Flux
de sels nutritifs à l'interface eau-sédiments
Calculs
de flux
Les
flux d'azote (N), phosphore (P) et silicium (Si) en provenance
des sédiments ont été calculés avec les équations de
Rutgers van der Loeff et al. (1984) basées sur la première loi
de diffusion moléculaire de Ficks :
|
Equation
:
F
= Ø x
Ds x dC/dz
avec
:
-
F
= flux (µmol m-2 jour-1)
-
Ø
= porosité du sédiment (sans unité)
-
Ds
= coefficient de diffusion moléculaire (m2
jour-1)
-
dC/dz
= gradient de concentration près de l’interface eau-sédiments
(SWI , Sediment Water Interface) (µmol m-4)
|
Valeurs
de base :
-
Ø
mesurée du sable corallien = 0.63 ± 0.01, quelle que
soit la station
-
Les
coefficients de diffusion apparents pour une température
de l'eau à 25°C ont été corrigés pour la tortuosité
en utilisant une porosité de 0.63. Ils sont
respectivement :
Ds
= 9.85 m2
jour-1 pour NH4,
Ds = 3.72
m2 jour-1 pour PO4,
DS = 5.01 m2
jour-1 pour Si.
Etant
donné que les évaluations de Ds, Ø et dC/dz
sont indépendantes, l'erreur cumulative sur les calculs
de flux peut être estimée à ± 40%.
Résultats
et discussion
|
Tableau
1
: flux de sels nutritifs (µmol m-2 jour-1)
calculés en utilisant la méthode des gradients
de concentrations dans les eaux interstitielles et le
rapport atomique N/P. Les maxima et minima
sont portés en gras. |
|
Date
Station Depth
NH4
PO4
N/P
Si
May
1987 1
13
10.0
0.8
13.1
nd
May
1987
8
36
188.6
6.0
31.6
nd
May
1987 4
24
18.3
0.9
20.1
nd
April
1993 3
21
4.2
0.6
25.1
14.8
April
1993
2
21
78.8
3.0
25.9
2.7
April
1993 8
36
600.7
8.9
67.6
53.4
April
1993 6
27
133.4
10.3
13.0
34.1
April
1993 5
25
nd
2.3
nd
57.8
April
1993 7
31
273
7.7
35.4
79.2 |
Comparaison
avec d'autres flux de N et P dans le lagon
Les
taux de sédimentation de l'azote (PON) et du phosphore
organique particulaire (POP) ont été mesurés à la station 6
(proche de la station 4) entre 1986 et 1987. Ils étaient en
moyenne de 2575 mol N m-2 jour-1 et 104 µmol
P m-2 jour-1. Donc
| Les flux moyens à
l’interface eau-sédiment (163 mol N m-2 jour-1
et 4.5 µmol P m-2 jour-1) représentent
respectivement 6 et 4% du taux de déposition de ces mêmes
éléments.
|
Le
rapport atomique moyen N:P à la SWI (29:1) s'avère
très proche du rapport PON:POP (27:1) dans la matière en sédimentation
(Charpy and Charpy-Roubaud, 1991). Il n'y a donc pas en moyenne
de piégeage ni de perte de l'azote ni du phosphore régénérés
dans les sédiments. Cependant les stations les plus
profondes (7 et 8) présentent un rapport N:P élevé (32:1-
68:1), ce qui implique
| Il y
existe un piégeage
de l'azote régénéré.
|
Nous
avons montré dans un précédent article (Charpy et
Charpy-Roubaud 1990) que la production primaire totale (benthos
+ plancton) était indépendante de la profondeur de la station.
Elle dépendait seulement de l'énergie lumineuse qui atteignait
la surface.
| Nous pouvons donc comparer les flux à l'interface
eaux-sédiments, qui représentent les flux de sels nutritifs
potentiels disponibles pour les producteurs primaires du lagon,
aux besoins en N et P minéraux pour cette production primaire.
|
Les
besoins moyens en P du phytoplancton et du phytobenthos ont été
estimés à 603 µmol P m-2 jour-1 par Charpy
& Charpy-Roubaud (1989). Les besoins moyens en N, en tenant
compte d'une fixation moyenne de carbone de 58329 µmol C m-2
jour-1 (Charpy-Roubaud et al. 1989) et du rapport de
Redfield C:N (6,6), ont été estimés à 8849 µmol N m-2
jour-1.
Ainsi
le flux d'ammonium provenant du sédiment représente entre 0.1
et 6.8% des besoins en N et le flux de phosphate entre 0.1 et
1.7% des besoins en P de la production primaire.
Une
partie des besoins en N et P est fournie par l'excrétion
zooplanctonique. A Tikehau, Le Borgne et al. (1989) ont estimé
cette contribution pour le micro et le méso zooplancton. Elle
est de 32% et 18% pour ce qui est des besoins respectifs du
phytoplancton en N et P et de 18% et 10% pour ce qui est
des besoins respectifs du phytoplancton et du phytobenthos.
Conclusions
-
Les
sédiments du lagon de Tikehau sont des sources
d'azote (N) (4 - 601 µmol NH4 m-2
jour-1), de phosphore (P) (0.6 - 10.3 µmol
PO4 m-2 jour-1) et de
silice dissoute (3 - 79 µmol SiO2 m-2
jour-1) pour la colonne d'eau.
-
Les
flux de N et P à partir du sédiment représentent
respectivement 6% et 4% des apports en N et P par sédimentation.
-
Les
flux de N et P représentent respectivement entre
0.1% et 6.8% des besoins en N et entre 0.1 et 6.8%
des besoins en P de la production primaire lagonaire.
|
Cette
page est tirée de l'article :
Charpy-Roubaud
C., Charpy L., Sarazin G. (1996) Diffusional nutrient fluxes at
the sediment-water interface and organic matter mineralization
in an atoll lagoon (Tikehau, Tuamotu Archipelago, French
Polynesia). Mar Ecol. Progr. ser. 132: 181-190
Références
citées :
Charpy
L, Charpy-Roubaud CJ (1989) Phosphorus budget in an atoll lagoon.
In Choat JH et al (eds) Proc 6th int Coral Reef Symposium,
Townsville, Australia, Vol 2: 547-550
Charpy
L, Charpy-Roubaud CJ (1990) A model of light-primary production
relationship in an atoll lagoon (Tikehau,
Tuamotu
Archipelago
,
French Polynesia
). Journ of
Mar Biol Ass 70: 357-369
Charpy
L, Charpy-Roubaud CJ (1991) Particulate Organic Matter fluxes in
a Tuamotu atoll lagoon (
French
Polynesia
). Mar Ecol
Progr Ser 71: 53-63
Charpy-Roubaud
CJ, Charpy L, Lemasson L (1989) Benthic and Planktonic primary
production of an open atoll lagoon (Tikehau, French Polynesia).
In Choat JH et al (eds) Proc 6th int Coral Reef Symposium,
Townsville, Australia, Vol 2: 551-556
Le
Borgne RP, Blanchot J, Charpy L (1989) Zooplankton of the atoll
of Tikehau (Tuamotu Archipelago) and its relationship to
particulate matter. Marine Biology 102: 341-353
Rutgers van der Loeff MM, Anderson LG, Hall POJ, Iverfeldt A,
Josefson AB, Sundby B, Westerlund SFG (1984) The asphyxiation
technique. An approach to distinguish between molecular
diffusion and biologically mediated transport at the
sediment-water interface. Limnol Oceanogr 29: 675-686
|
