Evolution spatio-temporelle des caractéristiques du mésocosme

Variables hydrologiques

Au cours des 3 sessions, la température de l'eau a varié entre 10 et 24 °C (Figure VI.2A). L'évolution de la température moyenne montre les signes du réchauffement printanier, de la session I (12,5 °C ± 1,6) aux sessions II (17,0 °C ± 2,0) et III (16,5 °C ± 1,6).

Les différences entre températures nocturnes, plus fraîches, et températures diurnes ont une amplitude minimale de 2 °C (session I) et maximale de 3 °C (session III). Pour chacune des sessions, la température moyenne entre les 3 zones du bassin expérimental est équivalente, les différences observées étant proches de l'erreur de mesure attribuable aux sondes utilisées.

Enregistrée de façon ponctuelle, la gamme de salinité couvre des valeurs allant de 31,0 à 32,5.

La saturation en oxygène dissous varie entre 48% (valeur minimale enregistrée le matin en zone H) et plus de 120% de saturation (maximum enregistrable par le système de mesure). La valeur moyenne de saturation en oxygène est proche pour chacune des sessions (de 100 à 105%) ; des fluctuations journalières s'enregistrent pour les 3 sessions, les valeurs nocturnes étant inférieures aux valeurs diurnes. L'amplitude de ces fluctuations augmente à partir de la mi-avril, passant de 28% (session I) à 36-37% (sessions II et III). Pour les 3 sessions, les valeurs moyennes enregistrées pour la zone L sont significativement plus élevées que celles de la zone H (respectivement 102 à 108% et 97 à 102 %, ANOVA, dl = 5, F = 141,24, p < 0,001). Des phénomènes de sursaturation diurne sont plus fréquents et importants en zone L, en particulier au cours des sessions II et III (mesures manuelles de sursaturations de 120 à plus de 200% en journée). Par contre, les concentrations en O₂

Partie 3. Effets de la Conchyliculture – Comportement natatoire sous influence ostréicole

inférieures à 60% ne représentent que deux épisodes de l'expérience (les 11 et 12/05, le matin, en zone H). Les différences d'oxygénation mesurées entre les zones restant faibles et leurs variations parallèles, seules les valeurs mesurées dans la zone H ont été conservées pour l'analyse du lien entre l'activité natatoire et les variables environnementales.

Pression Atmosphérique (hPa) Pluviométrie (mm.m)-2

03/04 08/04 13/04 18/04 23/04 28/04 03/05 08/05 13/05

pH Hauteur d’eau (m)

Irradiance solaire (W.m)-2Composante verticale

100

Figure VI.2 - Séries temporelles des facteurs environnementaux enregistrés pendant les 3 sessions expérimentales (I, II et III) : A, température (ligne continue) et oxygène (ligne pointillée) ; B, pH (ligne continue), hauteur d'eau (ligne pointillée) et phases lunaires (pleine lune, disque blanc, et nouvelle lune, disque noir); C, pression atmosphérique (ligne continue) et pluviométrie (barres verticales) ; D, irradiance solaire ; E, hodographes de la vitesse et direction du vent.

Le pH a varié entre 8,6 et 8,9 (moyennes horaires, Figure VI.2B), avec des valeurs croissantes de la session I à la session III (de 8,7 à 8,9 ANOVA: F = 903,7, p < 0,001, dl = 2 ). Comme pour l'oxygène, le pH présente des fluctuations journalières dues à l'activité biologique, avec des valeurs nocturnes inférieures aux valeurs diurnes suivant une amplitude moyenne variant de 0,12 (session I) à 0,17 (session II). Les fluctuations de quinzaine sont de plus grande amplitude (jusqu'à 0,34 de baisse pendant la session II). Ainsi, le pH est un bon indicateur du régime des entrées d'eau : ses variations de quinzaine retracent les cycles de marées, avec des minima aux périodes de vives-eaux. Les entrées d'eau les plus importantes ont eu lieu pendant la session II (16 épisodes d'entrée/sortie d'eau d'une durée totale de 33,7 heures), avec une différence moyenne de hauteur d'eau de 0,5 m et une hauteur maximale de 1,7 m. Ces variations sont moindres pendant les sessions I et III. Par exemple, la hauteur d'eau varie en moyenne de 0,3 m, pour 8 épisodes d'entrée/sortie d'eau d'une durée totale de 12,8 heures pendant la session III.

Le pourcentage de la lumière de surface arrivant à proximité du fond du bassin au minimum de son remplissage (mesure effectuée à la profondeur de 0,6 m) est de 69 ± 4%

dans les zones non couvertes par les tables et bien moindre dans les zones couvertes, 4 ± 2%.

Variables météorologiques

Dans ce type de milieu, les variations de la pression atmosphérique permettent de relier, du moins en partie, le contexte hydrologique avec l'alternance des épisodes climatiques dépressionnaires (en moyenne, 1006 hPa ± 5,7 et 1012 hPa ± 4,6 pour les sessions I et III) et anticycloniques (session II, en moyenne 1021 hPa ± 6,5 ; Figure VI.2C). Aussi, les sessions diffèrent-elles par la pluviométrie et le régime des vents. En ce qui concerne la pluviométrie, la session I a subi 7 jours de pluie pour un cumul de 120 mm.m^-2. Les précipitations sont les plus faibles durant la session II (3 jours de pluie pour un cumul de 3 mm.m^-2). La session III présente des valeurs intermédiaires (6 jours de pluie pour un cumul de 50 mm.m^-2). De même, à la session I correspond une irradiance moyenne significativement réduite (283 ± 259 W.m^-2, ANOVA F = 75,8, p < 0,001, dl = 2) comparée aux sessions 2 et 3 (respectivement 444 ± 304 et 390 ± 317 W.m^-2, Figure VI.2D). Quant au régime des vents (Figure VI.2E), les vents dominants au cours de la session I sont de secteur nord-est avec la vitesse moyenne la plus élevée des 3 sessions (4,5 ± 1,8 m.s^-1). A l'opposé, la session II présente des vents dominants de secteur ouest et la vitesse moyenne la plus faible (3,6 ± 2,0 m.s^-1). La session III présente une situation intermédiaire avec de manière équivalente des vents d'ouest / sud-ouest et

nord-Partie 3. Effets de la Conchyliculture – Comportement natatoire sous influence ostréicole

est pour une vitesse moyenne de 4,4 ± 1,7 m.s^-1. Les poissons ont subi deux épisodes prolongés de vents relativement soutenus (vitesse moyenne supérieure à 5 m.s^-1 et vitesse maximale supérieure à 8 m.s^-1), le premier au cours de la session I (du 7 au 15/04), de secteur nord-est, et le second en fin de session II et début de session III (du 26/04 au 3/05), de secteur sud-ouest.

Tableau VI.2 - Matrice de corrélation (r de Pearson, seuil de signification r = 0,07 pour p = 0,05, n = 889) établies entre les variables hydrologiques (température, T° ; oxygène, O2 ; pH), météorologiques (Vitesse du vent, V-vent ; direction du vent nord-sud, Vent N-S, et est-ouest, Vent E-O ; pression atmosphérique, Patm ; irradiance, Irrad ; pluviométrie, Pluvio).

O2 T° pH V-vent Vent N-S

Vent

E-O Patm Irrad Pluvio

O2 1

T° 0,24 1

pH 0,35 0,44 1

V-vent 0,19 -0,28 -0,18 1

Vent N-S -0,13 -0,22 0,30 -0,19 1 Vent E-O -0,24 -0,34 0,17 -0,19 0,45 1

Patm 0,13 0,56 0,30 -0,41 0,01 -0,14 1

Irrad 0,37 0,12 0,20 0,15 -0,19 -0,20 0,21 1

Pluvio -0,09 -0,09 -0,03 -0,03 -0,03 0,06 -0,15 -0,08 1 Hauteur d'eau -0,01 0,05 -0,23 0,11 -0,13 -0,14 0,01 -0,04 0,04

Des corrélations significatives existent entre les principales variables hydrologiques et météorologiques mesurées (Tableau VI.2) : les relations sont positives entre la pression atmosphérique et la température, l'oxygène et le pH du bassin. La relation négative établie entre la hauteur d'eau et le pH témoigne de l'effet des entrées d'eau sur les caractéristiques physico-chimiques du bassin.

Evolution hydrologique et bio-sédimentaire

Le taux de sédimentation est significativement plus élevé pour les sessions II et III que pour la première session (Tableau VI.3A). En ce qui concerne les composés azotés, seule une baisse des concentrations en nitrates, observée de la session I à la session III, ressort des variations du complexe nitrites/nitrates (N(NO2,3)).

Tableau VI.3 - Concentrations en composés azotés (valeurs moyennes ± écart-type en µg.l^-1) de l'eau du mésocosme (Nitrites NO2, complexe Nitrites/Nitrates N(NO2,3), Urée et azote ammoniacal, N(NH3,4)), taux de sédimentation (matière sèche totale S en g.m^-2.j^-1), par session (A : I, II et III) et par zone (B : H, C et L) et comparaison par le test de Kruskal-Wallis (KW-ANOVA).

(A) Session I Session II Session III KW-ANOVA

(n = 77 ou 78, dl = 2) NO2 23,1 ± 8,6 22,6 ± 27,8 23,7 ± 11,8 H = 6,9, p = 0,03 N(NO2,3) 1114 ± 735,8 539,4 ± 415,6 296,7 ± 554,2 H = 24,9, p < 0,001 Urée 108,6 ± 62,8 111,9 ± 73,4 107,0 ± 46,1 H = 0,7, p= 0,7 N(NH3,4) 37,0 ± 17,1 27,1 ± 14 37,1 ± 21,1 H = 5,2, p= 0,08 S 20,4 ± 7,9 58,0 ± 26,9 43,1 ± 11,5 H = 16,6, p < 0,01

(B) H C L KW-ANOVA

(n = 77 ou 78, dl = 2) NO2 32,6 ± 24,7 16,5 ± 9,7 20 ± 8,7 H = 12,2 ; p = 0,002 N(NO2,3) 732,6 ± 686,0 671,2 ± 684,6 668,8 ± 717,5 H = 0,8 ; p = 0,7 Urée 127,3 ± 72,8 95,1 ± 56 104,6 ± 50,3 H = 6,9 ; p = 0,03 N(NH3,4) 45,8 ± 21,9 28,5 ± 11,3 27,3 ± 12,5 H = 14,2 ; p = 0,001 S 76,0 ± 60,8 25,8 ± 16,5 15,0 ± 9,6 H = 37,1 ; p < 0,001

Des différences apparaissent entre les 3 zones du mésocosme, avec un effet 'biodéposition' plus marqué dans la zone H (Tableau VI.3B). C'est vrai pour les concentrations en composés azotés (nitrites, urée et azote ammoniacal), significativement plus élevées dans la zone H, et pour le taux de sédimentation, 3 à 5 fois plus élevé dans cette zone. S'il n'existe aucune différence significative du potentiel redox entre zones, à l'état initial comme à l'état final, une variation significative de la qualité du sédiment se manifeste au cours de l'expérience (Tableau VI.4), avec des valeurs moyennes négatives en fin d'expérience. La teneur en eau de la couche superficielle du sédiment (3 premiers cm) montre un état initial équivalent entre les 3 zones mais un état final différent avec une augmentation significative du pourcentage de la teneur en eau dans la zone H non observée dans les 2 autres zones.

Partie 3. Effets de la Conchyliculture – Comportement natatoire sous influence ostréicole

Tableau VI.4 - Comparaison entre zones (H, C et L) et en fonction des états initial et final de la qualité du sédiment (moyenne ± écart-type du potentiel redox et de la teneur en eau).

H C L KW-ANOVA

Parmi les invertébrés échantillonnés par carottage (Figure VI.3), les espèces de petite taille dominent avec 4 groupes bien représentés (foraminifères, ostracodes, copépodes harpacticoïdes et oligochètes). Les espèces de la macrofaune sont peu abondantes. Il s'agit principalement des annélides Hedistes diversicolor et Streblospio sp et des bivalves Abra spp.

Pour toutes les zones, aucune différence majeure n'est apparue entre l'état initial et l'état final, à l'exception de l'augmentation des effectifs des copépodes harpacticoïdes et des Hedistes juvéniles. De même, aucune différence majeure n'est apparue entre zones.

400

Figure VI.3 - Effectifs moyens (± écart type) des invertébrés prélevés dans les 3 zones de l'enclos (H, C et L) à l'état initial (barres blanches) et à l'état final (barres noires). (pl.: planctonique, harp.: harpacticoïde).