sédimentaire Détermination des habitats par rapport à la connaissance de l environnement abiotique (sédiment, hydrodynamisme )

27 Merci de votre attention