LE SÉDIMENT DU LAC ROTSEE

On suggère que les BSR peuvent alterner différentes réactions afin de gagner de l'énergie: utilisation alternative d'accepteurs d'électrons tels que le Fe (Ill) et le N03- au lieu du

so/-.

disproportionation de composés organiques soufrés et fermentation dans des conditions de limitation en

so/-.

Ces stratégies, comme par exemple l'utilisation de sources de carbone ou la production de substrats dont ont besoin d'autres microorganismes, devraient résulter en la présence et l'activité concomitante de méthanogènes et de BSR dans le sédiment. La quantité et la qualité de matières organiques se déposant depuis la zone phatique varie de manière saisonnière. Ces variations de substrats disponibles affectent donc les interrelations entre les communautés microbiennes du sédiment. Plusieurs études de lacs eutrophes portent sur les effets des variations de température et de matière organique [7, 59, 75] tout au long de l'année.

Schulz et Conrad (1995, [72]) ont trouvé une corrélation saisonnière entre la concentration d'acétate et la production de méthane dans le sédiment profond d'un lac mésotrophe et monomictique à une température annuelle constante (4°C), dans de faibles concentrations en 02, N03- et

so/-

dans les millimètres supérieurs du sédiment [72]. Ces concentrations d'acétate et de méthane observées sont plus élevées en été et plus faibles en hiver. La raison probable de cette observation serait un apport maximal de matière organique à la fin du printemps. En 1997, Takii et collaborateurs [80] ont étudié les taux de production de CH4 et de réduction du

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dans le sédiment d'un lac mésotrophe, à une température constante de 6°C. Bien que les activités entre ces deux processus soient séparées dans

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que les taux de production de CH4 sont relativement élevés entre l'été et le début de l'automne, l'activité des BSR est relativement importante au printemps et en été, et faible à la fin de l'automne et en hiver [80].

Bien que de nombreuses études mentionnent de façon séparée la distribution des méthanogènes [26, 30, 31, 34, 57, 72] et des BSR [21, 24, 44, 81, 83], il existe encore peu d'informations sur l'effet de changements saisonniers sur les méthanogènes et les BSR au sein d'un même environnement.

Notre site d'étude, le lac Rotsee, est un lac holomictique avec un hypolimnion complètement anaérobique sur la fin de l'été, et la température de son sédiment est constante (5°C) durant l'année. Dans l'étude de Zepp-Falz et collaborateurs (1999, [92]), de faibles concentrations en

so/-

et une haute production de CH4 ont été observées en

octobre 1998. La plus grande activité microbienne a été trouvée dans les 2 centimètres supérieurs du sédiment [92].

Le but de ce travail a été d'approfondir les connaissances sur les modifications saisonnières de distribution et d'activité des Archaea méthanogènes et des BSR, ainsi que d'étudier de quelle manière les interrelations entre ces deux groupes s'effectuent dans le sédiment du lac Rotsee. Par ailleurs, comme les paramètres physico-chimiques affectent fortement ces communautés microbiennes, il a été indispensable de compléter les analyses biogéochimiques du sédiment, en même temps que la description des populations microbiennes. Les 30 centimètres supérieurs ont ainsi été analysés plusieurs fois au cours de l'année. Les techniques de comptage cellulaire par CARD-FISH ont également permis d'évaluer le calcul de flux de l'eau interstitielle afin de comprendre l'abondance et l'activité des deux groupes.

3. LE SÉDIMENT DU LAC ROTSEE

3.2

RESULTATS

Les flux de soufre. Le cycle saisonnier de concentration en 02 et en S(-11) dans l'interface eau-sédiment du lac Rotsee est présenté dans la figure 3.2.1. En 1999, l'eau profonde du

Figure 3.2.1: Concentrations en 02 et en S(-11) inorganique dans l'interface eau-sédiment du Rotsee, durant les prélèvements de 1999.

Chimie de l'eau interstitielle. La figure 3.2.2 montre les profils du pH, ainsi que de l'alcalinité de l'ammonium (NH₄ +) et du sulfate (SO/-), qui ont été mesurés dans trois échantillonnages différents. Les valeurs des flux de diffusion de ces composants sont représentées dans le tableau 3.2.1, avec également celui du carbone inorganique dissout (DIC). Ce dernier a été calculé à partir des donnés du pH et de l'alcalinité. Les profils du méthane n'étaient pas si représentatifs, phénomène presque sûrement dû à une perte de gaz durant l'échantillonnage. Une estimation du flux de méthane a donc été calculée, en utilisant la différence entre la production de carbone inorganique total, en accord avec le rapport de Redfield du flux de l'ammonium, et la diffusion du DIC.

Entre 0 et 4 cm de profondeur, le profil du pH montre un abaissement de 0.5 unité, lorsqu'on le compare à la partie plus profonde de la colonne d'eau. Pour ce paramètre, un profil plus uniforme a été observé à la fin de la période de stagnation des eaux, c'est-à-dire en novembre 2000. A ce moment, le pH de l'interface eau-sédiment était de 7 unités.

Une valeur maximale de pH à cette interface est probablement due aux intenses processus anaérobiques tels que celui du Fe, du Mn et de la sulfatoréduction. Des résultats similaires aux nôtres on été décrits récemment grâce à l'utilisation de capteurs spécifiques dans le lac mésotrophe Alpnach, [51]. La mesure du pH en dessous de 4 cm, au contraire, a présenté des valeurs relativement constantes durant toute la période analysée.

L'augmentation de l'alcalinité dans la partie la plus profonde de la colonne d'eau était plus élevée durant les mois d'août et de mai. Ce phénomène est du à la réduction du sulfate, du Fe et du Mn dans le sédiment. Par conséquent, le flux d'HC03- était de 3.3 mmol m-2

f

¹

au mois d'août, puis il a diminué jusqu'à 0.8 mmol m-2

f

¹ au mois de novembre 2000, pour augmenter à nouveau jusqu'à une valeur de 4.2 mmol m-2

f

¹ au mois de mai 2001. En octobre 2001, ce flux a montré une nouvelle diminution (2.2 mmol m-2

f\

Ces changements correspondent bien à l'intensité saisonnière de la sulfatoréduction.

Les valeurs de la production de C02, qui ont été calculées à partir du pH et de l'alcalinité sont assez similaires, c'est-à-dire qu'elles étaient de 2.0 mmol m-2

f

¹ en août, 2.3 mmol m-2

f

¹ en novembre, et 1.8 mmol m-2

f

¹ en octobre. La plus haute production observée a été mesurée au mois de mai 2001, avec une valeur de 3.2 mmol m-2

f

^1. Comme indice de minéralisation de la matière organique, la production de carbone inorganique a été estimée à partir du flux de NH/ en utilisant le rapport de Redfield (C/N: 6.6). Ce calcul nous indique que la minéralisation était la plus haute en août 2000 (11.6 mmol m-2

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et en mai 2001 (12.5 mmol m-2

f\

et qu'elle a diminué à 4.7 et 8.6 mmol m-2

f

¹ en novembre et octobre 2001 respectivement.

La valeur calculée du flux de CH₄ était de 6.7, 1.2, 5.9 et 4.9 mmol m-2

f

¹ en août, novembre, mai et octobre respectivement.

La réduction du sulfate mesurée avec les plaques de diffusion dans la zone d'interface eau-sédiment a donné 0.1 mmol m-2

f

¹ en août 2000 et 0.2 mmol m-2

f

¹ en mai 2001 (tableau 1 ). Au contraire, aucun gradient de variation de la concentration du sulfate n'a pu

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