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Les eaux lagonaires proviennent des
eaux océaniques de surface qui pénètrent dans le
lagon par les passes et les chenaux de communications (hoas).
L'intensité des échanges d'eaux
entre le lagon et l'océan dépend du nombre, de la
profondeur et de l'orientation par rapport à la houle
dominante des chenaux de communication. Le temps de
résidence caractérise les échanges entre le lagon et
les océans en tenant compte du volume lagonaire. Les
estimations du temps de résidence peuvent se faire de
différentes manières. On peut calculer le rapport du
volume du lagon au volume des échanges nets annuels en
surface. Cette méthode suppose d’avoir un nombre
suffisant de mesures des échanges d’eaux par les
chenaux de communications entre le lagon et l’océan;
elle a été utilisée sur le lagon de Takapoto par
Magner & Wauthy (1976) et Ricard et al. (1979). On
obtient ainsi pour cet atoll un temps de résidence de
6,7 ou 6,6 ans. Cette méthode a aussi été utilisée
sur le lagon de Tiahura (Ile de Moorea) et le lagon de
Tikehau par Lenhardt (1991); il observe des temps de
résidence dont la moyenne mensuelle varie entre 5h20 et
7h40 pour le lagon de Tiahura et de 125 à 230 jours
pour le lagon de Tikehau. Une autre possibilité est de
traiter l’écart des salinités entre océan (So)
et le lagon (Sl) et la différence entre
précipitations (r) et évaporation (e) sur un lagon de
profondeur moyenne Z selon la formule de Smith &
Jockiel (1975) :
Appliquée à l’atoll de
Takapoto,
on obtient un temps de résidence T = 4,24 ans.
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La richesse en sels nutritifs des
eaux océaniques entourant les atolls
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Les eaux du Pacifique central font
partie d'un grand tourbillon océanique où les teneurs
en sels nutritifs des eaux de la zone éclairée sont
extrêmement faibles.
Tableau:Concentrations
en sels nutritifs (µM) dans les eaux océaniques de
surface de l'Archipel des Tuamotu (Dufour P. et al., 1999)
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Nutriment |
Moyenne |
SES |
n |
|
NH4+ |
0.016 |
0.0041 |
19 |
|
NO2-+ NO3- |
0.010 |
0.0036 |
24 |
|
DIN |
0.023 |
0.0048 |
19 |
|
PO4++ |
0.21 |
0.015 |
24 |
|
SiO2 |
1.03 |
0.109 |
24 |
Lors d'une mission en 1985, nous
avons pu constater que la nitracline et la phosphacline
se rencontraient vers 200 m et que les
concentrations en azote et phosphore minéral des eaux
océaniques superficielles (0 - 50 m) étaient
nettement plus élevées au voisinage de l'atoll de
Tikehau qu'à 70 km au large (Figure).
Nous avons
alors émis l'hypothèse que cet enrichissement pouvait
être dû à des mouvements turbulents verticaux (Charpy-Roubaud
CJ. & al. 1990).
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Le flux océanique horizontal peut-il
assurer les besoins en nutriments de la couronne
récifale?
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Nous avons comparé les besoins en P
du récif et l'apport en P par l'océan.
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On peut estimer le
besoin en
phosphore de la couronne récifale en
utilisant, la valeur de la production nouvelle du récif
100 mg C m-2 j-1, le rapport C:P =
550:1et la surface de la couronne.
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|
On obtient alors 140
mol P j-1
|
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On peut estimer les apports en
phosphore par le flux océanique horizontal à la
couronne récifale en calculant le flux d'eau
rencontrant l'atoll et en le multipliant par la
concentration en P des eaux océaniques de surface.
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 |
|
On
obtient alors 2.1x107 mol P j-1
|
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On montre ainsi que le flux
océanique fournit très largement la quantité de P
nécessaire au métabolisme récifal.
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Le travail d'Eric Basillais sur la
dimension fractale des récifs de la couronne récifale
et la micro-turbulence a confirmé que le flux
horizontal était très largement suffisant pour assurer
les besoins en N et P du récif extérieur de l'atoll (Basillais
1998).
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Bilans de nutriments entre l'océan
et le lagon
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Si on considère que l'écosystème
lagonaire est délimité par la barrière récifale
extérieure, les éléments nutritifs provenant du flux
d'eau océanique vers le lagon représentent une partie
de la production nouvelle du lagon. Une estimation de
cette production nouvelle a été faite en calculant
l'exportation de carbone organique par la passe de
l'atoll de Tikehau. Cette exportation est de l'ordre de
26 mg C m-2 jour-1 soit
6 % de la production phytoplanctonique (Charpy
L.& Charpy-Roubaud CJ. 1991).
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Pour
étudier l'importance du flux océanique horizontal dans
la production nouvelle, nous avons établi les budgets
d'azote, phosphore et silice entre les eaux océaniques
et lagonaires.
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Il est apparu que le bilan du phosphore
est parfaitement équilibré : il entre autant de
phosphore dans le lagon qu'il en ressort. Simplement, il
change d'état, passant du minéral à l'organique. En
ce qui concerne l'azote, le bilan était déséquilibré
: il ressortait plus d'azote qu'il n'en rentrait. Nous
avons trouvé une origine possible à cet enrichissement
des eaux océaniques durant leur transit lagonaire : la
fixation d'azote moléculaire. Le bilan de la silice
était négatif montrant une consommation de Si par les
organismes benthiques du lagon (Charpy-Roubaud CJ. &
al. 1990).
Le problème du fonctionnement des
atolls était aussi la préoccupation de F. Rougerie
qui, avec B. Wauthy, proposait un modèle de
fonctionnement basé sur des remontées d'eaux
profondes, riches en nutriments, au niveau de l'atoll :
l'endo-upwelling (Rougerie & Wauthy 1986).
Des forages sur la couronne externe ont montré des
concentrations en sels nutritifs nettement plus
élevées que dans les eaux océaniques mais dont
l'origine pouvait être attribuée à la
reminéralisation. Ce n'est que très récemment qu'une
modélisation des écoulements dans le milieu
interstitiel corallien a montré que l'hydrogéologie
des atolls ne jouait qu'un rôle mineur dans le bilan
nutritif des écosystèmes récifaux (Leclerc AM. 1998).
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L'application de ces
études au transport de nitrate, phosphate
et magnésium montre que l'hydrogéologie
des atolls ne joue qu'un rôle mineur dans
le bilan nutritif des écosystèmes
récifaux mais peut, en revanche,
intervenir dans les transformations
géologiques sur des périodes longues.
Extrait du résumé de la thèse de Leclerc
|
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Conclusions sur les échanges entre
le lagon et l'océan
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-
Le
temps de résidence des eaux dans les lagons
varie de quelques heures à plusieurs
années.
-
Les
eaux océaniques qui entourent les atolls
sont enrichies en N et P par des mouvements
turbulents verticaux.
-
Bien
que les concentrations en nutriments restent
faibles, le flux océanique horizontal
fournit très largement les besoins de la
couronne récifale et du lagon en phosphore.
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Cette page
est tirée des articles :
Charpy-Roubaud
CJ, Charpy L, Cremoux J-L (1990) Nutrient budget of the
lagoonal waters in an open South Pacific atoll (Tikehau
Tuamotu French Polynesia). Mar Biol 107: 67-73
Charpy
L (2001) Phosphorus supply for atoll biological
productivity. Coral reefs 20:357-360
Références citées:
Basillais E (1998) Etude
géométrique fractale de trois espèces coralliennes (Pocillopora
eydouxi, Porites lobata, Acropora cerealis). Transfert
d'échelles, modèle fractal des flux naturels d'espèces
chimiques dissoutes vers les récifs coralliens. Thèse de
doctorat de l'Université de la Méditerranée (Aix-Marseille
II). Pp 188
Charpy
L. & Charpy-Roubaud C.J. (1991). Particulate Organic
Matter fluxes in a Tuamotu Atoll Lagoon (French Polynesia).
Mar. Ecol. Progr. Ser, 71 : 53-63.
Dufour
P, Charpy L, Bonnet S and N. Garcia (1999). Phytoplankton
nutrient control in the oligotrophic South Pacific sub
tropical (Tuamotu archipelago). Marine Ecology Progress Series,
179 : 285-290
Leclerc A-M (1998)
Modélisation des écoulements dans le milieu interstitiel
corallien et quantification des échanges de matière avec
l'environnement océanique. Thèse Doctorat, Ecole Nationale
Supérieure des Mines de Paris, pp 199
Lenhardt X (1991)
Hydrodynamique des lagons d'atoll et d'île haute en
Polynésie Française. ORSTOM, Etudes et Thèse, Paris pp 132
Magner Y, Wauthy B
(1976) Esquisse hydrologique du lagon de Takapoto (Tuamotu).
Cah Off Rech Sci Tech Outre Mer, Série Océanographie 14:
279-284
Ricard M., Gueredrat
J.A., Magnier Y., Renon J.P., Rochette J.P., Rougerie F.,
Sournia A., Wauthy B., (1979). Le plancton de Takapoto. J.
Soc. Océanistes, 35(62) : 47-67
Rougerie F, Wauthy B
(1986) Le concept d'endo-upwelling dans le fonctionnement des
atolls-oasis. Oceanol. Acta 9: 133-148
Smith S.V., Jokiel P.L.
(1975). Water composition and biogeochimical gradients in the
Canton atoll lagoon : 1. Lagoon description ; design of system
analysis ; salt and water budget. Mar. Sci. Comm. 1(1):75-100
|
