Impact de l'eutrophisation sur la capacité des mangroves à stocker du carbone bleu

Impact of eutrophication on the capacity of mangroves to sequester blue carbon

• Auteur / Autrice : Mathias Chynel
• Direction : Tarik Meziane, Gwenaël Abril, Dominique Lamy
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Ecologie aquatique et biogéochimie
• Date : Soutenance le 06/04/2023
• Etablissement(s) : Paris, Muséum national d'histoire naturelle
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences de la nature et de l'Homme - Évolution et écologie (Paris ; 1995-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Biologie des organismes et écosystèmes aquatiques (Paris ; 2009-....)
• Jury : Président / Présidente : Dominique Davoult
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Tarik Meziane, Gwenaël Abril, Dominique Lamy, Joséphine Leflaive, Pierre Polsenaere, Gauthier Schaal
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Marcelo Bernardes Vieira

Mots clés

Mots clés contrôlés

Carbone bleu

Effets de l'eutrophisation

Écologie des mangroves

Mots clés libres

Carbone bleu

Mangroves

Eutrophisation

Biogéochimie

Effet d'amorçage

Blue carbon

Mangroves

Eutrophication

Biogeochemistry

Priming effect

Résumé

Les mangroves sont des écosystèmes très productifs, capables de stocker de grandes quantités de carbone organique dans leurs biomasses et leurs sédiments. Ceci est dû au fait que seule une partie du carbone fixé par la photosynthèse est reminéralisée par les microorganismes ou exportée vers l’océan, tandis que les taux d’accumulation à long terme de carbone organique sont parmi les plus élevés sur Terre. Cependant, ce stockage dans les sédiments de mangroves pourrait être altéré par l’eutrophisation croissante de ces écosystèmes, induite par des apports de plus en plus fréquents de matière organique labile. Le principal objectif de cette thèse est de déterminer l’effet l’eutrophisation sur la quantité, la qualité, la reminéralisation et le stockage de la matière organique dans les sédiments de mangroves. Les résultats présentés sont issus à la fois d’un échantillonnage dans des mangroves au Brésil et en Guadeloupe, et d’une expérience en mésosomes de 60 jours afin de quantifier l’effet d’un échouage de Sargasses sur le devenir du carbone de la litière et des sédiments en présence ou non de crabes violonistes (Minuca spp.). L’analyse de traceurs isotopiques (13C et 15N) et des acides gras a permis de montrer que l’eutrophisation, en favorisant le dépôt de composés labiles, altère la qualité de la matière organique sédimentaire. En parallèle, la prolifération de micro-organismes hétérotrophes tels que les bactéries et les fongi génère une augmentation des émissions de CO2 des sédiments vers l’atmosphère. Les interactions entre les micro-organismes benthiques dégradant la matière organique labile et ceux qui décomposent les composés les moins biodégradables peuvent avoir des effets positifs ou négatifs sur le stockage de carbone dans les mangroves. Dans l’expérience en mésocosmes, les Sargasses ont été utilisées préférentiellement, par des bactéries spécialisées dans la consommation de la matière organique soufrée, au détriment de celles dégradant les litières issues de la mangrove. Ainsi, l’échouage de ces macroalgues favorise le transfert de carbone provenant des feuilles de palétuviers de la surface des sédiments vers la subsurface. Les crabes violonistes qui fragmentent et ingèrent la litière, favorisent encore davantage le transfert et la stabilisation du carbone provenant des mangroves, en présence de Sargasses. Enfin, cette étude montre que des facteurs géomorphologiques ont aussi des effets très structurants sur la capacité des mangroves de stocker du carbone sédimentaire.

Mangroves are extremely productive ecosystems able to store large quantities of organic carbon in their biomass and sediments. This is due to the fact that only a small fraction of the carbon fixed by photosynthesis is remineralized by microorganisms or exported to the ocean, whereas long-term organic carbon accumulation rates of mangrove are among the strongest on Earth. However, this storage in mangrove sediments could be altered by increasing eutrophication of these ecosystems, induced by frequent inputs of labile organic matter. The main objective of this thesis is to determine the effects of eutrophication on the quantity, quality, remineralization and storage of organic matter in mangrove sediments. The results presented are obtained both from sampling in mangroves in Brazil and in Guadeloupe, and from a 60-day mesocosm experiment to investigate the effect of Sargassum beaching on the fate of carbon in litter and sediments in the presence or absence of fiddler crabs (Minuca spp.). Analysis of isotopic tracers (13C and 15N) and fatty acids has shown that eutrophication alters the quality of sedimentary organic matter by promoting the deposition of labile compounds. At the same time, CO2 emissions to the atmosphere increase due to the proliferation of heterotrophic microorganisms such as bacteria and fungi. Interactions between benthic microorganisms that degrade labile organic matter and those that decompose less biodegradable compounds can either limit or promote carbon storage in mangroves. In mesocosms, Sargassum was preferentially consumed by bacteria specialized in the mineralization of sulfur-containing organic matter, at the expense of those decomposing litter coming from the mangrove. Thus, beaching of these macroalgae promotes the transfer of carbon from the mangrove leaves from the surface of the sediment to the subsurface. Fiddler crabs that fragment and ingest these litters promote even more the carbon transfer and organic matter stabilization in the presence of Sargassum. Finally, our study shows that geomorphological factors have structuring effects on the capacity of mangrove to store sedimentary carbon.