Projet ANR-10-BLAN-0612 – IZOFLUX : Étude intégrée de l'Impact des herbiers de ZOstères sur les processus et FLUX benthiques en milieu côtier
Programme : Sciences de l'information, de la matière et de l'ingénierie : Système Terre, environnement, risques (Blanc SIMI 6)
Année de financement : 2010
Coordinateur du projet : Monsieur Pierre ANSCHUTZ (UNIVERSITE  BORDEAUX  1)
Partenaires : Environnements et Paléoenvironnements Océaniques et Continentaux; Laboratoire d'Études des Bio-Indicateurs Actuels et Fossiles; Laboratoire de Microbiologie Géochimie et Écologie Marines
Montant : 490000.0 euros
Durée : 36 mois
Résumé : Rôle des herbiers à Zostère sur le fonctionnement des environnements côtiersLe projet IZOFLUX a pour objectif principal de caractériser les relations entre flux et processus benthiques dans les sédiments colonisés par les herbiers de Zostères naines en regard des connaissances et des techniques les plus avancées dans le domaine du cycle des éléments biogènes, de la microbiologie en lien avec ces cycles, et l'hydrodynamique sédimentaire.
Quel est l’impact de la régression des herbiers de Zostère sur les flux biogéochimiques et sédimentaires ?Les herbiers de Zostères sont considérés comme un composant essentiel des environnements côtiers lagunaires qu'ils colonisent. Le projet IZOFLUX qui a duré 3 ans et demi a eu pour objectif de caractériser les relations entre flux et processus dans les sédiments colonisés par les Zostères en regard des connaissances et des techniques les plus avancées dans le domaine de la biogéochimie et de l'hydrodynamique sédimentaire. Le travail s’est focalisé essentiellement sur le bassin d'Arcachon qui abrite le plus grand herbier d'Europe. Celui-ci est cependant en régression. Il apparaissait donc urgent d'étudier les conséquences de cette régression sur le risque d'eutrophisation du système. Le projet IZOFLUX s'est articulé autour des objectifs suivants: 1) Comprendre les effets des herbiers de Zostère sur la biogéochimie par le biais d'approches in situ permettant d'appréhender différentes échelles spatiales (de la racine à l’écosystème) et temporelles en lien avec les cycles tidaux, nycthéméraux et saisonniers; 2) Quantifier les flux à l'interface eau-sédiment d'oxygène, d'azote inorganique dissous et de phosphore, ainsi que de particules sédimentaires par des technologies nouvelles et innovantes telles que l’eddy-covariance, l’incubation in situ de chambres benthiques et l’altimétrie ultra-son ; 3) Evaluer quantitativement les processus conduisant à la production de N2 au vu des nouveaux paradigmes sur le cycle benthique de l'azote (dénitrification, anammox; rôle des foraminifères).
Suivis à différentes échelles de temps, mesures in situ et expérimentationsLes méthodologies employées ont été grandement basées sur l'obtention de données in situ: - microprofils d'oxygène et de pH à l'aide de microélectrodes spécifiques; mesure in situ des flux par incubation et eddy-covariance ; - technique de la voltamétrie pour la mesure simultanée de profils durant des cycles tidaux complets, et à haute résolution spatiale et temporelle - techniques d'imagerie 2D de la distribution de composés rédox; - Incubation des sédiments pour quantifier le mélange particulaire par la macrofaune et les flux biogéochimiques. - Mesures en continu des variations de hauteur du sédiment par altimétrie ultra-sons, et mesures à haute fréquence de vitesse et de turbidité, permettant de caractériser les flux d’érosion et de dépôt des sédiments au sein des herbiers. -Evaluation de la dégradation des débris de zostère exportés vers les plages ;- Technique de marquage isotopique (15N) et analyse isotopique. - Analyse l’empreinte génétique des communautés phylogénétiques et fonctionnelles en ciblant la diversité des gènes de fonction associés au processus mesurés. Cet ensemble a été appliqué à des sédiments nus et colonisés par les herbiers. Les suivis ont été réalisés saisonnièrement.
Résumé de la soumission : Les herbiers de Zostères sont considérés comme un composant essentiel des environnements côtiers lagunaires qu'ils colonisent. Ils contribuent à la stabilisation du substrat en piégeant les particules sédimentaires du fait de la réduction des contraintes d'érosion. Ils jouent donc un rôle fondamental dans les cycles biogéochimiques des lagunes.Le projet IZOFLUX d'une durée de 3 ans a pour objectif principal de caractériser les relations entre flux et processus benthiques dans les sédiments colonisés par les herbiers de Zostères naines en regard des connaissances et des techniques les plus avancées dans le domaine du cycle des éléments biogènes, de la microbiologie en lien avec ces cycles, et l'hydrodynamique sédimentaire. La grande originalité du projet tient dans son aspect intégratif qui permettrait pour la première fois de traduire une couverture d'herbiers en terme de flux à l'échelle d'un bassin, tout en définissant les processus associés. Le caractère ambitieux d'une telle approche n'est possible qu'en créant une synergie entre différentes communautés : biogéochimistes, benthologues, microbiologistes, sédimentologues, modélisateurs, acteurs scientifiques de site. L'essence même de IZOFLUX est la complémentarité des acteurs. Le travail se focalisera essentiellement sur le bassin d'Arcachon qui abrite le plus grand herbier d'Europe. Celui-ci est cependant en régression. Il apparaît donc urgent d'étudier les conséquences que pourraient avoir cette régression sur le risque d'eutrophisation du système. Ce risque est directement lié aux cycles biogéochimiques et la dynamique des particules. Nous explorerons aussi des lagunes contrastées. L'une dans un état écologique médiocre où des tentatives de ré-implantation de Zostère sont en cours (étang de Berre), l'autre en bon état écologique (une lagune languedocienne). Le projet IZOFLUX s'articule autour des objectifs suivants: 1) Comprendre les effets des herbiers de Zostère sur la biogéochimie des sédiments par le biais d'approches in situ permettant d'appréhender différentes échelles spatiales (de la racine à l’écosystème) et temporelles en lien avec les cycles tidaux, nycthéméraux et saisonniers; 2) Quantifier les flux à l'interface eau-sédiment d'oxygène, d'azote inorganique dissous et de phosphore, ainsi que de particules sédimentaires par des technologies nouvelles et innovantes telles que l’eddy-covariance, l’incubation in situ de chambres benthiques et l’altimétrie ultra-son ; 3) Evaluer quantitativement les processus conduisant à la production de N2 au vu des nouveaux paradigmes sur le cycle benthique de l'azote (dénitrification, anammox; rôle des foraminifères); 4) Construire un modèle diagénétique qui puisse rendre compte de l’ensemble des mécanismes benthiques. La complémentarité des acteurs du projet, la stratégie adaptée d'approche expérimentale et de terrain et le transfert vers la modélisation nous permettront pour la première fois de fournir une réponse sur les relations qui existent entre la densité des herbiers, leur régression ou leur ré-implantation, et les flux benthiques pour in fine définir de façon complète le rôle des herbiers à Zostères sur la biogéochimie et la sédimentation d'un système côtier.
Résultats : Au terme des trois années de travail, le projet IZOFLUX a permis de lever des verrous scientifiques, en particulier  l'établissement du lien entre cycle de vie des zostères et les flux benthiques de nutriments ; la maîtrise des méthodes de mesure in situ pour déterminer l'évolution temporelle des composés biogènes ;  la réalisation pour la 1ere fois des distributions simultanées en 2D de plusieurs paramètres  dissous;  l'obtention de réponses attendues quant au lien entre l'hydrodynamique sédimentaire et le couvert végétal; la caractérisation du cycle de l'azote en intégrant l’ensemble des processus microbiens dans les herbiers à zostères ; le rôle des plages sableuses dans la dégradation de la matière organique.
Perspectives : Les développements technologiques peuvent à présent être appliqués dans tout type d'environnement aquatique.
Publications et brevets : La dissémination des résultats se traduit essentiellement par la production d’articles publiés dans des revues à large audience internationale. Une part importante des résultats a été présentée lors du colloque international ISOBAY14 co-organisé par le coordinateur d’IZOFLUX. Ce colloque donne lieu à l’édition d’un volume spécial dans le journal Estuarine, Coastal and Shelf Sciences où 7 articles ont été déposés. A ceci s’ajoutent 3 autre articles soumis et 13 déjà publiés. IZOFLUX a aussi contribué à 5 thèses et plusieurs masters