Soutenance mémoire
Mesure de la transparence de l’eau
La transparence correspond à la profondeur de disparition du disque blanc de Secchi. Ce disque de 30 cm de diamètre est descendu le long de la colonne d’eau du côté du soleil pour éviter l’ombre du bateau. La profondeur de disparition du disque a été déterminée à l’aide d’un mètre ruban. Cette mesure de la transparence permet de déterminer la turbidité de l’eau, qui correspond à l’inverse de la profondeur de disparition du disque de Secchi (donc à l’inverse de la transparence).
Mesure de l’atténuation lumineuse
Les radiations lumineuses visibles qui passent à l’interface de l’eau correspondent à la gamme qui s’étend entre 350 et 1100 nm. Dans cette gamme visible, la PAR (Photosynthetic Active Radiation) dont la gamme s’étend de 390 à 710 nm correspond à l’énergie disponible pour la photosynthèse. La mesure de cette énergie (exprimée en µmol.m-2.s-1) a été effectuée à partir d’un Quantamètre qui est un capteur plan (2 π) introduit dans une ampoule (4 π) et le tout est relié à une cellule de mesure par un câble gradué. Ce dispositif permet de recueillir toutes les radiations lumineuses émanant dans toutes les directions par réflexion sur les particules en suspension dans l’eau. La mesure était faite le long de la colonne d’eau en descendant le dispositif suivant les graduations du câble (10, 20, 40, 60, 80, 100, 120, 140 cm…). La lecture des résultats a été effectuée instantanément sur la cellule et les données obtenues permettent de tracer la droite quantité de lumière reçue en fonction de la profondeur selon la relation : Iz = Io e-kz .
Avec Io énergie incidente, Iz énergie à la profondeur z (m) et k (m-1) la pente de la droite et correspond au coefficient d’atténuation lumineuse dans la colonne d’eau. A partir de cette équation de la droite, nous pouvons tirer la relation : Z = -ln(Iz/Io)/k Cette relation permet de calculer la profondeur euphotique (Zeu) qui est le niveau auquel parvient 1% de la lumière incidente à la surface de l’eau.
Profils hydrologiques
Une sonde multiparamètres Sea Bird 19 a été utilisée. Les mesures ont été effectuées en descendant la sonde de manière lente et continue le long de la colonne d’eau. Différents capteurs permettent d’enregistrer toutes les 0,5 secondes la température (précision 0,01 °C), la conductivité (précision 0,01 µS.cm-1), la concentration en oxygène (précision 0,1 mg.l-1) et la fluorescence in vivo. A partir de la concentration d’O2 et de la température in situ de l’eau, est calculée le pourcentage de la saturation d’oxygène.
La colonne d’eau
Les prélèvements ont été effectués au moyen d’un tube de 2 m de long muni de trois robinets permettant de collecter et de diviser la colonne d’eau en deux niveaux : surface (de 0 à 1,5 m) et fond (de 1,5 m à 2 m). L’eau est recueillie dans des bouteilles en plastique de 1,5 litres qui sont ensuite gardées à l’obscurité. Cette eau servira aux mesures et analyses du pH, de l’alcalinité, des poids des matières en suspension (minérales et organiques), de la taille des particules, du carbone et de l’azote particulaire, de la biomasse algale et des sels nutritifs. Un autre prélèvement est effectué à la surface de l’eau. Cette eau est conservée à l’obscurité et sert à la mesure de la production primaire in situ.
Le sédiment
Les prélèvements ont été effectués grâce à un tube en plexiglas transparent (carotte de 36 mm de diamètre) enfoncé dans le substrat en plongée, et que l’on remonte bouché aux deux extrémités. A bord du bateau, l’eau contenue dans le tube est évacuée à l’aide d’un poussoir et le premier centimètre de sédiment est recueilli dans un flacon et est conservé au frais (24 heures) jusqu’au moment du traitement en laboratoire à Dakar.
Les pièges
Les pièges à sédiments sont des tubes de PVC de 7 cm de diamètre sur 30 cm de hauteur et fermés à une extrémité. Ils contiennent chacun un poids et sont suspendus verticalement à 30 cm au–dessus du fond sous une bouée fixée. Les particules en suspension dans l’eau vont au cours de leur sédimentation être piégées dans ces tubes. Ces pièges ont été mis en place pour une durée d’environ 24 heures. Le contenu de chacun a été alors collecté dans un flacon et conservé au frais (24 heures) jusqu’au moment du traitement en laboratoire à Dakar.
Mesures au laboratoire
Le pH de l’eau
Les mesures sont faites immédiatement au retour dans le laboratoire de terrain sur l’eau prélevée dans la colonne d’eau. Le pH-mètre utilisé est de type wtw 320/Set, équipé d’une sonde à électrode pH combinée à une sonde de température intégrée de type Sentix 97 T-4. Au début de chaque séquence de mesure, le pH-mètre est calibré grâce à des solutions tampons de pH 7,00 et 10,00 car le milieu a un pH légèrement basique.
La conductivité et l’alcalinité
Une partie de l’eau prélevée dans la colonne d’eau est versée dans 6 flacons de 125 ml et gardés à l’obscurité jusqu’au moment de la mesure de la conductivité et de l’alcalinité au laboratoire. La conductivité est directement liée aux sels dissous dans l’eau. Sa mesure est effectuée grâce à un conductimètre de type wtw/LF 197-S équipé d’une sonde Tetracon 325 que l’on a trempé dans l’échantillon pendant 2 minutes, le temps que la valeur se stabilise. La plage de lecture varie de 0 à 2000 µS.cm-1. Avant chaque mesure, le conductimètre est étalonné grâce à une solution de chlorure de potassium (KCl). La mesure de l’alcalinité est effectuée par titrimétrie. Le principe est basé sur la neutralisation des bases contenues dans l’eau par de l’acide chlorhydrique (HCl). Cette neutralisation s’effectue jusqu’à ce que le pH de l’échantillon bascule en dessous de 4. La valeur du pH est notée et une série de trois mesures est ensuite réalisée avec un ajout à chaque fois 0,3 ml d’HCl. A partir des différentes mesures du pH et des volumes d’HCl ajoutés, nous avons déterminé l’équation de la droite : volume d’HCl en fonction du pH. L’alcalinité est donnée par le produit de la concentration d’HCl (0.01 N) et l’ordonnée à l’origine de l’équation de la droite.
Poids de matières en suspension
La mesure se fait par une succession de pesées différentielles, elle est effectuée sur des échantillons de la colonne d’eau, des pièges et du sédiment. Les échantillons d’eau ont été filtrés sur filtres Whatman GF/F (0,7 µm de porosité et 47 mm de diamètre) pré-grillés à 500 °C pendant au moins 2 heures et pesés (P1). Après filtration, les filtres chargés de matières particulaires (le seston) sont séchés à l’étuve à 105 °C pendant au moins 1 heure, puis pesés (P2). Le poids de seston (PMES) est obtenu par la différence avec le poids de filtre vierge (P1). Soit:
PMES (mg.L-1) = (P2 – P1) x 1000 / V
(V étant le volume filtré de l’échantillon en litre)
Ensuite, les mêmes filtres sont brûlés à 500 °C pendant au moins 2 heures et ont été pesés à nouveau (P3). Le poids de matières minérales ou de cendre resté sur le filtre (PMM) est aussi calculé par la différence avec le poids du filtre vierge. Enfin le poids de matières organiques (PMO) est estimé en soustrayant le poids de matières minérales à celui de seston, soit :
PMO = PMES – PMM .
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Table des matières
Introduction
Partie I : Etat des connaissances
I.1-Zone d’étude
I.1.1-Situation
I.1.2-Géologie
I.1.3-Climat
I.1.4-La végétation
I.1.5-Activités de la population
I.2-Connaissances sur le site
I.2.1-Historique
I.2.2-Les aménagements sur le lac
I.2.3-Conséquences des aménagements
I.2.4-Bathymétrie du lac
I.3-Généralités sur les facteurs environnementaux
I.3.1-Facteurs physiques
I.3.1.1-La lumière
I.3.1.2-La température
I.3.1.3-Le vent
I.3.1.4-Les précipitations
I.3.2-Facteurs chimiques
I.3.2.1-Eléments nutritifs ou nutriments
I.3.2.1.1-Azote
I.3.2.1.2-Phosphore
I.4-Les producteurs primaires
I.4.1-Description
I.4.2-La production primaire
I.4.3-Facteurs de contrôle
I.4.3.1-Facteurs environnementaux
I.4.3.2-Facteurs biologiques
Partie II : Matériel et méthode d’étude
II.1-Etude environnementale
II.1.1-Stratégie d’échantillonnage
II.1.2-Mesures à haute fréquence
II.1.2.1-Station météorologique
II.1.2.2-Thermistances
II.1.3-Mesures à moyenne fréquence
II.1.4-Mesures à basse fréquence : sorties mensuelles
II.1.4.1-Prélèvement sur le terrain
II.1.4.1.1-Mesure de la transparence de l’eau
II.1.4.1.2-Mesure de l’atténuation lumineuse
II.1.4.1.3-Profils hydrologiques
II.1.4.1.4-La colonne d’eau
II.1.4.1.5-Le sédiment
II.1.4.1.6-Les pièges
II.1.4.2-Mesures au laboratoire
II.1.4.2.1-Le pH de l’eau
II.1.4.2.2-La conductivité et l’alcalinité
II.1.4.2.3-Poids de matières en suspension
II.1.4.2.4-La taille des particules
II.1.4.2.5-Les biovolumes des algues
II.1.4.2.6-Carbone et azote particulaire
II.1.4.2.7-La concentration chlorophyllienne
II.1.4.2.8-Les sels nutritifs
II.1.4.2.9-La production primaire
II.2-Etude expérimentale
II.2.1-Effet des éléments chimiques sur le phytoplancton
II.2.2-Cylindrospermopsis raciborskii et carence en phosphore
II.2.2.1-Estimation de la biomasse
II.2.2.2-Phosphore intracellulaire
II.3-Analyses statistiques
Partie III : Résultats
III.1-Les modalités et les rythmes d’enrichissement du lac
III.1.1-Environnement physique
III.1.1.1-Facteurs climatiques
III.1.1.1.1-Le vent
III.1.1.1.2-Température de l’air
III.1.1.1.3-L’éclairement
III.1.1.1.4-Pluviométrie
III.1.1.2-Facteurs limnologiques
III.1.1.2.1-Côte du lac
III.1.1.2.2-Crues du fleuve Sénégal
III.1.1.2.2.1-Cycle annuelle
III.1.1.2.2.2-Cycle inter annuel
III.1.1.2.3-Structure de la colonne d’eau
III.1.1.2.3.1-La température de l’eau
III.1.1.2.3.1.1-Mesures à haute fréquence
III.1.1.2.3.1.2-Mesures à basse fréquence
III.1.1.2.3.2-La densité de l’eau
III.1.1.2.3.3-La conductivité de l’eau
III.1.1.2.3.3.1-A la station de pompage
a-Cycle annuel
b-Cycle inter annuel
III.1.1.2.3.3.2-Aux stations Large, Baie et Typha
III.1.1.2.3.4-Oxygène dissous
III.1.1.2.3.5-Eclairement de la colonne d’eau
III.1.1.2.4-La transparence de l’eau
III.1.1.2.4.1-A la station de pompage
a-Cycle annuel
b-Cycle inter annuel
III.1.1.2.4.2-Aux stations Large, Baie et Typha
III.1.2-Environnement chimique
III.1.2.1-Alcalinité
III.1.2.2-pH
III.1.2.3-Éléments nutritifs
III.1.2.3.1-PO4
a-A la station de pompage
b-Aux stations Large, Baie et Typha
III.1.2.3.2-NO2 et NO3
a-A la station de pompage
b-Aux stations Large, Baie et Typha
III.1.2.3.3-NH4
a-A la station de pompage
b-Aux stations Large, Baie et Typha
III.1.2.3.4-Rapport N/P
a-A la station de pompage
b-Aux stations Large, Baie et Typha
III.2-Biomasse phytoplanctonique et microphytobenthique, dynamique de la production phytoplanctonique et des particules
III.2.1-La biomasse
III.2.1.1-Biomasse phytoplanctonique
a-A la station de pompage
b-Aux stations Large, Baie et Typha
III.2.1.2-Biomasse microphytobenthique
III.2.2-Production phytoplanctonique
III.2.2.1-Productivité primaire
III.2.2.2-Producteurs primaires (Peuplement)
III.2.3-Matériel particulaire
III.2.3.1-Les matières en suspension
III.2.3.2-Taille des particules (biovolumes)
III.2.3.3-La matière organique
III.2.4-La sédimentation des particules et le sédiment
III.2.4.1-La sédimentation
III.2.4.1.1-Les flux des particules en suspension
III.2.4.1.2-Les flux des matières organiques
III.2.4.1.3-Les flux de matières pigmentaires
III.2.4.1.4-Les flux du carbone et de l’azote du matériel particulaire
III.2.4.2-Le sédiment
III.2.4.2.1-Les matières organiques
III.2.4.2.3-Carbone et azote des matières particulaires
Conclusion
