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XIX e Colloque de l’Association Internationale de Climatologie Impact de la variabilité climatique sur l’évolution spatio-temporelle des biocénoses benthiques Le cas des herbiers médiolittoraux de phanérogames marines J. Fournier 1 , V. Dubreuil 2 , F. Olivier 1 , K. Dekindt 3 1 Station Marine, UMR 5178 CNRS BOME, Muséum National d’Histoire Naturelle, Dinard, France 2 Laboratoire COSTEL, UMR 6554 CNRS LETG, Université de Rennes 2, France 3 Centre Boréal du Saint-Laurent, Québec, Canada Résumé : Ce travail consiste en l’étude de la distribution spatio-temporelle d’une phytocénose benthique médiolittorale fondée sur l’analyse diachronique de données aéroportées. Les variations spatiales considérables qui ont pu être mises en évidence à la suite du travail de cartographie de l’enveloppe de l’herbier à Nanozosterea noltii s’expliquent essentiellement par la variabilité climatique locale. Ce résultat confirme l’influence des périodes de gel sur la cinématique de cette phanérogame marine. Mots-clés : Variabilité climatique – Bioclimatologie - Evolution spatio-temporelle – Phanérogame marine Abstract: This work consists of the study of the temporal and spatial distribution of a benthic intertidal phytocoenosis founded on the diachronical analysis of airborne data. The considerable space variations which could be highlighted following the mapping survey of the envelope of the meadow at Nanozostera noltii can be explained primarily by the local climatic variability. This result confirms the influence of the periods of freezing on the cinematic of this seagrass. Key Words: Climatic variability – Bioclimatology - Temporal and spatial changes – Seagrasses Introduction Les côtes françaises de la Manche et de l’Atlantique abritent deux espèces de phanérogames marines de la famille des Zosteraceae : Zostera marina L. médio- et surtout infralittorale et Nanozostera noltii Horneman exclusivement médiolittorale et qui est l’objet de cette étude. Les herbiers de N. noltii ne se développent que dans des secteurs très localisés en raison d’exigences écologiques strictes (Leuschner et al., 1998). Ils s'installent sur les estrans sablovaseux, dans un contexte hydrodynamique peu énergétique (courants < 1,5 m/s) et tolèrent des salinités comprises entre 18 à 32 ‰. On rencontre cette espèce le plus souvent dans les baies abritées et les estuaires. N. noltii est particulièrement abondante entre le niveau des pleines mers moyennes de vives-eaux et celui des basses mers moyennes de mortes-eaux. La présence de cette plante confère aux milieux qui les abritent une forte productivité qui favorise le développement de nombreuses espèces animales d’intérêt économique élevé comme la coque commune (Cerastoderma edule) ou la palourde européenne (Tapis decussatus). Plante considérée comme annuelle, ses feuilles s’arrêtent de croître en septembre/octobre et disparaissent en hiver. La reproduction sexuée n’étant pas très efficace, ce sont surtout les rhizomes pérennes qui permettent la conservation de l’herbier ; rhizomes à partir desquels des feuilles poussent rapidement au printemps (0,2 cm/j en hiver à 0,8-0,9 cm/j max. en été). Le domaine biogéographique de N. noltii s’étend du Sud de la Norvège (boréal) au Nord de la Mauritanie (sub-tropical). On l’observe également en Méditerranée, en Mer Noire et dans la Caspienne. Sur les côtes Manche-Atlantique, ces plantes s’observent des rivages du Cotentin jusqu’au bassin d’Arcachon, où ils constituent les herbiers les plus vastes avec ceux du golfe du Morbihan (Dauvin, 1997). 1. Changements globaux et perturbations locales Particulièrement sensibles, les zostères ont frôlé l’extinction sur l’ensemble de leur aire de répartition (Atlantique et Pacifique Nord) pendant les années 1930. L’explication de ce phénomène extrêmement brutal n’a toujours pas été résolu et plusieurs théories se confrontent 255
Les risques liés au temps et au climat encore (den Hartog, 1987 ; Short et al., 1988). Plusieurs auteurs pensent que la cause réelle est très probablement le résultat d’une conjonction de variations climatiques à méga-échelle spatio-temporelle et de perturbations locales de l’environnement (Glémarec, 1979 ; Short, Neckles, 1999). Pour une grande partie de l’Europe de l’ouest, une corrélation entre cette extinction et une forte réduction de l’insolation pendant la période de croissance, au printemps, durant deux années consécutives a été mise en évidence. Dans le même temps, une élévation de la température moyenne de la mer de 1 à 3°C, au Danemark notamment, a été mesurée. En outre, ce phénomène ne semble pas avoir affecté les autres biocénoses, ce qui souligne la vulnérabilité des herbiers aux facteurs lumière et température (Southward et al., 1975 ; Philippart, 1995 ; Peralta et al., 2002 ; Plus et al., 2001). Plusieurs autres paramètres peuvent considérablement modifier l’herbier et expliquer certaines variations spatio-temporelles. L’érosion superficielle du sédiment, en hiver, par les tempêtes et le broutage des oies marines (Branta bernicla bernicla), bien que compensée par la sédimentation des mois d’été, peut être si importante que la récupération de l’herbier, qui dépend dans ce cas d’un éventuel recrutement lié à une métapopulation proximale, peut prendre de 5 à 10 années voire plus (Philippart & Dijkema, 1995). N. noltii semble toutefois assez tolérante vis-à-vis des variations annuelles ou temporaires de la sédimentation (Vermaat, Verhagen, 1996). L’augmentation significative des MES (Matière En Suspension) peut contribuer à dégrader l’herbier en recouvrant les feuilles d’une fine pellicule de sédiment fin empêchant la photosynthèse. L’explosion démographique de certains animaux comme Arenicola marina, ver typique des vases, peut avoir pour conséquence de faire disparaître localement l’herbier (Philippart, 1994) tout comme la concurrence avec certaines plantes ou algues comme cela semble être le cas dans le golfe du Morbihan (Spartina sp.) et le bassin d’Arcachon (Gigartina sp.). Enfin, la plupart des activités anthropiques, comme la pêche à pied, sont, elles aussi, génératrices de perturbations. 2. Contextes hydrodynamique et morpho-sédimentologique L’estuaire de l’Arguenon se présente comme un entonnoir ouvert au nord, prolongé au sud par la vallée du fleuve côtier Arguenon. La pénétration aisée d’eau marine dans le cours aval de cette rivière, dont le débit moyen est faible (4,80 m 3 /s), facilite l’échange d’énergie et de matière entre les domaines marins et continentaux. La dynamique sédimentaire de cet estuaire est essentiellement influencée par la propagation des courants de marée dont la circulation est rendue complexe en raison de la morphologie littorale (Bonnot-Courtois et al., 1989). Les pointes rocheuses et l’archipel situés au large ne laissent entrer que les houles de nord-ouest qui, même par grand coefficient de marée, sont toujours de faible amplitude. Les installations conchylicoles qui barrent la quasi-totalité de l’entrée de l’estuaire freinent la propagation des agents dynamiques ce qui peut expliquer la tendance à l’envasement de l’estuaire, notamment dans sa partie orientale, où les herbiers sont présents. L’installation de ces concessions conchylicoles en 1961 a donc modifié l’environnement hydrodynamique de l’estuaire et la distribution des sédiments mais ne semble pas avoir été défavorable à la présence de la phytocénose. Celle-ci se situe à l’ouest de la presqu’île de Saint-Jacut de la Mer en bas de deux plages, les Haas et la Banche. Cet herbier est le plus étendu des côtes de la Bretagne septentrionale mais reste de dimension très modeste par rapport à ceux du golfe du Morbihan ou du bassin d’Arcachon. 3. Cinématique de l’herbier Afin de mieux comprendre sa cinématique, l’herbier a fait l’objet d’une cartographie à l’aide de photographies aériennes de 13 missions aéroportées sur la période 1952-2003 (Fergusson et al., 1993 ; Robbins & Bell, 1994) (figure 1). Au début de cette série, en 1952 et jusqu’en 1961, les herbiers semblent en bon état. En 1973, des signes d’affaiblissements sont déjà 256
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