Laboratoire d’accueil: UMR CNRS 6540 DIMAR Centre d’océanologie de Marseille

1. Réponses d’une communauté macrobenthique méditerranéenne soumise à des apports sédimentaires allochtones naturels ou anthropiques Rachel HERMAND Thèse de doctorat – Spécialité « Océanographie »Université de la Méditerranée Laboratoire d’accueil: UMR CNRS 6540 DIMAR Centre d’océanologie de Marseille Financement: Port Autonome de Marseille Région Provence-Alpes-Côte-D'azur

2. Directive Cadre Européenne sur l’eau 2015 : « Bon Etat Ecologique » des milieux humides Aujourd’hui : Etat des lieux Mesures de gestion et/ou de protection Nécessité d’outils de diagnostics Reflet de conditions environnementales naturellement très variables Contexte général

3. Quantité et qualité des ressources alimentaires Texture du sédiment ? ? Rossi, 2003 Danovaro et al, 1995 Fabiano et Danovaro, 1994 Graf, 1992 Marsh et Tenore, 1990 Pearson & Rosenberg, 1978 Gayraud et al., 2003 Thrush,1991 Pérès et Picard, 1964 • Vie dans le sédiment • Durée de vie • Sédentarité • Participation aux flux géochimiques Maillon important des chaines trophiques et proies d’espèces d’importance commerciale Reflets des conditions environnementales Multiples indices biotiques Borja, 2000 Dauvin, 2006 SImboura et Zenetos, 2002 Roberts, 1998 Rosenberg, 2004.... Darnaude et al., 2004 Les invertébrés benthiques dans l’écosystème

4. APPORTS SEDIMENTAIRES NATURELS Le Rhône (Méditerranée Nord Occidentale) Principal facteur structurant des communautés benthiques régionales (Salen-Picard et al. 1997; Salen-Picard et Arlhac 2002; Hermand et al. 2008) Permanents mais irréguliers 7,4.106 t de MES .an-1 (Pont et al., 2002) Evénements climatiques APPORTS SEDIMENTAIRES ANTHROPIQUES Immersion en mer de matériaux draguésExtension du Port de Marseille 6.106 m3 Densité = 1,2 7,2.106 t Immergés en moins de 6 mois Aire de dépôt = 7,2 km² ; 55-65m de fond Granulométrie et contamination comparables avec l’aire de dépôts (contaminants < N1 Géode) Restauration de la communauté des clapages Objectifs et stratégie Améliorer nos connaissances des interactions entre les compartiments “sédiment” et “macrofaune benthique”

5. Objectifs 1) Améliorer les connaissances des relations existant entre les compartiments “sédiment” et “macrofaune benthique” 2) Mettre en évidence les différentes étapes de la restauration de la communauté benthique dans les sédiments clapés et les principaux facteurs favorables à la restauration 3) Proposer aux gestionnaires une alternative à l’analyse des communautés benthiques et optimiser les futures campagnes de clapages

6. Echantillonnage et principaux paramètres suivis PAsédiments clapés SLT RhôneSite soumis aux apports du Rhône SLT FosSite témoin • Communauté macrobenthique • Densité totale • Fréquence relative des groupes taxonomiques • Richesse & diversité taxonomique • Dynamique de population • Quantité et qualité de la Matière Organique Particulaire • Carbone total, Carbone Organique et Azote • Glucides, Lipides et Protéines • Pigments chlorophylliens • Signatures isotopiques en 13C et 15N • Origine et Texture du sédiment • Nature des minéraux argileux • Granulométrie • Porosité 13 campagnes de mars 2004 à juillet 2006 3 réplicats par station

7. Partie 1 : La restauration de la communauté des sédiments clapés • Les grandes étapes • Les facteurs favorables et les recommandations aux gestionnaires • Partie 2 : Peut-on « alléger » les suivis réglementaires? • Quel est le niveau de détermination taxonomique nécessaire? • Est-il nécessaire de déterminer toutes les espèces? • L’utilisation des indices biotiques est-elle adaptée à ce type de perturbation? • L’utilisation des données sédimentaires comme alternative à l’analyse faunistique est-elle possible? • Partie 3 : Apports sédimentaires naturels vs. apports sédimentaires anthropiques • Comparaison avec la répartition spatiale des taxa dominants autour de l’embouchure du Rhône (Approche spatiale) • Comparaison avec les taxa dominants après les crues du Rhône (Approche temporelle) Articulation de l’exposé

8. PARTIE I :La restauration de la communauté des sédiments clapés

9. Temps de retour minimumen 1 même point : 12h Vases Terrigènes Côtières 25 cm max Caractéristiques des clapages Déroulement des travaux -3m à -4m Rehaussement du fond jusqu’à >1m

10. 1) Peu de modifications suite aux dragages-clapages PA : sédiments clapés Sédiments de la darse 2 2) Pas de différence à grande échelle entre les 3 stations SLT Fos : site témoin PA :sédiments clapés SLT Rhône : site Rhône La granulométrie des sédiments Granulométrie laser

11. SLT Fos PA : sédiments clapés SLT Rhône La porosité des 4ers cm de la couche sédimentaire Stratification plus prononcée à PA = porosité (Dell'Anno et al., 2002) = teneur en eau (%)

12. Les grandes étapes de la restauration Au niveau de la matière organique Quantités plus faibles à PA Variations saisonnières parallèles entre les stations BPC =C(Glucides Totaux)+ C(Lipides) + C(Protéines) = fraction labile du carbone

13. Teneur en Azote et en Carbone organique 2ers cm de la couche sédimentaire Capacité trophique = Protéines/Glucides Au niveau de la macrofaune benthique • Peu de MO  : limite les phénomènes de réduction (Bolam et al., 2004) • Espace vierge (Guerra Garcia et Garcia Gomez, 2006) • Capacité trophique élevée de la MO dans les clapages

14. SLT Fos : Site témoin PA : Sédiments clapés Fréquence (%) Fréquence (%) Taille ½ bouclier (mm) Taille ½ bouclier (mm) Largeur du demi-bouclier (mm) SLT Rhône : Site Rhône Fréquence (%) Sternaspis scutata Taille ½ bouclier (mm) Colonisation : adultes migrateurs ou juvéniles par dispersion des larves? Juvéniles

15. Evolution temporelle à l’échelle du peuplement Diminution de la densité totale à PA jusqu’en février 2005

16. Evolution temporelle à l’échelle spécifique : successions d’espèces à PA

17. Evolution temporelle à l’échelle spécifique : similarité avec les 2 autres stations Distance canonique Rapprochement au cours du temps de PA vers SLT Fos Composition taxonomique des peuplements et fréquence relative des taxa

18. Temps de restauration : dès 36 mois Estimation du temps de restauration Distance canonique entre PA et SLT Fos

19. Comparaison printemps 2004-été 2006 34 mois après les travaux il persistait encore des différences

20. Les facteurs favorables à la restauration de la communauté Et recommandations pour les futures campagnes Choix de la zone de clapages • Respect de la granulométrie • Préférer une zone de clapages dans une communauté : • En « bon état » • Avec de fortes potentialités (richesse spécifique élevée, espèces à forte capacité de reproduction et de dispersion) • Plus près du fleuve et/ou diminuer la profondeur Modalités des clapages • Minimiser l’épaisseur du dépôt • Maximiser le temps de retour en un même point

21. PARTIE II :Optimiser les protocoles de suivis réglementaires, est-ce possible?

22. Détermination jusqu’à l’espèce Détermination au niveau du genre 1) Niveau de détermination taxonomique 7% de perte d’information au niveau « Genre » Dolédec et al, 2000

23. Algorithme de classification desk-moyennes (Hartigan et Wong, 1978) Classer au sein de chaque station les taxa qui ont eu des fréquences relatives et des variations temporelles comparables 2) Est-il nécessaire de déterminer l’ensemble des espèces? Moins de dix taxa ont montré des dynamiques temporelles remarquables

24. 3) L’utilisation des indices biotiques est-elle adaptée à ce type de perturbation? Variations temporelles Divergence

25. Paramètres faunistiques : • Densité totale • Diversité (indice de Shannon) • Fréquences des espèces dominantes • Fréquences des groupes trophiques Y a-t-il eu un ou des facteurs déterminants? 4) L’utilisation des paramètres sédimentaires comme alternative à l’analyse de la macrofaune est-elle possible? Principe Pigments Chlorophylliens % de silts Porosité Un descripteur unique de la communauté macrobenthique : BENTIX ..... Capacité trophique % CO Utiliser un seul descripteur de la macrofaune pour mieux comprendre ce(s) facteur(s)

26. Chlorophylle a active Porosité Influence décroissante Capacité trophique Carbone BioPolymérique Granulométrie Principaux résultats:paramètres faunistiques « séparés » (%) Meilleur ajustement : 37% de variabilité expliquée (Aricidea claudiae)

27. Principaux résultats:indice biotique Variabilité expliquée : 26% à partir d’une combinaison « Porosité + Carbone BioPolymérique »

28. PARTIE III : Influence du Rhône vs. effets clapages

29. Comparaison de la composition taxonomique avec la distribution spatiale des taxa par rapport au Rhône Répartition des taxa autour de l’embouchure du Rhône :indicatrices du taux de sédimentation Groupe A : sédimentation élevée Groupe B : sédimentation moyenne Groupe D : sédimentation faible D’après Hermand et al., 2008

30. Début de l’étude Distribution de ces groupes à SLT Fos et SLT Rhône Fin de l’étude

31. Crue générale10,2*106 t 24 jours Successions de crues océaniques 9,1*106 t 181 jours 1994 1995 Comparaison avec la composition taxonomique après les crues du Rhône Apports de MES selon les types de crues Crue méridionale 3,7*106 t en 9 jours D’après Pont, 2002

32. Comparaison de la composition taxonomique après les crues du Rhône Taxa dominants après les crues Cossura sp. Sternaspis scutata Laonice cirrata 32 à 41 autres espèces Taxa dominants après les clapages comparables avec ceux « post-crues océaniques »

33. CONCLUSIONS & PERSPECTIVES

34. L’immersion en mer de déblais de dragages non contaminés Perturbation dont les effets à moyen terme restent limités Problème de la définition de la restauration Restauration du milieu • Oui mais  : • Macrofaune toujours nécessaire • Calibration nécessaire des indices biotiques Allègement des suivis réglementaires? • Plusieurs facteurs déterminants difficiles à hiérarchiser • Texture sédimentaire > quantité et de la qualité de la matière organique • Problème du choix des paramètres environnementaux dans les suivis Facteur(s) déterminant(s) dans la distribution des communautés benthiques Apports sédimentaires naturels vs. apports sédimentaires anthropiques Les crues des fleuves peuvent-elles être ressenties par les communautés comme des perturbations? Conclusions

35. Perspectives Applications directes • Protocole « normalisé » destiné aux gestionnaires d’installations portuaires : • Phase de travaux • Suivi réglementaire Etudes complémentaires • Suivi à « très long terme » d’aires de clapages  : • Déterminer le moment de restauration • Observer l’évolution lors d’immersions répétées sur un même site • Intégrer la dimension verticale à la fois dans les paramètres sédimentaires et faunistiques • Tester l’impact de la porosité du sédiment • Tester l’applicabilité d’autres indices biotiques face à ce type de perturbation ou en adapter un à partir des espèces indicatrices locales • Compléter les données physiologiques et comportementales des différentes espèces • Valider les relations établies sur d’autres jeux de données

36. Merci... Avec tous mes remerciements à toutes celles et tous ceux qui se sont investis à mes cotés