Généralités

Les sédiments meubles (sable fin) couvrent une part importante des fonds des lagons d'atolls. Ils abritent une vie animale et végétale importante. Dans ce chapitre, nous parlerons des organismes photosynthétiques unicellulaires qui vivent à la surface et enfouis dans les premiers centimètres de sédiments.  Ces organismes sont des algues et des cyanobactéries.

Ils sont très difficiles à observer au microscope, aussi leur biomasse est estimée à partir du dosage de molécules caractéristiques du règne végétal, les pigments, et des organismes vivants, l'ATP.

L'estimation de leur production est particulièrement importante dans les écosystèmes côtiers de faible profondeur. On la mesure en observant l'augmentation de l'oxygène dissous dans des enceintes transparentes.

Méthodologie

Les études présentées ici ont été réalisées avec les méthodes suivantes:

Les pigments photosynthétiques ont été analysés par fluorimétrie et par spectrophotométrie.

La teneur des sédiments en ATP a été mesurée selon la méthode de Bancroft et al. (1976).

Le pourcentage d’énergie arrivant au niveau des incubations a été obtenu à l’aide d’un quantummètre LICOR équipé d’une cellule sphérique.

Tikehau

Atoll le plus étudié, Tikehau a donné lieu à plusieurs observations et résultats.

En termes de biomasse:

• l'ATP (adénosine triphosphate), avec une moyenne de 4.1 mg m^-2 dans les sédiments de surface, est faible. Sa distribution verticale est hétérogène : les pics observés peuvent être attribués à l’existence de microorganismes hétérotrophes, aucune corrélation n’ayant été mise en évidence avec la teneur en pigments de ces niveaux de sédiment. Dans la couche superficielle, le carbone phytobenthique, représente 76% du carbone vivant total.

• Les pigments : La variabilité des concentrations en pigments photosynthétiques n’apparaît pas en priorité liée à la profondeur des stations prospectées (0.60 m à 40 m) et ceci pour tous les pigments considérés. Par ailleurs, bien que l’excès d’énergie lumineuse puisse être un facteur limitant la photosynthèse par photo-oxidation, le microphytobenthos des fonds de lagon n’est pas apparu inhibé par l’éclairement, maximal à ces latitudes. Dans l’ensemble, les valeurs observées sur les 5 premiers millimètres de sédiment, ont, pour tous les lagons d’atolls prospectés, une moyenne avoisinant les 10 mg de chlorophylle par m². Cette valeur est 4 fois plus faible que celle estimés pour les sédiments de Nosy-Bé (Madagascar) par Plante-Cuny (1978).

La présence des chlorophylles a été observée dans la profondeur des sédiments pour toutes les stations, sans discrimination de leur profondeur ;  à –10 cm sous l'interface eau-sédiment, la chlorophylle active représente encore 17.5% de la chlorophylle active de la couche superficielle.
La cause est peut-être à rechercher dans l’hydrodynamisme du lagon ou dans une possible migration volontaire ou non (bioturbation) des organismes dans le substrat. Excepté la chlorophylle b, qui augmente nettement avec la profondeur dans le sédiment, tous les autres pigments diminuent  avec l’enfouissement à partir du premier 0.5 cm.

En comparaison avec la biomasse phytoplanctonique de Tikehau, la valeur moyenne de chlorophylle active, répartie de façon homogène dans la colonne d’eau, est de l’ordre de 0.2 mg m^-3 (Charpy 1985). Les biomasses microalgales benthique et planctonique seraient donc égales à partir d’une profondeur d’intégration de 50 m. Le pourcentage de carbone phytobenthique est beaucoup plus élevé que le pourcentage de carbone phytoplanctonique, estimé par Charpy (1985) à 14%.

En termes de production:

L'étude de la production a été étudiée de 1983 à 1986 sur l'ensemble des fonds meubles blancs du lagon (0m à 40m) , qui prédominaient largement durant cette période. En effet, depuis 1990, la colonisation, la répartition et la densité des biofilms photoautotrophes a progressivement augmenté; en conséquence la production primaire microbenthique totale des fonds de lagon aussi. Les résultats présentés ici sont ceux obtenus sur les fonds blancs, qui excluent une importante colonisation par les communautés cyanobactériennes.

L’étude de l’énergie lumineuse a montré que les pourcentages mesurés en surface décroissent avec la profondeur suivant la relation exponentielle : % d’énergie incidente = e (40.45-0.066Z) Z = profondeur en mètres

Dans un premier travail la production phytobenthique a été suivie dans le temps (cinétique) avec des mesures d'oxygène dans les cloches toutes les heures.

Les cinétiques de production ont montré que: 

A partir des résultats des incubations de courte durée, beaucoup plus nombreuses que les cinétiques, il a pu être  établi que :

1) il existe entre production journalière d'oxygène et profondeur la relation : PJ (g O2 m-2 j-1) = - 25.5 x Profondeur + 1005 2) la profondeur pour laquelle la PJ(O2) s’annule est 39 m ; la quasi-totalité des fonds du lagon de Tikehau participe donc à la production primaire. Compte tenu des surfaces des tranches bathymétriques, c’est la tranche [20-25] m qui contribue le plus à cette production.

On peut calculer la production brute (PB) en utilisant l'équation de Mc Closey et al. (1978) soit: 

avec : PN = production nette  (g O₂ m^-2 j^-1)

R = respiration (g O₂ m^-2 j^-1)

PQ = rapport du nombre atomes C / nombre molécules O₂ , produits durant la photosynthèse

RQ = rapport du nombre atomes C / nombre molécules O₂ respirés 

PQ et RQ ayant été choisis égaux à 1, la PB journalière moyenne phytobenthique des fonds blancs de Tikehau a été estimée à:

La comparaison entre les productions primaires benthique, planctonique et totale du lagon montre  que la production phytobenthique l’emporte sur la production de la colonne d’eau pour les fonds de 0-10 m, lui est équivalente pour les fonds [10-15]m , limite au delà de laquelle la production phytoplanctonique l’emporte. Les deux types de production se « compensant », la production totale reste à peu près constante quelle que soit la profondeur considérée.

Takapoto

Les stations ont été réparties sur l’ensemble du lagon.

La biomasse (6 mg Chl m^-2 en moyenne) est légèrement plus faible que celle observée à Tikehau. Ses valeurs les plus élevées ont été observées aux stations de plus grande abondance de nacres. En revanche, la proximité de ces élevages est apparue n’avoir aucune influence sur la production microalgale ; le rôle des microvégétaux benthiques n’est donc pas, a priori, à rechercher dans l’alimentation des nacres. 

La production brute, dont la valeur moyenne est de 0.14 g C m^-2 j^-1 (soit moitié moindre qu’à Tikehau), est presque exclusivement liée à la profondeur par la relation :

A la profondeur moyenne du lagon (25 m), la production nette d'oxygène est négative (-25 mg O₂ m^-2 j^-1). 

Cette page est tirée de l'article :

Charpy-Roubaud  C.J., (1988). Production primaire des fonds meubles du lagon de Tikehau (Atoll des Tuamotu, Polynésie Française). Oceanol. Acta, 11: 241-248.

Références 

Charpy L. (1985) Distribution and composition of particulate organic matter in the lagoon of Tikehau (Tuamotu archipelago, French  Polynesia). Proceed of the fifth intern coral reef Symp. 3 : 353-357.

Charpy-Roubaud C.J. & Charpy L. (1994). Productions primaires. Rap. Final du PGRN, EVAAM, Tahiti,  pp 29

MacClosket I.R., Wethey D.S., Porter J.W. (1978) Measurement and interpretation of photosynthesis and respiration in Coral reefs research methods, edited by D.R. Stoddart and J.E. Johannes, Unesco : 379-396

Plante-Cuny M.-R. (1973). Recherches sur la production primaire en milieu tropical. 1 : Variation de la production primaire et des teneurs en pigments photosynthetiques sur quelques fonds sableux. Valeurs des résultats obtenus par la méthode du 14C. Cah. ORSTOM, Sér. Océanogr., 11(3): 317-348.

Plante-Cuny M.-R. (1984). Le microphytobenthos et son rôle à l'échelon primaire dans le milieu marin. Oceanis 10: 417-427.