Compétition pour l ’azote inorganique entre le pelagos et le benthos d ’un milieu côtier

oligotrophe. Effets sur la dynamique de l ’écosystème.

Baie de la Revellata

Photo: R. Biondo

Importance des milieux côtiers

* Localisation des activités anthropiques

* 2% des surfaces marines mais 20% de la production primaire

Caractéristiques de la Méditerranée

* Surface et profondeur importantes

* Pauvreté extrême en nutriments ressources limitées

* Production planctonique réduite (oligotrophie)

1. Contexte et problème général

Paradoxe des zones côtières méditerranéennes

ressources limitées

oligotrophie de la colonne d ’eau

mais

communautés végétales benthiques très développées et très productives

Herbier à posidonies (Posidonia oceanica)

Biocénose à algues photophiles

Photo: Michel Janssens

Cystoseires Halopteris scoparia

Paradoxe des zones côtières méditerranéennes

ressources limitées

oligotrophie de la colonne d ’eau

mais

communautés végétales benthiques très développées et très productives

Compétition pour les nutriments entre les différents producteurs primaires

2. Site d ’étude

STARESO

STARESO

Site (10m)

3. Communautés biologiques

* Phytoplancton

* Macroalgues photophiles de substrat rocheux

* Herbier de posidonies:

- Posidonies- Communauté épiphyte des feuilles

Phytoplancton

* Influence très importante de la disponibilité en nutriments

* Production oligotrophe, biomasse faible (2 mg chl. m-3)

* Communauté multispécifique (diatomées, flagellés, …)

* Expérimentation effectuée sur Matière Organique

Particulaire MOP

* Succession structurée, saisonnalité marquée

* Incorporation des nutriments de la colonne d ’eau

Biocénose à algues photophiles

* Colonisation des rochers

* Productions et biomasses élevées

* Grandes diversités spécifiques et écologiques

* Incorporation des nutriments de la colonne d ’eau

* Influence déterminante des nutriments sur la dynamique

Halopteris scoparia (algues brunes

pérennes)

Posidonia oceanica

* Prairies sous marines sur les fonds sableux

* Couvre 75% du fond de la Baie de la Revellata

* Biomasses et productions très importantes

* Incorporation d ’azote par les feuilles et les racines

* Dynamique déterminée par la lumière et, parfois, par les nutriments

Feuilles

Racines

Communauté épiphyte des feuilles de posidonies

* 5 à 30% de la biomasse épigée

* Production très importante

* Composition multispécifique

* Incorporation de nutriments à partirde la colonne d ’eau

* Autres sources?

* Dynamique liée à celle des feuilles

Objectif général:

Estimer l ’impact de la compétition pour l ’azote inorganique sur la dynamique de l ’écosystème de la

Baie de la Revellata.

Objectif spécifique:

Mesurer l ’incorporation de nitrate et d ’ammonium par les producteurs primaires benthiques et planctoniques

4. Objectifs

Epiphytes MOP

HalopterisPosidonies

NH4

NO3

5. Expérimentation

* But: mesurer in situ l’incorporation d ’azote inorganique

* Principe: - Injecter du NH4 ou du NO3 marqué à l ’azote 15 (15N) dans des enceintes placées à 10 m

de profondeur

- Mesure de la quantité de 15N incorporée par les différents producteurs

- Calcul:* vitesses spécifiques d ’incorporation (µgN.gN-1.h-1)

* flux d ’incorporation (µgN.m-2.h-1)

Dispositif expérimental

Dessin: R.Biondo

6. Résultats

* Stocks d ’azote

* Vitesses spécifiques d ’incorporation (V)

* Flux d ’incorporation

* Stocks d ’azote

Epiphytes

800

MOP

220

Halopteris

1700

Posidonies

6200

NH4

30

NO3

40

Stocks d ’azote (mgN.m-2)

MOP

NH4

NO3

Vitesses spécifiques d ’incorporation (V)

Moyennes des expériences réalisées entre février 97 etjuin 99 (n= nombre d’expérience).

Types VNH4 n VNO3 n

µgN . gN-1. h-1 µgN . gN-1. h-1

Matière particulaire 10184 54 3776 92

Halopteris scoparia 270 36 260 66

Feuilles 47 26 43 58

Epiphytes 104 28 74 64

24201612840

1500

1000

500

0

Concentrations en ammonium (µM)

Vit

es

se

s s

pé

cif

iqu

es

d'in

co

rpo

rati

on

(µg

N.g

N-1.h

-1)

VNH4 - posidonies

24201612840

1500

1000

500

0

VNH4 - posidonies

10.750.50.250

200

150

100

50

0

Concentrations en ammonium (µM)

Vit

esse

s sp

écif

iqu

esd

'inco

rpo

rati

on

(µg

N.g

N-1.h

-1)

1815129630

600

400

200

0

Concentrations en nitrate (µM)

Vit

es

se

s s

pé

cif

iqu

es

d'in

co

rpo

rati

on

(µg

N.g

N-1.h

-1)

VNO3 - posidonies

1815129630

600

400

200

0

VNO3- posidonies

21.510.50

300

250

200

150

100

50

0

Concentrations en nitrate (µM)

Vit

es

se

s s

pé

cif

iqu

es

d'in

co

rpo

rati

on

(µg

N.g

N-1.h

-1)

* V matière particulaire >>> V producteurs benthiques

* V Halopteris > V communauté épiphyte V posidonies

* Relation entre V et la concentration en NO3 ou NH4

* Relation avec paramètres environnementaux confuse

Vitesses spécifiques d’incorporation

Méthode expérimentale

adaptée pour les mesures in situ

peu adaptée pour déterminer l ’influence des paramètres environnementaux

approche multidisciplinaire

6. Résultats

* Stocks d ’azote

* Vitesses spécifiques d ’incorporation (V)

* Flux d ’incorporation* Flux d ’incorporation

Flux d ’incorporation = V X Biomasse

exprimés en mgN.m-2.h-1

10.97 02.98 06.98 10.98 02.99 06.99

8

6

4

2

0

Dates

Flu

x d'

inco

rpor

atio

n (m

gN.m

-2.h

-1) Epiphytes

Posidonies (feuilles)

Halopteris

MOP

Flux d ’incorporation

Epiphytes

310MOP

130

Halopteris

2020

Feuilles

8200

MOP

340

Halopteris

3500

Feuilles

6000

Epiphytes

310

Février 98 Février 99

NH4

40

NO3

220

NH4

30

NO3

20

Stock: mgN.m-2

2.7

0.3

0.02

0.2

Flux d’incorporation: mgN.m-2.h-1

0.5

0.01

0.2

0.4

2.7

1.30.9

n.d.0.2

n.d.

0.5 00.4

Stocks d ’azote inorganique

* Stocks limités

* Stocks très dynamiques

* Ammonium source préférentielle (sauf en février 1999)

* Apports printaniers de nitrate importants pour tous les producteurs (en particulier pour le phytoplancton)

Processus de régénération de l ’ammonium Epuisement des stocks de nitrate au printemps

* Cohérents pour les Halopteris et la matière particulaire * Surestimés pour les posidonies et la communauté

épiphyte

Temps de renouvellement de l’azote

ProducteursTemps de renouvellement

de l’azote (jours)Matière particulaire 6Halopteris scoparia 73

Epiphytes 310Posidonies 780

existence d ’autres sources d ’azote pour les Posidonies et la communauté épiphyte

Budget annuel de l ’azote complexe

Budget annuel de l’azote chez Posidonia oceanica

Budget 1 Budget 2

Quantité d’azoterequise annuellement

(=100 %)

5.5gN.m-2.an-1

Bouquegneau etal. (1994)

9.7gN.m-2.an-1

Pergent-Martini etal. (1994)

Recyclage interne 40% 40%

Incorporation d’azoteinorganique :

feuilles2.5 gN.m-2.an-1

45%2.5 gN.m-2.an-1

25%

racines 15% 35%

7. Conclusions

* Mesure in situ de l ’incorporation d ’azote inorganique

* V matière particulaire >>>> V producteurs benthiques

* Différences des flux d ’incorporation amorties

* Contributions des organismes benthiques significatives

* Producteurs benthiques: budget azote complexe

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