Écologie des communautés planctoniques méditerranéennes

Les baies font le lien entre les environnements côtiers terrestres et les environnements pélagiques. De ce fait, elles constituent des écotones qui peuvent être fortement soumis aux activités anthropiques avec des conséquences sur le fonctionnement des écosystèmes et en particulier sur les premiers niveaux des réseaux trophiques constitués des compartiments planctoniques (bactéries, phytoplancton et zooplancton).

La Rade de Toulon (France, Méditerranée occidentale) est un lieu d’étude privilégié pour les expérimentations de terrain. En effet, elle est divisée en deux écosystèmes, la Petite Rade et la Grande Rade qui sont voisines et soumises aux mêmes conditions climatiques. De plus, elles diffèrent de part leurs caractéristiques morphométriques et la pression anthropique qu’elles subissent. La Petite Rade est un système semi-fermé, affecté par des activités humaines incluant le trafic maritime et une activité industrielle très développée. A l’inverse, la Grande Rade est ouverte sur le large et moins affectée par les apports anthropiques. Les études précédemment effectuées sur ces rades ont apporté des éléments essentiels sur l’écologie de ces deux rades et notamment sur la structure et le fonctionnement des communautés planctoniques. Plusieurs suivis annuels de ces communautés, effectués simultanément dans les deux rades, ont mis en évidence des évolutions annuelles et des densités significativement différentes entre les rades, la Petite Rade ayant les densités planctoniques les plus importantes et la biodiversité la plus faible (Jamet et Ferec-Corbel, 1996 ; Jamet et al., 2001 ; Jamet et al., 2005). L’analyse taxonomique du zooplancton a mis en évidence une prédominance d’Oithona nana dans la Petite Rade et de Microsetella norvegica dans la Grande Rade (Jamet et Ferec-Corbel, 1996). Un transect effectué par la suite allant de la Petite Rade à la Grande Rade a mis en évidence qu’Oithona nana était quasiment inféodée à la Petite Rade (Richard et Jamet, 2001). D’autres études, à travers lesquelles ont été abordés des sujets tels que l’activité phosphatasique du zooplancton (Bogé et al., 2002 ; Jean, 2002 ; Jean et al., 2003 ; Bogé et al., 2006 ; Lespilette et al., 2007) et la production de DMSP (DiMethylSulfonioPropionate) par le phytoplancton (Despiau et al., 2002 ; Jean, 2002 ; Jean et al., 2005), ont indirectement permis un suivi régulier des communautés planctoniques notamment dans la Petite Rade de Toulon. Ces différentes études ont ainsi permis de caractériser ces rades, démontrant qu’elles peuvent être considérées comme écologiquement différentes.

De plus, la rade de Toulon fait également l’objet, depuis 2002, d’un contrat de baie (SIAT, 2002) qui a, entre autres, mis en évidence l’importante pollution de la rade par les métaux lourds. Or, il existe de nombreuses interactions entre les communautés planctoniques et les métaux (Whitfield, 2001). Les bactéries, le phytoplancton et le zooplancton sont déterminants pour le transfert des métaux dans les réseaux trophiques marins (Michaels et Flegal, 1990) et les métaux jouent un rôle important dans les cycles biogéochimiques du plancton (Whitfield, 2001). Parmi les métaux lourds, le cuivre, le plomb et le cadmium sont particulièrement intéressants pour différentes raisons, et peuvent avoir des effets significatifs sur divers niveaux trophiques dans les réseaux trophiques aquatiques (Fisher et Reinfelder, 1995). Le cuivre est un micronutriment essentiel pour les communautés phytoplanctoniques. Il est impliqué dans la photosynthèse et dans le cycle du fer qui sont essentiels pour la croissance des cellules (Peers et al., 2005). Cependant, le cuivre peut avoir un effet négatif sur les bactéries (Kim, 1985), le phytoplancton (Sunda et Guillard, 1976) et sur la production et la survie des Copépodes marins (Sunda et al., 1987). Le plomb et le cadmium sont toxiques. Cependant, le plomb peut être toxique à de faibles concentrations, alors que le cadmium peut s’assimiler à un micronutriment à de faibles concentrations pour devenir toxique à des concentrations plus importantes (Cordero et al., 2005). La matière particulaire en suspension a aussi un rôle important dans le contrôle de la biodisponibilité des métaux (Sadiq, 1992).

Avec une superficie de 2,5.10⁶ km² et un volume de 3,7.10⁶ km³ , la mer Méditerranée représente près de 1 % de l’océan mondial. Sa profondeur moyenne est de 1500 m. Le point le plus profond se situe à 5121 m de profondeur dans les fosses Matapan au large de la Grèce. Quarante pour cent des 46 000 km de la ligne de côte sont constitués par les nombreuses îles méditerranéennes.

La Méditerranée est connectée, au Sud-Est, à la mer Rouge par le canal de Suez, au Nord-Est, à la mer de Marmara par le détroit des Dardanelles et à la mer Noire par le détroit du Bosphore, et au Sud-Ouest, à l’Océan Atlantique par le détroit de Gibraltar .

La courantologie méditerranéenne est complexe du fait de la morphologie même du bassin et du relief sous-marin. Un courant majeur de surface  entre par le détroit de Gibraltar. Ce courant se divise en deux : d’une part, il remonte le long de la côte Ouest de la Corse et continue le long des côtes françaises et espagnoles, formant ainsi le courant liguroprovençal ; d’autre part, il continue le long des côtes africaines où une seconde subdivision s’effectue alimentant la gyre de la mer Tyrrhénienne et la courantologie de la Méditerranée orientale.

Les courants de fonds sont encore mal connus. Ils sont, entre autres, alimentés par les eaux de la mer Ionienne qui plongent, suite au phénomène d’évaporation qui les rendent plus denses. Au fur et à mesure que les différents courants de fonds s’approchent du détroit de Gibraltar, ils vont fusionner et créer un courant de fond principal de sortie, inverse du courant de surface d’entrée des eaux de l’Océan Atlantique.

Table des matières

INTRODUCTION GENERALE
I PROBLEMATIQUE SCIENTIFIQUE ET OBJECTIFS
II ETAT DE L’ART
II.1 La Méditerranée : un écosystème particulier
II.1.1 Généralités
II.1.2 Courantologie
II.1.3 Particularités de la Méditerranée
II.2 Le plancton
II.2.1 Généralités
II.2.2 Le bactérioplancton
II.2.2.1 Organisation
II.2.2.2 Ecologie du bactérioplancton
II.2.3 Le phytoplancton
II.2.3.1 Organisation
II.2.3.2 Ecologie du phytoplancton
II.2.4 Le zooplancton
II.2.4.1 Organisation
II.2.4.2 Ecologie du zooplancton
II.3 Impacts des facteurs naturels sur la dynamique planctonique
II.3.1 Hydrodynamisme
II.3.2 Pluies
II.3.3 Apports sahariens
II.3.4 Nutriments
II.4 Impacts des facteurs anthropiques sur la dynamique planctonique
II.4.1 Eutrophisation
II.4.2 Polluants organiques persistants
II.4.3 Changement climatique
II.5 Cas particulier des métaux lourds : cuivre, plomb, cadmium
II.5.1 Origines
II.5.1.1 Cas du cuivre
II.5.1.2 Cas du plomb
II.5.1.3 Cas du cadmium
II.5.2 Transferts des métaux du milieu vers le plancton
II.5.2.1 Bactéries
II.5.2.2 Phytoplancton
II.5.2.3 Zooplancton
II.5.3 Interactions des métaux avec les communautés planctoniques
II.5.3.1 Interactions métaux / bactéries
II.5.3.2 Interactions métaux / phytoplancton
II.5.3.3 Interactions métaux / zooplancton
II.5.3.4 Transfert et bioaccumulation des métaux dans le réseau planctonique
CHAPITRE I – PRESENTATION DES SITES D’ETUDE
I CONTEXTE GEOGRAPHIQUE
II CONTEXTE SOCIO-ECONOMIQUE
III SITES DE PRELEVEMENTS
III.1 Choix des sites
III.2 Comparaison des sites
III.2.1 Géomorphologie
III.2.2 Courantologie
III.2.3 Qualité du milieu marin
III.2.3.1 Petite Rade
III.2.3.2 Grande Rade
CHAPITRE II – ETUDE DES COMMUNAUTES PLANCTONIQUES DE LA RADE DE TOULON
I OBJECTIFS
II CYCLE ANNUEL
II.1 Matériel et Méthodes
II.1.1 Protocole suivi
II.1.2 Stratégie d’échantillonnage
II.1.3 Paramètres abiotiques
II.1.3.1 Température
II.1.3.2 Conductivité
II.1.3.3 Salinité
II.1.3.4 Oxygène dissous
II.1.3.5 Nitrates (N-NO3-)
CONCLUSION GENERALE

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