Soutenance mémoire
Fonctionnement des écosystèmes de mangrove
Le fonctionnement des mangroves est régi par des lois physiques d’ampleur et de nature variable en fonction des zones géographiques (Blasco, 1991) :
❖ Régularité du régime hydrique : marée, fleuve, précipitations ;
❖ Stabilité du substrat : géomorphologie, tectonique, sédimentation, anthropisation du bassin versant ;
❖ Approvisionnement en nutriments : apports marins, fluviaux et éoliens.
Le climat représente le moteur principal de ces lois qui gouvernent le fonctionnement de l’écosystème mangrove. Dans cette partie nous présenterons deux exemples de fonctionnement en relation avec le contexte climatique. Les mangroves sous climat équatorial sont caractérisées par un peuplement dense et de grande taille. Elles se développent dans de véritables systèmes estuariens et deltaïques où le mélange eau douce – eau salée s’exerce toute l’année. Les précipitations y sont très fortes avec environ 4000 mm.an-1 à Douala au Cameroun (Baltzer et Lafond, 1971). Le marnage est relativement fort (1,5 à 4 m sur les Bouches du Cameroun) et l’importance des apports fluviaux limite considérablement la progression du front de salinité (Baltzer et Lafond, 1971). Par conséquent, le gradient de salinité est de type classique : diminution de la salinité des eaux de l’aval vers l’amont. La limite d’extension de la forêt halophile correspond à la limite de l’influence des pleines mers de vive-eau (Baltzer et Lafond, 1971). Les réactions biogéochimiques conduisent à des sols sulfatés acides inhérents à l’environnement de mangrove : milieu anoxique, riche en matières organiques (MO) et en bactéries sulfato-réductrices (Marchand, 2003). L’aspect de la zonation végétale indique bien un milieu aux influences fluviatiles importantes. Avicennia est pionnier et se développe en front de mer. Il est suivi par Rhizophora et d’autres variétés spécifiques à chaque écosystème. On retrouve à l’arrière du peuplement de mangrove une forêt marécageuse d’eau douce (Baltzer et Lafond, 1971 ; Marius, 1985). Ainsi, la dilution de l’eau de mer selon l’importance des apports fluviatiles reste le facteur principal du fonctionnement des écosystèmes de mangrove sous climat équatorial.
L’écosystème mangrove, sous climat tropical sec à saisons contrastées comme au Sénégal, est pauvre en espèces (Marius, 1995). Le marnage est faible (< 2 m) et l’étendue du domaine intertidal limitée. Les précipitations sont faibles (650 mm/an à Kaolack, au Sénégal, Diop, 1990) et la variabilité spatio-temporelle importante. Ce domaine climatique est touché, depuis les années 1970, par une sécheresse persistante. La sécheresse a eu des conséquences dramatiques sur l’évolution et la qualité des écosystèmes de mangrove, notamment ceux du Sénégal : formes rabougries, accentuation de la tannification (processus de formation des tannes). Le terme « tanne » est emprunté à une langue locale au Sénégal, le Sérère. Il est utilisé pour qualifier des espaces stériles et salés, parfois nus (tanne vif), parfois colonisés par des halophytes (tanne herbu). Le régime des cours d’eau, fortement dépendant du régime des précipitations, ne permet pas un enrichissement de l’écosystème en nutriments et en sédiments fins. La pénétration du front salé est facilitée par le faible dénivelé des bassins hydrographiques et la durée des périodes d’étiage. La salinité peut augmenter d’aval en amont, parfois d’une manière permanente définissant ainsi des systèmes d’estuaires inverses (Diop, 1990). La prédominance des influences marines conjuguée à une absence des écoulements fluviatiles entraînent un confinement de l’écosystème (Pagès et Debenay, 1987 ; Cooper, 2001) et une évolution vers un caractère de plus en plus marin. La zonation végétale reflète l’ampleur des conditions drastiques du milieu. Au Sénégal par exemple, Rhizophora est le genre dominant. Il se développe le long des chenaux de marée et est suivi d’Avicennia. Les tannes se situent à l’arrière des zones colonisées par la mangrove. les sols sur lesquels se développent les mangroves du Sénégal sont potentiellement acides et salés. L’acidité potentielle est liée principalement à la mangrove à dominance de Rhizophora et dont le système racinaire constitue un véritable piège à pyrite (FeS2) (Marius, 1995). Les conditions de formations de la pyrite sont réunies : apport permanent des sulfates par l’eau de mer, bassin versant riche en fer, milieu réduit riche en matière organique et en bactéries sulfato-réductrices. La salinité est liée à une influence exclusivement marine. Les mangroves du Sénégal sont des mangroves d’eau salée marine contrairement aux autres mangroves (zone tropicale humide, zone équatoriale) qui sont dites d’eau douce ou saumâtre (Marius, 1995). Ainsi, le milieu des mangroves sous climat tropical sec n’est plus un milieu estuarien ou deltaïque, mais plutôt un milieu lagunaire évaporitique où les sels, et plus particulièrement le chlorure de sodium, jouent un rôle aussi important dans la pédogenèse que le soufre (Vieillefon, 1969).
Le fonctionnement des écosytèmes de mangrove reflète une zonation végétale et des processus pédogénétiques spécifiques au domaine étudié. Il se manifeste par un ensemble d’interactions physiques, chimiques et biologiques dont l’ampleur dépend du contexte climatique et géomorphologique. Il s’agit de la salinité (Marius et Lucas, 1982), des conditions d’oxydo-réduction et des teneurs du substrat en sulfures (Nickerson et Thibodeau, 1985), de la durée d’inondation (Mckee, 1993) et du taux de sédimentation (Ellison, 1998). La plupart des mangroves du Sénégal, dont celles de la Somone, se sont développées à l’arrière de flèches sableuses. Ces barrières littorales protègent les mangroves contre les aggressions marines mais contribuent aussi au confinement de l’écosystème surtout lors de périodes de fermeture de l’embouchure (Cooper, 2001).
La mangrove est un écosystème remarquable sous son aspect biologique, mais aussi par le fait qu’elle occupe des milieux aux contextes géologique, géomorphologique et sédimentologique différents, aux conditions physiques parfois contrastées. La diversité des conditions physiques de l’environnement de mangrove pose des limites quant à une classification internationale unique des mangroves. La classification proposée par Thom (1982) est basée sur le substrat, le marnage et les conditions de sédimentation alors que Kjerfve (1990) propose une classification basée sur le type de côte (delta, lagune, estuaire, zone de bordure). La classification internationale proposée par Lugo et Snedaker (1974) et reprise par Woodroffe (2002) est plutôt basée sur les caractéristiques écologiques et les processus physiques dominants . L’auteur présente sous la forme d’un diagramme, trois grands types de mangrove : les mangroves dominées par la rivière, les mangroves dominées par la marée et les mangroves intérieures, qui sont faiblement influencées par ces deux facteurs.
Le site d’étude
Caractéristiques de la zone côtière
Formations géologiques
La Somone est située dans une zone de marge atlantique passive et sa géologie s’inscrit dans le contexte régional du bassin sédimentaire sénégalo-mauritanien d’âge méso-cénozoïque. Subsidant à l’échelle géologique, ce bassin est constitué de couches disposées en séries monoclinales à pendage ouest, s’ennoyant sous l’océan (Castelain, 1965 ; Bellion et al., 1984). Avec une superficie de l’ordre de 340 000 km2, il s’étend du Nord au Sud sur environ 1 400 km entre le Cap Barbas en Mauritanie et le Cap Roxo en Guinée Bissau, en passant par le Sénégal et la Gambie (Bellion, 1987). Sa plus grande largeur se situe à la latitude de Dakar avec 560 km (Bellion et al., 1984).
Les formations sédimentaires les plus anciennes sont celles du Maëstrichtien avec un faciès gréseux et argileux . Les séries tertiaires présentent globalement des dépôts essentiellement chimiques et biochimiques avec prédominance de calcaires et de marnes (Tessier, 1952). Les sédiments gréseux à gréso-argileux du Continental Terminal sont coiffés de cuirasses ferrugineuses formées au Pliocène (Michel, 1973). Ces cuirasses affleurent largement dans la partie Nord de la Somone.
|
Table des matières
INTRODUCTION
CHAPITRE I. CADRE DE L’ETUDE
I Fonctionnement des écosystèmes de mangrove
II Le site d’étude
II.1. Caractéristiques de la zone côtière
II.1.1. Formations géologiques
II.1.2. Morphologie littorale
II.1.3. Circulation océanique
II.1.4. Circulation atmosphérique
II.1.5. Hydrodynamique littorale
II.2. Caractéristiques du bassin versant et de l’écosystème de la Somone
III Conclusions
CHAPITRE II. MATERIELS ET METHODES
I Stratégie d’étude
I.1. Calendrier des travaux : campagnes de terrain et acquisition de données
I.2. Sites ateliers
II Techniques d’échantillonnage et de suivi
II.1. Echantillonnage pour les cartes sédimentaires
II.2. Reconnaissance du niveau de la nappe
II.3. Suivis topométriques
II.3.1. Levés topographiques par théodolite
II.3.2. Suivis topographiques par la technique des piquets
II.3.3. Suivis topographiques par altimétrie (ALTUS)
II.4. Suivis de la physico-chimie des eaux de surface
II.5. Mesures in situ du pH, du redox (Eh) et de la température des sédiments
II.6. Echantillonnage des eaux interstitielles
II.6.1. Echantillonnage par carottage et centrifugation
II.6.2. Echantillonnage par la technique des dialyseurs
III Techniques analytiques
III.1. Analyses spatiales par Système d’Information Géographique (SIG)
III.1.1. Le set de données
III.1.2. Etude diachronique des données spatiales
III.1.3. Cartographie par interpolation rasteur
III.2. Analyses physico-chimiques et sédimentaires
III.2.1. Analyse des cations et des anions
III.2.2. Analyse du Carbone organique dissous (COD)
III.2.3. Analyse géochimique de la matière organique particulaire
III.2.4. Analyses sédimentaires
III.3. Développement méthodologique : Estimation d’un temps d’équilibration optimal des dialyseurs en domaine de mangrove sous contrainte climatique
IV Conclusions
CHAPITRE III. EVOLUTION DE LA MANGROVE DE LA SOMONE DEPUIS 60 ANS
I Synthèse de l’analyse diachronique
I.1. Evolution de la pluviométrie au cours de la période 1931-2009
I.2. Evolution des surfaces de mangrove
I.3. Morphodynamique de la flèche sableuse
I.4. Occupation humaine et activités socio-économiques
I.5. Conclusions
II Dynamique de la mangrove de Somone entre 1946 et 2006 (Sakho et al., 2011, Estuarine, Coastal and Shelf Science)
CHAPITRE IV. MOBILITE DE LA FLECHE SABLEUSE A L’EMBOUCHURE DE LA SOMONE
I Dérive littorale et transport sédimentaire le long de la Petite Côte
II Analyse des régimes de vent pendant la période d’étude
III Evolution annuelle de la flèche
III.1. Analyse des mouvements sédimentaires
III.2. Bilans quantitatifs des mouvements sédimentaires
III.3. Analyses granulométriques
III.4. Schéma de fonctionnement annuel de la flèche sableuse de Somone
IV Evolution pluri-décennale du littoral sableux de la Somone
IV.1. Evolution morphodynamique du cordon sableux
IV.2. Dynamique de la flèche
IV.2.1. Les indices morphologiques
IV.2.2. Analyse du vent sur la période 1980 – 2004
IV.3. Mobilité de l’embouchure de la Somone
V Variations naturelles et impacts anthropiques sur l’évolution sédimentaire de la flèche de Somone
VI Conclusions
CHAPITRE V. FONCTIONNEMENT HYDRO-SEDIMENTAIRE ET GEOCHIMIQUE DE L’ECOSYSTEME LAGUNO-ESTUARIEN A L’ECHELLE SAISONNIERE
CONCLUSION
