Fonctionnement des marais maritimes atlantiques: échanges d'énergie et effets des flux aquacoles diffus

French estuaries, from the Atlantic coast to the English channel, have been characterized by a poor phytoplankton biomass. The turbidity has always been considered as the limiting factor for phytoplankton. Estuarine ecosystems are situated at the boundary between the land and the sea. Consequently, they are subject to an enrichment by nutrient loadings from upland ecosystems. Although it has been demonstrated that a part of the nutrient loadings support an important benthic production. The part, which escapes to the estuarine benthic and planktonic food web and is exported to adjacent estuarine ecosystems, still remains undetermined. Quantifying the nu trient and particulate matter exchange between a macrotidal Bay, the Fier d'Ars, and the adjacent ocean was among the objectives of this study. The technique already performed was based on the regression estimation, usi ng the hydrometeorological parameters as predictor variables of instantaneous nutrjent fluxes . This method allowed us to establish the direction of net flux with tight confidence bounds on net annual flux. It also takes into account a large variability, inherent to the periodic phenomenon, such as hydrodynamics and also to nonperiodic variations, relative to the meteorological fluctuations. The assessment of nonpoint source loadings was performed using a simple model that accounts for the spatial pattern in topography and land use. This model was based on spatial analyses using Geographie Information System (GIS ) databases. The spatial distribution of nitrogen and phosphorus loadings was performed using the kriging interpolator. An 8-direction-model, particularly its derivative function, the weighted accumulation model, allowed the assessment of nutrient loading in each instream location. The study of the phytoplankton standing crops, highlighted a low biomass throughout the year. Showing a pattern of recurring variations within factors regulating phytoplankton biomass, which incriminated both light and nutrient availability (nitrogen and phosphorus). It was demonstrated that the study system produced more inorganic nitrogen than can be consumed, the excess was exported to the adjacent coastal ecosystem. A net export of inorganic dissolved carbon was also assessed. The system imported particulate matter, more than 70% was minerai forrn, which engendered a progressive sedimentation of the system. The GIS- based assessment of nu trient loading highlighted the major contribution of intensive activities to the enrichment of the coastal area with nitrogen loading. Atmospheric loading represented low proportions ( 4% - 12%) of the potential aquacultural loading. Nevertheless, internal processes, such as denitrification and nitrogen fixation, susceptible to reduce the quantities exported to the ocean, are not enough weil studied to establish the total balance of the system. Perspectives are proposed in this way, they concern the spatialisation of the different internaI processes with the determination of their weight locally.

De faibles biomasses phytoplanctoniques caractérisent les systèmes estuariens des côtes atlantiques jusqu'à la manche. La turbidité a été souvent considérée comme le facteur limitant pour le phytoplancton. De part leur situation géographique, à la charnière entre la terre et la mer, les écosystèmes estuariens sont sujet à des enrichissements en matières nutritives dissoutes provenant des systèmes amonts. Bien qu'on a déjà démontré qu'une partie de ces apports supporte une forte production benthique, la part qui échappe au réseau trophique estuarien aussi bien benthique que planctonique, et qui est exportée aux systèmes océaniques adjacents, reste toutefois indéterminée. L'un des objectifs de ce travail est de quantifier les échanges de nutriments dissous et de matière particulaire entre la baie macrotidale du Fier d'Ars et l'océan côtier. L'approche utilisée a été basée sur la recherche de corrélations multiples à partir de paramètres hydrométéorologiques comme variables prédictives des flux instantanés. Le modèle de régression a pour but de déterminer un flux annuel net avec une estimation très fiable de la moyenne annuelle, tenant compte de la plus large variabilité, inhérente aux phénomènes périodiques tel que l'hydrodynarnisme, ainsi qu'aux variations non périodiques relatives à des changements météorologiques. La quantification des apports d'origine diffuse a été étudiée à l'aide d'un modèle stationnaire basé essentiellement sur le modèle spatial de la topographie et de l'utilisation du sol. Cette étude a fait appel à des outils d'analyses spatiales pour le développement de cartes thématiques, tels que les Systèmes d'Information Géographiques. La répartition spatiale des apports diffus aussi bien de l'azote que des phosphates a été réalisée à l'aide de l'interpolateur du krigeage. Un modèle d'écoulement de pente, en particulier une approche dérivée de ce modèle, le modèle d'accumulation pondérée, a permis d'estimer les flux diffus au niveau du réseau hydraulique. L'étude de la capacité trophique du système a permis d'évaluer de faibles biomasses phytoplanctoniques. Une complexe succession de facteurs (lumière, azote, phosphore) assure le contrôle et la limitation de la production phytoplanctonique n a été montré que le système étudié produit plus de matière inorganique azotée qu'il ne peut en consommer, l'excédant est donc exporté vers la zone côtière connexe. Une nette exportation de carbone organique dissous a été aussi mise en évidence. Le système importe de la matière particulaire dont plus de 70% est sous la forme minérale, engendrant ainsi une sédimentation progressive du système. Le modèle de quantification des apports diffus au sein de l'écosystème a permis de mettre en évidence la contribution des activités intensives dans l'enrichissement de la zone côtière en charges azotées. Les apports atmosphériques ne représentent que de faibles proportions 4%-12% de ce que peuvent produire les activités aquacoles. Cependant, les processus internes au système, susceptibles de diminuer la charge exportée vers l'océan, telle que la dénitrification ou la fixation d'azote ne sont pas encore assez bien étudiés afin de dresser le bilan global du système. Des perspectives sont proposées pour y remédier, qui nécessitent la spatialisation des différents processus afin de déterminer leurs poids localement.