Influence des facteurs physiques et biologiques sur le fonctionnement biogéochimique de sédiments de retenues présentant des blooms de cyanobactéries

Influence of physical and biological factors on biogeochemical fonction of sediments from reservoirs presenting cyanobacteria blooms

• Auteur / Autrice : Edwige Gautreau
• Direction : Florian Mermillod-Blondin, Géraldine Nogaro, Laurence Volatier, Emma Gouze
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Ecologie des communautés, fonctionnement des écosystèmes
• Date : Soutenance le 01/10/2020
• Etablissement(s) : Lyon
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Evolution Ecosystèmes Microbiologie Modélisation (Lyon ; 1999-....)
• Partenaire(s) de recherche : établissement opérateur d'inscription : Université Claude Bernard (Lyon ; 1971-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire d'Écologie, des Hydrosystèmes Naturels et Anthropisés
• Jury : Président / Présidente : Sandrine Charles
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Florian Mermillod-Blondin, Géraldine Nogaro, Étienne Dambrine, Véronique Deluchat, Michaël Danger
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Étienne Dambrine, Véronique Deluchat

Mots clés

Mots clés contrôlés

Dynamique hydro-sédimentaire

Bioturbation

Effets de l'eutrophisation

Barrages -- Aspect environnemental

Mots clés libres

Retenue de barrage

Nutriments

Azote

Phosphore

Bioturbation

Eutrophisation

Interface eau/sédiment

Reservoir dam

Nutriments

Nitrogen

Phosphorus

Bioturbation

Eutrophication

Water/sediment interface

Résumé

Les retenues de barrages subissent souvent des problèmes environnementaux liés à l’eutrophisation des masses d’eau tels que des blooms phytoplanctoniques, et plus particulièrement de cyanobactéries. Cette eutrophisation est due à l’augmentation des apports anthropiques des nutriments sous forme d’azote et de phosphore. Si les nutriments peuvent être issus des apports allochtones (via des tributaires), l’influence des nutriments issus des apports autochtones est rarement prise en compte dans les processus d’eutrophisation des masses d’eau. Cette thèse a pour but de prendre en compte le rôle du compartiment sédimentaire dans les relargages de nutriments vers la colonne d’eau de retenues en fonction de deux facteurs principaux : 1) la présence de faune bioturbatrice larves de Chironomus plumosus et vers Tubifex sp.) et 2) l’oxygénation de la colonne d’eau (aérobie, anaérobie et fluctuation de la concentration en oxygène dissous dans l’eau). Par des approches de terrain et expérimentales en laboratoire, les résultats ont mis en évidence que l’influence du compartiment sédimentaire sur les flux de nutriments vers la colonne d’eau était prioritairement dépendante de l’oxygénation et plus secondairement de la faune. Cependant, l’importance de ces deux facteurs était largement modulée par les caractéristiques des sédiments (activités microbiennes et charges en nutriments). Aussi, l’évaluation des processus biogéochimiques se déroulant dans les sédiments se révèle essentielle dans la compréhension des mécanismes conduisant à l’eutrophisation des retenues de barrage

Dam reservoirs, like other water bodies, face eutrophication problems like phytoplanktonic blooms, and especially cyanobacteria blooms. This eutrophication is due to increase of anthropic inputs of N and P nutrients. Role plays by allochthonous inputs (e.g. from rivers) is often taken into consideration in eutrophication process, while the influences of nutrients originating from autochthonous inputs (e.g. sediment compartment) are rarely considered. The goal of this PhD thesis is to take into consideration the role of sediment compartment in nutrient releases to water column according to several factors: 1) presence of bioturbating fauna (Chironomus plumosus larvae and Tubifex sp. worms) and 2) oxygen content at the water/sediment interface (aerobic conditions, anaerobic conditions and fluctuations of dissolved oxygenation concentration in water column). By coupling field and laboratory experiments, the results showed that oxygen concentration at the water/sediment interface was the main factor influencing nutrient releases from sediments. The presence of bioturbating fauna had a significant but lower influence than oxygen concentration on nutrient fluxes. Nevertheless, the influences of oxygen concentration and bioturbation factors were largely modulated by sediment characteristics (microbial activities and nutrient contents). Therefore, the evaluation of biogeochemical processes occurring in sediments is crucial to understand mechanisms leading to eutrophication problems in dam reservoirs