Contribution à l'étude du fonctionnement écologique de la saline de Sfax : analyse statistique et modélisation

Contribution to the ecological fonctionning of the solar saltern of Sfax : statistic analysis and modelesation

• Auteur / Autrice : Hajer Khemakhem
• Direction : Lotfi Aleya, Habib Ayadi, Mahmoud Moussa
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences biologiques. Biodiversité
• Date : Soutenance le 07/07/2012
• Etablissement(s) : Besançon en cotutelle avec Université de Sfax (Tunisie)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Homme, environnement, santé (Besançon ; 2000-2012)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire chrono-environnement (Besançon)
• Partenaire(s) de recherche : Etablissement d'accueil : Université de Sfax (Tunisie)
• Jury : Président / Présidente : Sami Maalej
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Lotfi Aleya, Habib Ayadi, Mahmoud Moussa, Ali Harzallah, Michel Denis, Françoise Denis
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Ali Harzallah, Michel Denis

Mots clés

Mots clés contrôlés

Écologie des eaux

Phytoplancton

Mots clés libres

Saline de Sfax

Étude inter-annuelle

Phytoplancton

Modélisation

Simulation

Solar saltern of Sfax

Inter-annual study

Phytoplankton

Modelisation

Simulation

Résumé

Une étude inter-annuelle (2000-2003) de la distribution de l’abondance, la biomasse et la composition des espèces phyto-planctoniques couplée aux facteurs environnementaux et le méta zooplancton a été réalisée dans cinq bassins de la saline de Sfax avec un gradient de salinité croissant. Les résultats indiquent une similarité inter-annuelle concernant les caractéristiques physiques de l'eau à savoir la température et la salinité. Les concentrations des éléments nutritifs diminuent avec l'augmentation de la salinité. Nous avons enregistré une nette variation spatiale de la communauté phytoplanctonique. Ainsi, les diatomées dominent dans les premiers bassins A1, A16 et C2-1, suivies par les dino flagellés. Les chlorophycées dominent dans les bassins hypersalésM2 et TS. Les cyanobactéries ont été relativement abondantes dans les bassins M2 et TS. Les abondances et les biomasses phytoplanctoniques les plus élevées ont été enregistrées dans les bassins hyper salés dues à la prolifération de la chlorophycée Dunaliella salina. En raison de la stabilité des facteurs environnementaux,l'étude inter-annuelle de la succession du phytoplancton dans la saline de Sfax a montré des différences légères.Compte tenu du stress salin important, la communauté phytoplanctonique demeure au stade pionnier juvénile.Afin de mieux comprendre les interactions entre les paramètres abiotiques et biotiques, plusieurs analyses statistiques (Test de corrélation Pearson, ANOVA, ACP, Co- inerties….) ont été réalisées. Les relations entre les différents paramètres physiques, chimiques et biologiques au niveau du premier bassin à tendance marine A1 (de salinité 45 p.s.u) semblent être utile pour une modélisation écologique développée pour la saline de Sfax. Ce modèle mis au point a été développé en se basant sur la biomasse de la communauté phytoplanctonique en interaction avec les éléments nutritifs particulièrement l’azote et le phosphore. Une comparaison entre les résultats des simulations et les observations a montré que le modèle écologique a pure produire d’une manière satisfaisante la dynamique saisonnière et inter-annuelle du phytoplancton. Ainsi, les résultats du modèle écologique sont en concordance avec les observations. D’après les simulations, la diminution des concentrations des nutriments, ainsi que l’augmentation du débit d’entrée d’eau dans le bassin A1, entraînent une diminution de la biomasse phytoplanctonique. Cependant, et suite à un réchauffement climatique, une perturbation de la dynamique de la biomasse phytoplanctonique pourrait être observée. De plus, les simulations montrent qu’une année de faible pluviométrie accélère les efflorescences du phytoplancton. Le modèle établi dans la présente étude donne de nouvelles perspectives pour simuler des combinaisons entre les scénarii qui peuvent être dépendants.

The distribution of phytoplankton abundance, biomass and species composition coupled withenvironmental factors and metazooplankton was studied relatively intensively and over a period of fourconsecutive years in five ponds featuring a gradient of increasing salinity from near to that of sea water to a ninefoldconcentration from 2000 to 2003. The results indicate that the physical characteristics of the water(temperature and salinity) were quite similar over the years. The concentrations of nutrients decreasewith increasing salinity. The diversity of the phytoplankton community revealed a spatial variation. Thusdiatoms dominated in the first ponds A1, A16 and C2-1, followed by dinoflagellates. The Chlorophyceaedominated the hypersaline ponds M2 and TS. Cyanobacteria were relatively abundant in ponds M2 and TS. Thehighest phytoplankton abundances and biomasses were recorded in the hypersaline ponds, resulting from theproliferation of the Chlorophyceae Dunaliella salina. As a result of the stability of the environmental factors, theinter-annual study of the phytoplankton succession in the solar saltern of Sfax, revealed slight differences. Giventhe importance of salt stress the phytoplankton community remains in juvenile stage.To better understand the interaction between abiotic and biotic parameters, many statistical analyses(Pearson correlation test, ANOVA, PCA, Co-intertia….) were performed. The determination of the relationshipbetween physical, chemical and biological parameters in the first marine pond A1 (salinity: 45 p.s.u) appears tobe useful for the development of an ecological model of the solar saltern of Sfax. This model has been developedon the basis of the biomass of the phytoplankton community in relation with nitrogen and phosphorous nutrients.A comparison between simulation results and observations indicated that the ecological model was able toproduce a satisfactory seasonal and inter-annual phytoplankton dynamics. Thus, the results of the ecologicalmodel were in accordance with the observations. According to the simulations, the decrease of nutrientconcentrations and the increase of the water inflow into the pond A1, cause a decrease in phytoplankton biomass.Due to climate change, the disturbance of the dynamics of phytoplankton biomass was observed. Especially, thesimulations predict acceleration of phytoplankton blooms due to dry year. Finally, the model developed in thisstudy gives new insights in order to simulate a combination of independent scenarii.