• Aucun résultat trouvé

The ecology of Lake Kivu: a puzzle solved?

N/A
N/A
Protected

Academic year: 2021

Partager "The ecology of Lake Kivu: a puzzle solved?"

Copied!
50
0
0

Texte intégral

(1)

Tropical Rift Lake Systems:Integrated Volcanologic, Tectonic, and Biogeochemical, and

Geohazard Assessment of Lake Kivu - Gisenyi, Rwanda - 13-15 January 2010

The ecology of lake Kivu: a puzzle solved?

F. Darchambeau, H. Sarmento, M. Isumbisho, A.V. Borges,

(2)

A collaborative work … (1/3)

•Hugo Sarmento, PhD (2002 - 2006)

University of Namur:

Prof. Jean-Pierre Descy

•Pascal Mwapu Isumbisho,

PhD (2002 - 2006)

(3)

A collaborative work … (2/3)

•University of Namur: Prof. Jean-Pierre Descy, et alii

•ISP-Bukavu: Prof. Pascal Mwapu Isumbisho, et alii

•NUR-Butare: Prof. Laetitia Nyina-wamwiza, et alii

•INRA-Thonon: Prof. Jean Guillard

•Leuven University: Prof. Eric Deleersnijder, et alii

The ECOSYKI project (2004-2009):

a research and cooperative project granted by the Belgian

Universitary Cooperation – CUD, with:

(4)

A collaborative work … (3/3)

The CAKI project (2007-2010):

fundamental research project on Lake Kivu carbon and

nutrient cycles granted by the FNRS

•University of Liège:

Alberto Borges, et alii.

•University of Bruxelles:

Pierre Servais

•University of Namur:

(5)
(6)

-

Limnologiccal samplings every 2 weeks at the southern basin

(Ishungu) since 2002, and offshore Kibuye since 2006

(max depth: 120m)

HT T P ://S V S .G S F C.NA S A .G O V

KIBUYE

(max depth: 300m)

-

Cruises during rainy and dry seasons (2003, 2004, 2007, 2008, 2009)

-

Samplings still in progress (permanent mooring + field cruises)

Partners from the ISP

(7)
(8)

10µm 10µm 10µm 10µm 10µm 10µm 10µm 10µm

46

45

44

43

42

41

40

39

10µm 10µm 10µm 10µm 10µm 10µm 10µm 10µm 10µm 10µm 10µm 10µm 10µm 10µm 10µm

60

59

58

61

57

56

55

54

53

52

51

50

49

48

47

Damas (1937), about the pelagic plankton of Lake Kivu:

“Ses eaux claires et transparentes sont un véritable désert”.

(9)

62

74

73

72

71

70

69

68

67

66

65

64

63

74

75

76

A total of 42 taxa was recorded:

- 14 Cyanophyceae

- 3 Cryptophyceae

- 3 Dinophyceae

- 7 Bacillariophyceae

- 1 Chrysophyceae

- 7 Chlorophyceae

- 3 Trebouxiophyceae

- 4 Zygnematophyceae

(10)

DR

Y

SE

A

SON

DR

Y

SE

A

SON

DR

Y

SE

A

SON

0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 M a r-0 2 A p r-0 2 M a y-0 2 Ju n -0 2 Ju l-0 2 A u g -0 2 S e p -0 2 O ct -0 2 N o v-0 2 D e c-0 2 Ja n -0 3 F e b -0 3 M a r-0 3 A p r-0 3 M a y-0 3 Ju n -0 3 Ju l-0 3 A u g -0 3 S e p -0 3 O ct -0 3 N o v-0 3 D e c-0 3 Ja n -0 4 F e b -0 4 M a r-0 4 A p r-0 4 M a y-0 4 Ju n -0 4 Ju l-0 4 A u g -0 4 S e p -0 4 O ct -0 4 N o v-0 4 D e c-0 4 Ja n -0 5 F e b -0 5 M a r-0 5 A p r-0 5 M a y-0 5 e q . C h l a ( m g .m - ²) Diatoms Cyanobacteria Cryptophyte Chrysophyte Chlorophyte Dinoflagellate

(11)

Rainy season

Dry season

Rainy season

Jan Feb Mar Apr May Jun Jul Aug Sep Oct Nov Dec

Jun Jul Aug Sep

(12)

1 1.25 1.5 1.75 2 2.25 2.5 Sp. conductiity (mS/cm) 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 Dept h (m ) 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Dissolved oxygen (mg/L) 22 22.5 23 23.5 24 Temperature (°C) pH 6 6.5 7 7.5 8 8.5 9 9.5 10

O

2

T

pH

C

M

O

N

I

1 1.25 1.5 1.75 2 2.25 2.5 Sp. conductivity (mS/cm) 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 Dept h (m ) 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Dissolved oxygen (mg/L) 22 22.5 23 23.5 24 Temperature (°C) pH 6 6.5 7 7.5 8 8.5 9 9.5 10

O

2

T

pH

C

Rainy season

Dry season

Rainy season

Jan Feb Mar Apr May Jun Jul Aug Sep Oct Nov Dec

Jun Jul Aug Sep

Southeast winds

M

I

X

O

L

I

M

N

I

O

N

M

O

N

I

E

P

I

H

Y

P

O

(13)

Chemocline Salinity gradient

DR

Y

SE

A

SON

Temperature

DR

Y

SE

A

SON

DR

Y

SE

A

SON

(14)

Chlorophyll a

av r. -02 ma i-02 juin-02 juil .-02 août -02 se pt .-02 oct .-02 nov .-02 déc. -02 janv .-03 fév r. -03 ma rs-03 av r. -03 ma i-03 juin-03 juil .-03 août -03 se pt .-03 oct .-03 nov .-03 déc. -03 janv .-04 fév r. -04 ma rs-04 av r. -04 ma i-04 juin-04 juil .-04 août -04 se pt .-04 oct .-04 nov .-04 déc. -04 janv .-05 fév r. -05 ma rs-05 av r. -05 ma i-05 juin-05 juil .-05 août -05 se pt .-05 oct .-05 nov .-05 déc. -05 janv .-06 fév r. -06 ma rs-06 av r. -06 ma i-06 juin-06 juil .-06 août -06 se pt .-06 oct .-06 nov .-06 déc. -06 janv .-07 fév r. -07 ma rs-07 av r. -07 ma i-07 juin-07 juil .-07 août -07 se pt .-07 oct .-07 nov .-07 déc. -07 janv .-08 fév r. -08 ma rs-08 av r. -08 ma i-08 juin-08 juil .-08 août -08 se pt .-08

Dept

h (m

)

0 10 20 30 40 50 60 0 1 2 3 4 5

(15)

Diatoms

av r. -02 m ai -02 jui n-02 jui l. -02 ao ût -02 s ep t. -02 oct .-02 no v .-02 dé c. -02 jan v .-03 fév r. -03 m ars -03 av r. -03 m ai -03 jui n-03 jui l. -03 ao ût -03 s ep t. -03 oct .-03 no v .-03 dé c. -03 jan v .-04 fév r. -04 m ars -04 av r. -04 m ai -04 jui n-04 jui l. -04 ao ût -04 s ep t. -04 oct .-04 no v .-04 dé c. -04 jan v .-05 fév r. -05 m ars -05 av r. -05 m ai -05 jui n-05 jui l. -05 ao ût -05 s ep t. -05 oct .-05 no v .-05 dé c. -05 jan v .-06 fév r. -06 m ars -06 av r. -06 m ai -06 jui n-06 jui l. -06 ao ût -06 s ep t. -06 oct .-06 no v .-06 dé c. -06 jan v .-07 fév r. -07 m ars -07 av r. -07 m ai -07 jui n-07 jui l. -07 ao ût -07 s ep t. -07 oct .-07 no v .-07 dé c. -07 jan v .-08 fév r. -08 m ars -08 av r. -08 m ai -08 jui n-08 jui l. -08 ao ût -08 s ep t. -08

D

ept

h

(m

)

0 10 20 30 40 50 60 0.0 0.5 1.0 1.5 2.0

(16)

Cyanobacteria

av r.-02 mai-0 2 juin-02 juil. -0 2 ao ût-02 s ep t. -0 2 oct .-0 2 no v .-0 2 dé c.-0 2 jan v .-0 3 fév r.-03 mar s -0 3 av r.-03 mai-0 3 juin-03 juil. -0 3 ao ût-03 s ep t. -0 3 oct .-0 3 no v .-0 3 dé c.-0 3 jan v .-0 4 fév r.-04 mar s -0 4 av r.-04 mai-0 4 juin-04 juil. -0 4 ao ût-04 s ep t. -0 4 oct .-0 4 no v .-0 4 dé c.-0 4 jan v .-0 5 fév r.-05 mar s -0 5 av r.-05 mai-0 5 juin-05 juil. -0 5 ao ût-05 s ep t. -0 5 oct .-0 5 no v .-0 5 dé c.-0 5 jan v .-0 6 fév r.-06 mar s -0 6 av r.-06 mai-0 6 juin-06 juil. -0 6 ao ût-06 s ep t. -0 6 oct .-0 6 no v .-0 6 dé c.-0 6 jan v .-0 7 fév r.-07 mar s -0 7 av r.-07 mai-0 7 juin-07 juil. -0 7 ao ût-07 s ep t. -0 7 oct .-0 7 no v .-0 7 dé c.-0 7 jan v .-0 8 fév r.-08 mar s -0 8 av r.-08 mai-0 8 juin-08 juil. -0 8 ao ût-08 s ep t. -0 8

Dep

th (m)

0 10 20 30 40 50 60 0.0 0.5 1.0 1.5 2.0

(17)

Cryptophytes

av r.-02 mai-0 2 juin-02 juil. -0 2 ao ût-02 s ep t. -0 2 oct .-0 2 no v .-0 2 dé c.-0 2 jan v .-0 3 fév r.-03 mar s -0 3 av r.-03 mai-0 3 juin-03 juil. -0 3 ao ût-03 s ep t. -0 3 oct .-0 3 no v .-0 3 dé c.-0 3 jan v .-0 4 fév r.-04 mar s -0 4 av r.-04 mai-0 4 juin-04 juil. -0 4 ao ût-04 s ep t. -0 4 oct .-0 4 no v .-0 4 dé c.-0 4 jan v .-0 5 fév r.-05 mar s -0 5 av r.-05 mai-0 5 juin-05 juil. -0 5 ao ût-05 s ep t. -0 5 oct .-0 5 no v .-0 5 dé c.-0 5 jan v .-0 6 fév r.-06 mar s -0 6 av r.-06 mai-0 6 juin-06 juil. -0 6 ao ût-06 s ep t. -0 6 oct .-0 6 no v .-0 6 dé c.-0 6 jan v .-0 7 fév r.-07 mar s -0 7 av r.-07 mai-0 7 juin-07 juil. -0 7 ao ût-07 s ep t. -0 7 oct .-0 7 no v .-0 7 dé c.-0 7 jan v .-0 8 fév r.-08 mar s -0 8 av r.-08 mai-0 8 juin-08 juil. -0 8 ao ût-08 s ep t. -0 8

Dep

th (m)

0 10 20 30 40 50 60 0.0 0.5 1.0 1.5 2.0

(18)

An oligotrophic lake but with higher biomass

than L. Tanganyika and Malawi

Phytoplankton biomass & Primary production

Mean biomass

Mean PP

Lake

Period

µgChla/L mgChla/m

2

gC.m

-2

.y

-1

References

L. Malawi

1996-98

0.86

34

169

Guildford et al. 2007

L. Tanganyika

2002-03

1.06

43

236

Bergamino et al. in press

L. Kivu

2003-08

1.68

75

170

present study

(19)

Phytoplankton biomass & Primary production

Period

PP

gC.m

-2

.d

-1

n

Reference

March 1972

1.03 – 1.44

<14

Degens et al., 1973

March 1972 – 73

0.66 – 1.03

8

Jannasch, 1975

October 1990

0.33

3

Descy, 1990

2002 – 2008

0.64 (0.19 – 1.18)

55

present study

(20)

Zooplankton composition

Mesocyclops aequatorialis

Thermocyclops consimilis

Tropocyclops confinis

(21)

Zooplankton composition

Cladocerans

(22)

Zooplankton composition

Rotifers

50 µm 50 µm 50 µm

a

b

c

d

e

f

g

h

i

j

k

a: Bdelloid b: Anuraepsis fissa c: Lecane sp. d: Brachionus calyciflorus e: Brachionus quadridentatus

f: Brachionus caudatus g: Brachionus falcatus h: Polyarthra sp. i: Hexarthra sp. j: Collurella sp.

(23)

0,0

0,5

1,0

1,5

2,0

2,5

F-02

A-02

J-02

A-02

O-02

D-02

F-03

A-03

J-03

A-03

O-03

D-03

F-04

A-04

J-04

A-04

O-04

D-04

F-05

A-05

J-05

A-05

O-05

D-05

F-06

A-06

J-06

A-06

O-06

D-06

F-07

A-07

J-07

A-07

O-07

D-07

F-08

A-08

J-08

A-08

Z

o

o

p

la

n

kt

o

n

(g

C

m

-2

)

2002

2003

2004

2005

2006

2007

2008

(24)

Phytoplankton and zooplankton blooms

DR

Y

SE

A

SON

DR

Y

SE

A

SON

DR

Y

SE

A

SON

(25)

Zooplankton biomass & production

Lake

Mean biomass

gC.m

-2

Mean annual

production

gC.m

-2

.y

-1

Reference

L. Tanganyika

1.2

23

Kurki et al., 1999; Sarvala et al., 1999

L. Malawi

0.9

24.5

Irvine, 1995; Irvine & Waya, 1999

L. Kivu

0.3

8.3

present study

(26)

Zooplankton biomass & production

Lake

Trophic transfer efficiency

%

Reference

African lakes

10.1

Pauly & Christensen, 1995

L. Tanganyika

3.5 – 5.4

Sarvala et al., 1999

L. Malawi

5 – 8

Irvine & Waya, 1999

L. Kivu

1.3 – 2.1

present study

(27)

Zooplankton biomass & production

1952-53

2003-04

0

1

10

100

m

g

D

W

/m

2

J

F

M

A

M

J

J

A

S

O

N

D

(28)

and disappearance of the main grazer Daphnia curvirostris

In the 20th and 21st centuries…

X

- Introduction of Limnothrissa miodon from Lake Tanganyika in the late 50s

- The Tanganyika sardine in Lake Kivu: Another ecodisaster for Africa?

(Environment Conservation, Dumont 1986)

- Success of the introduction of the freshwater Clupeid Limnothrissa miodon in Lake

Kivu

(Fish Farming International, Frank, 1977 ; Fisheries Management, Spliethoff et al., 1983)

- Verbeke (1952-1954): study of zooplankton, no planktivore in the pelagic waters

(29)

Ruzizi

Bukavu

Kibuye

Idjwi

Goma

2185

1377

1279

1305

417

306

803

1975

Feb. 08:

July 08:

Fish hydroacoustic surveys

➔Production : ~8-9000 tons/year

Limnothrissa miodon

5000 tons

(30)

Fish hydroacoustic surveys

Limnothrissa miodon

Lake

Sardine production

gC.m

-2

.y

-1

Reference

L. Tanganyika

1.4 – 1.7

Sarvala et al., 1999

L. Kivu

0.2

present study

(31)

NH

4

+

PO

4

3-CO

2

Oxic

Anoxic

NH

4

+

PO

4

3-CO

2

Phytoplankton

Mean particulate PP:

170 gC/m

2

.y

Metazooplankton

Metazoopl. prod.:

8.3 gC/m

2

.y

Pelagic fish prod.:

0.2 gC/m

2

.y

Mean organic C sed.: 40 gC/m

2

.y

Pasche et al. subm.

Atmosphere

Lake Kivu Pelagic Food Web

Planktivorous:

Clupeids

Limnothrissa miodon

Fish

(32)

NH

4

+

PO

4

3-CO

2

Oxic

Anoxic

NH

4

+

PO

4

3-CO

2

Phytoplankton

Mean particulate PP:

170 gC/m

2

.y

Metazooplankton

Planktivorous:

Clupeids

Limnothrissa miodon

Fish

Metazoopl. prod.:

8.3 gC/m

2

.y

Pelagic fish prod.:

0.2 gC/m

2

.y

Mean organic C sed.: 40 gC/m

2

.y

Pasche et al. subm.

Atmosphere

Lake Kivu: a net sink or a net source of CO

2

?

(33)

CO

2

partial pressure in surface waters (ppm)

Atmosphere pCO2 = 380 ppm

Atmospheric pCO

2

= 380 ppm

579 ± 19

743 ± 22

619 ± 17

641 ± 42

(34)

NH

4

+

PO

4

3-CO

2

Oxic

Anoxic

NH

4

+

PO

4

3-CO

2

Phytoplankton

Mean particulate PP:

170 gC/m

2

.y

Metazooplankton

Planktivorous:

Clupeids

Limnothrissa miodon

Fish

Metazoopl. prod.:

8.3 gC/m

2

.y

Pelagic fish prod.:

0.2 gC/m

2

.y

Organic C sed.: 40 gC/m

2

.y

Pasche et al. subm.

Atmosphere

Lake Kivu Pelagic Food Web

(35)

NH

4

+

PO

4

3-CO

2

Oxic

Anoxic

NH

4

+

PO

4

3-CO

2

Phytoplankton

Mean particulate PP:

170 gC/m

2

.y

Metazooplankton

Planktivorous:

Clupeids

Limnothrissa miodon

Fish

Metazoopl. prod.:

8.3 gC/m

2

.y

Pelagic fish prod.:

0.2 gC/m

2

.y

Organic C sed.: 40 gC/m

2

.y

Pasche et al. subm.

Atmosphere

What is the fate of the PP?

(36)
(37)

NH

4

+

PO

4

3-CO

2

Oxic

Anoxic

NH

4

+

PO

4

3-CO

2

Phytoplankton

Organic C sed.: 40 gC/m

2

.y

Heterotrophic bacterioplankton

~300 gC/m

2

.y

Mean particulate PP:

170 gC/m

2

.y

(38)

NH

4

+

PO

4

3-CO

2

Oxic

Anoxic

NH

4

+

PO

4

3-CO

2

Phytoplankton

Organic C sed.: 40 gC/m

2

.y

Heterotrophic bacterioplankton

~300 gC/m

2

.y

Mean particulate PP:

170 gC/m

2

.y

(39)

NH

4

+

PO

4

3-CO

2

Oxic

Anoxic

NH

4

+

PO

4

3-CO

2

Phytoplankton

Organic C sed.: 40 gC/m

2

.y

Heterotrophic bacterioplankton

Mean particulate PP:

170 gC/m

2

.y

Phytoplankton release of organic C

(40)

NH

4

+

PO

4

3-CO

2

Oxic

Anoxic

NH

4

+

PO

4

3-CO

2

Phytoplankton

Organic C sed.: 40 gC/m

2

.y

Heterotrophic bacterioplankton

DOC

~300 gC/m

2

.y

Mean dissolved PP:

~150 gC/m

2

.y

Mean particulate PP:

170 gC/m

2

.y

(41)

NH

4

+

PO

4

3-CO

2

Oxic

Anoxic

NH

4

+

PO

4

3-CO

2

Heterotrophic bacterioplankton

~300 gC/m

2

.y

NO

3

0.00.2 0.4 0.6 0.8

0

10

20

30

40

50

60

70

80

J

F

M

A

M

J

J

A

S

D

ept

h

(m

)

0.0 0.2 0.4 0.6 0.8

0

10

20

30

40

50

60

70

80

J

F

M

A

M

J

J

A

S

D

ept

h

(m

)

0.0 0.2 0.4 0.6 0.8

0

10

20

30

40

50

60

70

80

J

F

M

A

M

J

J

A

S

D

ept

h

(m

)

mgN-NO3/L

AOB/AOA

Lliros et al. subm.

Autotrophic bacteria

(42)

NH

4

+

CH

4

PO

4

3-CO

2

NH

4

+

PO

4

3-CO

2

ANME

Lliros et al. subm.

GSB

Oxic

Anoxic

CO

2

O

2

H

2

O

SO

4

2-H

2

S

+

Autotrophic bacteria

(43)

NH

4

+

CH

4

PO

4

3-CO

2

NH

4

+

PO

4

3-CO

2

ANME

Lliros et al. subm.

GSB

Oxic

Anoxic

CO

2

O

2

H

2

O

SO

4

2-H

2

S

+

Autotrophic bacteria

(44)

NH

4

+

H

2

S

CH

4

PO

4

3-CO

2

NH

4

+

PO

4

3-CO

2

CO

2

ANME

Lliros et al. subm.

GSB

Oxic

Anoxic

O

2

H

2

O

SO

4

2-+

0 10 2 0 3 0 4 0 50 6 0 70 8 0 0 2 4 6 8 10 Chla (µg / l) O2 (mg / l)

Depth

(m)

Autotrophic bacteria

(45)

NH

4

+

H

2

S

CH

4

PO

4

3-CO

2

NH

4

+

PO

4

3-CO

2

CO

2

ANME

Lliros et al. subm.

GSB

Oxic

Anoxic

O

2

H

2

O

SO

4

2-+

Depth

(m)

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 2 0 0 10 0 2 0 0 3 0 0 4 0 0 Chla (µg / l)

Autotrophic bacteria

Oxic

Anoxic

(46)

Microbial Food Web

Phytoplankton

Metazooplankton

Planktivorous:

Clupeids

Limnothrissa miodon

Fish

Protozooplankton

Ciliates Flagellates

DOC

Bacterioplankton

(47)

Concluding remarks

• Lake Kivu: an oligotrophic lake but with higher biomass of

phytoplankton, effects of the few top-down control

• Low trophic transfer efficiency

• Importance of the microbial food web: dissolved primary

production, heterotrophic activity, …

• Autotrophic bacteria

a such unique lake !

(48)

Perspectives for 2010 …

• permanent mooring offshore Gisenyi, with

Chla and phycoeryhtrin fluorometers

optode (O

2

)

minilogs (thermosensors)

• microbial and picoeukariotic diversity

• study of trophic link between metazooplankton and fishes,

specially with the interplay of a new invader Lamprichthys

tanganycanus

• modelling of Lake Kivu ecology

(49)
(50)

Références

Documents relatifs

Tout comme la recherche auprès des femmes court le risque de n’être abordée que sous la seule dimension du genre, penser les enfants uniquement du point de vue de leur classe

Fig.4: Only 8% of the 1000 - 1500 ng/L cobalamin serums harbor a values &lt; 500ng/l after PEG treatment whereas this values goes up to 37% for the &gt;2000 ng/L cobalamin

A total of 35 patients (30 %) that presented serum total Vitamin B12 concentration &gt; 1500 ng/L before PEG treatment were still showing results &gt;1500 ng/L after PEG treatment

the very rapid rearrangement and for the unexpected influence of ionic strength on the (k+3+k+4)/k+4 ratio, which suggested the stabilization of a highly charged intermediate by

Our main findings regarding the determinants of operational loss severity are the fol- lowing: a high GDP growth rate in the European Union, a low Italian unemployment rate and a

Département de Chimie Générale et de Chimie Physique, Université de Liège, Institut de Chimie, Bât B6, Sart-Tilman par B-4000 liège 1, Belgium.. Institut für Physikalische

30.. En effet si le personnage est dehors, on peut imaginer qu'il est également dans la rue. Parallèlement, certaines questions ont demandé un peu plus de réflexion. Par exemple

Sans parler de réelle filiation par rapport à ces travaux sociologiques sur les transactions, les négociations et les bricolages quotidiens, on peut avancer