Suivi environnemental

En parallèle de l’étude de la microbioérosion en milieu naturel, plusieurs paramètres environnementaux ont été enregistrés à l’île aux Canards entre décembre 2009 et juillet 2013 : la température de l’eau, sa salinité, sa turbidité, sa fluorescence, sa concentration en chlorophylle a, son alcalinité, sa quantité de carbone inorganique dissous, ses concentrations en métaux lourds et en nutriments. De plus, j’ai eu accès aux données journalières de pluviométrie (mm) fournis par la station Météo France de Nouméa.

2.4.1 Suivi mensuel par sonde multiparamétrique : Température, Salinité, Turbidité, Fluorescence

La température (°C), la salinité (PSU), la turbidité (NTU) ainsi que la fluorescence ont été enregistrées, mensuellement, tout au long de l’expérience, grâce à des mesures au niveau des grilles entre 0 et 6 m de profondeur réalisées par deux CTD (Conductivity-Temperature-Density, SEABIRD SBE 19 équipées avec une sonde Wet Lab Wetstar) inter-calibrées. Les données des CTD ont été extraites avec le logiciel SeaTerm et traitées par le logiciel SBE Data Processing à Nouméa.

2.4.2 Suivi mensuel par prélèvements d’eau : Chlorophylle a, Nutriments, Système des carbonates, Métaux lourds

Chaque mois et tout au long de l’expérience de l’eau de mer a été échantillonnée à l’aide d’une bouteille Niskin de 5 L pour déterminer les variations temporelles des concentrations en chlorophylle

a et en nutriments. En plus de ces paramètres, le système des carbonates a été étudié ponctuellement

entre juin 2011 et juillet 2013. Enfin, la Nouvelle-Calédonie présentant une activité minière très importante, un suivi des concentrations en métaux lourds a été réalisé au niveau du site d’étude entre mai 2013 et mai 2014.

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2.4.2.1 Chlorophylle a

L’eau de mer prélevée avec une bouteille Niskin a été échantillonnée directement à partir du bateau dans des flacons en polyéthylène. Afin de stopper l’activité photosynthétique et de préserver les pigments chlorophylliens, les flacons ont été stockés à l’abri de la lumière. De retour au laboratoire (~1 h) 500 ml d’eau échantillonnée ont été filtrés (filtres Whatman GF/F, porosité 0,7µm) sous une dépression de 200 mmHg. La filtration terminée, les filtres ont été transférés dans un micro-tube et conservés à -80°C avant analyse. Les analyses de la chlorophylle a ont été réalisées par le laboratoire des moyens analytiques (LAMA) du centre IRD de Nouméa.

Les analyses de la chlorophylle a ont été réalisées par fluorométrie (fluorimètre TRILOGY Turner Designs) selon les méthodes décrites par Yentsch and Menzel (1963), Holm-hansen et al. (1965) et Lorenzen (1966). Les filtres ont été immergés dans du méthanol 95% durant 30 min, à température ambiante et dans l’obscurité afin d’extraire les pigments chlorophylliens. L’extrait placé dans le fluorimètre est excité par un faisceau lumineux à 450 nm et la fluorescence est mesurée à 670 nm. Sur chaque extrait la mesure de fluorescence est effectuée deux fois, avant et après acidification (20 µl d’HCl 0.3 mol L^-1). La diminution de fluorescence observée entre ces deux lectures est en relation avec le pourcentage relatif de chlorophylle a par rapport à la somme chlorophylle a + phéophytine a. Les concentrations ont ensuite été déterminées grâce à une gamme d’étalonnage permettant de relier la fluorescence mesurée optiquement à une concentration en pigments.

2.4.2.2 Nutriments : Nitrites, Nitrates, Phosphates

L’eau de mer, prélevée avec une bouteille Niskin, a été échantillonnée directement à partir du bateau dans des flacons en polypropylène puis stockée à l’abri de la lumière jusqu’au retour au laboratoire. Les échantillons ont été conservés avant analyse à -80°C. De même que pour la chlorophylle a, les concentrations en nitrites, nitrates et phosphates ont été déterminées au laboratoire des moyens analytiques (LAMA) du centre IRD de Nouméa.

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La détermination des concentrations en nutriments a été réalisée par un Auto-analyseur III (Bran+Luebbe) selon les méthodes décrites par Wood et al. (1967), Caspers (1985), et Raimbault et al. (1990).

2.4.2.3 Système des carbonates

Les prélèvements d’eau pour l’étude du système des carbonates ont été réalisés une fois par mois à heure fixe le matin entre juin 2011 et juillet 2013. Par ailleurs, trois suivis intensifs ont été effectués lors de saison d’été en mars 2012 et 2013 et d’une saison d’hiver en juillet 2013 afin de mieux rendre compte de la variabilité journalière et saisonnière du système des carbonates. Les suivis intensifs ont été réalisés sur cinq jours avec des prélèvements toutes les trois heures. Le premier prélèvement était réalisé avant le lever du soleil afin de refléter le système des carbonates de la fin de nuit et le dernier prélèvement était réalisé après le coucher du soleil reflétant ainsi l’état du système des carbonates du début de la nuit. Cependant, les prélèvements n’ont pas été réalisés à marée basse ou aux mortes eaux et compte tenu de temps de renouvellement rapide du lagon il est délicat de lier les données obtenues concernant le système des carbonates au métabolisme du récif.

L’eau de mer prélevée au niveau des grilles à l’aide d’une bouteille Niskin, a été filtrée (seringue, filtre GF/F 0,45 µm) sur le bateau puis prélevée en triplicat dans des bouteilles en borosilicate (250 ou 500 ml). L’activité biologique a été immédiatement stoppée par l’ajout d’une solution saturée en chlorure de mercure (100 µL). La filtration a permis d’éliminer les sédiments carbonatés présents dans l’eau de mer car ils peuvent altérer la mesure de l’alcalinité et du carbone inorganique dissous. En effet, les prélèvements d’eau sont réalisés près du fond marin en zone sableuse où la re-suspension des sédiments est courante. Une fois les trois bouteilles remplies, elles ont été scellées par un bouchon rodé graissé ou à pas de vis. Les bouteilles ont été stockées à 4°C jusqu’à analyse.

Les bouteilles prélevées entre juin 2011 et avril 2012 (250 ml) ont été analysées sur un titrateur (TritaLab, Radiometer Analitical) afin de déterminer le pH et l’alcalinité. Les bouteilles prélevées entre mai 2012 et juillet 2013 ultérieurement (500 ml) ont été analysées sur la plateforme SNAPO-CO2 (INSU, laboratoire LOCEAN, Paris) afin de déterminer l’alcalinité et le carbone inorganique dissous. Les échantillons que j’ai analysés aussi bien avec le Titralab que sur la plateforme

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analytique SNAPO-CO2 ont été dosés par une méthode potentiométrique. Les autres paramètres du système des carbonates ont été calculés grâce au logiciel CO2Sys (Lewis and Wallace 2006) en utilisant la constante thermodynamique de Mehrbach et al. (1973) redéfinie par Dickson and Millero (1987).

2.4.2.4 Métaux lourds

L’eau de mer a été échantillonnée en surface avec une bouteille en Teflon de 1 L au niveau du site d’étude et également au niveau d’un site « contrôle » situé 7 km plus au large (récif de Sèche-Croissant). L’analyse des métaux lourds de l’eau de mer a été réalisée par le laboratoire AEL Environnement de Nouméa.

La détermination des concentrations des métaux lourds (Cobalt, Cuivre, Fer, Manganèse et Nickel) a été réalisée selon la méthode décrite par Moreton et al. (2009). L’eau de mer échantillonnée est tout d’abord passée dans une unité de préconcentration/élution puis analysée par ICP-OES (Inductively Coupled Plasma – Optical Emission Spectrometer, Optima 3200DV, Perkin-Elmer).

2.4.3 Suivi continu : Température, Salinité, Turbidité, Fluorescence

Afin de compléter le suivi mensuel des paramètres physico-chimiques de l’eau de mer et de vérifier leur représentativité, un suivi continu a été réalisé depuis janvier 2011 pour la température et depuis août 2012 pour la salinité, la turbidité et la fluorescence.

Deux sondes Seabird ont été fixées près des grilles à 4m de profondeur pour mesurer la température (toutes les soixante minutes, Seabird, SBE 56), la salinité, la turbidité et la fluorescence (toutes les trente minutes, Seabird, SBE 16plus V2 SeaCAT + WET Labs fluorometers). Les capteurs des sondes ont été nettoyés tous les mois afin de limiter la fixation d’organismes vivants pouvant perturber les mesures. Tous les 6 mois, les sondes ont été ramenées au centre IRD de Nouméa afin de

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procéder à leur nettoyage complet, à une re-calibration et permettre la récupération des données enregistrées.

2.4.4 Traitement des données environnementales

A l’exception des paramètres du système des carbonates les paramètres environnementaux ont été déterminés au centre IRD Nouméa. Après réception des données brutes, j’ai réalisé les traitements de données à l’aide des logiciels Excel (v. 2010), R (R. Development Core Team 2014), Origin (v. 8.6) et Surfer (v.12). Ces traitements ont permis d’homogénéiser des données enregistrées à différentes échelles temporelles (demi-heure, heure, jour, mois). Ces données ont ensuite été moyennées sur la journée puis sur le mois afin d’étudier leurs variations temporelles mais surtout de les corréler autant que possible aux données biologiques mensuelles liées à la microflore perforante.