Déterminisme
et potentiel toxique des efflorescences de Trichodesmium :
étude préliminaire en baie de Ouinné (Nouvelle-Calédonie): 3
janvier - 14 mars 2002
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Cette
action s'inscrit pour l'ur099, dans le sous projet TOXI |
| Cette opération s’est inscrite dans le
cadre du chantier calédonien du PNEC (Programme National
Environnement Côtier). Elle a constitué le préliminaire
d’une étude ultérieure sur la toxicité et les impacts des
efflorescences de Trichodesmium
sur l’écosystème lagonaire. |
Objectifs
de la mission
Etude
des causes des efflorescences de la cyanobactérie
coloniale Trichodesmium.
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Identification
des causes des efflorescences: météorologie, hydrologie, sels
nutritifs (PO4 et Fe),
-
Identification
des cyanobactéries filamenteuses responsables des efflorescences
par observations microscopiques et génotypage.
Les participants
Missions
de terrain
-
John
Butscher: technicien, IRD
-
Miguel
Clarque: navigant, IRD
-
Francis
Gallois: électronicien, IRD
-
Robert
Le Borgne: biologiste (examens microscopiques), IRD
-
Jacques
Neveux: biologiste (pigments), CNRS
-
Martine
Rodier: chimiste (sels nutritifs, Fe), IRD
-
Marcio
Tenorio: biologiste (examens microscopiques, pigments), thésard
brésilien
Collaborations
-
Stéphane
Blain : analyse du fer dissous, Institut Universitaire Européen
de la Mer, Brest
-
Jean-Louis
Duprey: analyses de sels nutritifs, IRD
-
Isabelle
Iteman: génotypage, Institut Pasteur Paris
-
Patricia
Moulin: analyses de sels nutritifs, IRD
-
Nicole
Tandeau de Marsac: microbiologiste, Intitut Pasteur Paris
Déroulement
de la mission
Les
causes d’une efflorescence doivent être recherchées dans ce qui
s’est passé les jours, voire les semaines qui l’ont précédée.
D’autre part, il est nécessaire de déterminer le moment où elle
débute, ce qui suppose que l’on connaisse l’évolution
temporelle des concentrations de Trichodesmium.
De ces deux contraintes a découlé le choix d’un suivi quotidien
des paramètres du milieu et des populations algales.
Le
choix du site était fondé sur l’existence d’un milieu
relativement fermé et donc moins sujet à des échanges avec le
reste du milieu lagonaire. Cette particularité permettait aussi
d’espérer que l’efflorescence resterait sur le site sans trop dériver,
condition importante d’un suivi à partir d’une base fixe. La
baie de Ouinné a été retenue pour ces raisons. Il s’agit
d’une baie profonde du sud-est de la Grande Terre, présentant des
capacités d’accueil en logements et en laboratoires, mis
gracieusement à notre disposition par la Société Minière Georges
Montagnat (SMGM).
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Le
site de Ouinné et la position des trois stations visitées tous les
quatre jours (stations 1 et 2) et quotidiennement (station 3). La
baie a une profondeur comprise entre 30 et 50m et sa longueur est
d’environ 5km. |
Les
prélèvements et les navettes permettant les relèves de personnel
et le transport du matériel ont été faits avec une embarcation
en aluminium de 5,4 m.
La
mission s’est déroulée durant deux mois et demi pendant l’été
austral. Après une période de sécheresse –interrompue de pluies
à caractère orageux- un épisode pluvieux de trois semaines a été
à l’origine d’importants apports terrigènes. Lui a fait suite
une période d’alizé faible, interrompue par le passage d’une dépression
tropicale modérée.
Mesures
et observations effectuées
-
Paramètres météorologiques: fournis par la station de
Ouinné de Météo-France.
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Paramètres hydrologiques : profils de température et
salinité le long de la colonne d’eau avec une sonde de terrain
LF 197 (WTW) ou une sonde Seabird SBE 19.
-
Sels
nutritifs : mesures sur de l’eau prélevée à différentes
profondeurs avec une bouteille Niskin de 5 L. Analyses ultérieures
des concentrations en NO3, NO2 et PO4,
d’échantillons conservés au froid après ajout de HgCl2.
Utilisation de la "haute sensibilité" pour les
concentrations de nitrates <1µM.
-
Pigments
photosynthétiques : mesures en spectrofluorimétrie
sur des échantillons prélevés à la bouteille Niskin de 5 L à
3 profondeurs, filtrés sur GF/F. Mesures sur 3 classes de tailles :
>10 µm, 2-10 µm et < 2µm. Ont en outre été mesurées
systématiquement, les phycobiliprotéines (phycoérythrines et
phycocyanines).
-
Composition des peuplements : cette caractéristique a
été obtenue à partir d’examens microscopiques réalisés
quelques heures après les prélèvements en traits horizontaux et
verticaux avec un filet de 35 µm de vide de maille.
-
Détermination des Trichodesmium par génotypage :
Certains trichomes, faisceaux et touffes de Trichodesmium
ont été triés sous la loupe binoculaire à intervalles réguliers
et mis dans des “ cryotubes ” de 4 ml avec 50%
d’alcool éthylique pur et 50% d’eau de mer puis conservés au
congélateur jusqu’à l’expédition par avion à l’Institut
Pasteur de Paris.
Résultats
Les
résultats sont publiés dans un recueil du Centre IRD de Nouméa et
sont en voie d’interprétation.
La
période d’étude a été marquée par d’abondantes précipitations
entraînant des apports importants de sels nutritifs
d’origine terrigène. Ces apports sont surtout marqués dans
le cas des nitrates, dont la concentration en surface peut
atteindre 3,8 µM à la station 3, située à l’entrée de
la baie. Ils sont moindres pour les phosphates en raison de
leur pauvreté dans les sols drainés. Leur maximum de
concentration n’est que de 0,127 µM à la station 3.
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Evolution
temporelle de la salinité, de la concentration de
nitrate et de chlorophylle "a" à la station
3 de Ouinné. Les précipitations sont accompagnées
d'une baisse de salinité en surface et d'un
enrichissement en phytoplancton consécutif aux
apports terrigènes de nitrate |
La
conséquence des apports nutritifs est le développement de
populations de diatomées (et, par moments, de Dinoflagellés)
> 10 µm en proportion notable et la quasi absence des Trichodesmium lors des périodes de pluies. Cette caractéristique
se rencontre aussi bien dans les eaux dessalées de surface
que le long de la colonne d’eau. On peut penser que la
dominance des diatomées (> 35 µm) sur les cyanobactéries
filamenteuses dans les prélèvements au filet soit plus le
fruit d"un taux de croissance supérieur à celui des Trichodesmium plutôt qu'à des facteurs du milieu défavorables au
développement de ces derniers. Avec le retour des conditions
sèches et l’épuisement en sels nutritifs, les Trichodesmium
dominent de nouveau la fraction > 35 µm, les autres
constituants du phytoplancton de cette fraction étant alors
limités par l’absence de nitrate. Enfin, notons que si le
nitrate peut-être totalement épuisé (moins d’une nanomole),
il subsiste toujours du phosphate dans le milieu.
On
note un minimum en concentrations de sels nutritifs à 15m à
la station 3 qui peut être attribué à une utilisation plus
forte par le phytoplancton. La concentration de chlorophylle
totale augmente effectivement de la surface au fond, le
maximum ayant cependant pu être manqué en raison de l’échantillonnage
lâche (0, 15 et 30m à la station 3). Le picophytoplancton
(<2 µm) constitue généralement la fraction dominante
dans les communautés. La fraction >10 µm constitue de 15
à 20% de la chlorophylle a
totale et peut atteindre 40% entre le 25 janvier et le 1er
février, lors de la période pluvieuse. Les traits de filet,
aussi bien en surface que du fond à la surface montrent que
les grandes cellules de diatomées dominent du 28 janvier au
14 février.
Les
Trichodesmium
abondent au contraire pendant les périodes moins humides,
caractérisées par l’absence de sels nutritifs en surface.
C’est le cas des périodes du 12 au 22 janvier et du 20 février
au 5 mars. Bien que l’essentiel des prélèvements au filet
de 35 µm puisse alors être constitué de Trichodesmium,
ces derniers ne prolifèrent jamais et il n’a pas été
observé d’efflorescence. Leur absence est probablement liée
à la brièveté des périodes sèches et calmes, qui n’a
pas laissé suffisamment de temps aux cyanobactéries
filamenteuses pour se développer.
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Il
est prévu de reprendre cette étude à une autre période de
l’année, plus sèche, une fois qu’aura été maîtrisé
l’outil "biologie moléculaire".
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