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Transfert de nutriments dans le continuum terre-mer : étude aux îles Kerguelen

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Transfert de nutriments dans le continuum terre-mer : étude aux îles Kerguelen

Niveau du stage : Master 2

Encadrement :

Emilie Jardé, UMR6118 Géosciences Rennes (emilie [dot] jardeuniv-rennes1 [dot] fr">emilie [dot] jardeuniv-rennes1 [dot] fr)
Damien Guillaume, UMR 5376 Saint-Etienne (damien [dot] guillaumeuniv-st-etienne [dot] fr">damien [dot] guillaumeuniv-st-etienne [dot] fr)

Résumé : L’archipel des Kerguelen (superficie 7215 km², un des cinq districts des terres australes et antarctiques françaises) est un site géologique unique et remarquable dont la situation géographique actuelle est stratégique pour contraindre l’évolution climatique des derniers millions d’années en étudiant les dynamiques d’érosion des roches de l’archipel et les transferts de matière vers l’océan. Les travaux menés à Kerguelen (IPEV TALISKER 2013-2017) ou dans l'océan Austral (KEOPS) ont montré que cette île océanique très isolée de l'océan Austral joue un rôle important en tant que source de nutriments à la base de la chaîne alimentaire océanique (Blain et al., 2007 ; van Beek et al., 2008). Hernandez-Carrasco et al (2018) ont démontré que la compréhension des interactions biophysiques dans les zones océaniques côtières, essentielles à la libération de nutriments et à la régulation des écosystèmes marins, nécessite la connaissance des processus de transport à petite échelle (sous-échelle à méso-échelle, c'est-à-dire 3,5 à 25 km). De plus, on s'interroge sur les processus à l'oeuvre lorsqu'on observe les phénomènes étonnants et parfois multikilométriques de non-mélange des eaux, que ce soit sur terre entre un fleuve et son affluent ou sur la côte entre un fleuve et l'eau côtière. Le phénomène est encore plus visible lorsque des eaux colorées rencontrent des eaux limpides. Ces images saisissantes peuvent être trompeuses car la couleur n'est pas un indicateur de la teneur en nutriments, la charge dissoute pouvant être prépondérante bien qu'elle ne colore pas l'eau. Cependant, ces images illustrent le fait que l'approvisionnement en nutriments des écosystèmes marins peut être retracé jusqu'aux hydrosystèmes terrestres dont la charge minérale ou organique est contrôlée par des processus biotiques ou abiotiques. Parmi eux, l'érosion est probablement un facteur important. L'étude et la quantification des processus d'érosion terrestre, des bassins versants, de la dynamique des transports, des transferts et des flux est donc le point de départ de la paramétrisation des processus de régulation des écosystèmes marins.
Deux campagnes de prélèvements d’eau de rivières ont eu lieu en 2017-2018 et 2019-2020 à Kerguelen (péninsule de Rallier du Baty, plateau central, Ronarc’h, Presqu’île Société de Géographie, Port Léontine) avec comme objectifs (1) de quantifier l'apport côtier et d'identifier la variabilité et/ou l'évolution à court terme de ces apports, et (2) de caractériser les systèmes terrestres et leur diversité.
La démarche consiste à étudier les chroniques analytiques réalisées sur les eaux collectées lors des campagnes d’été 2017-2018 et 2019-2020 d’un point de vue anions/cations et caractérisation des matières organiques dissoutes (MOD). Les analyses d’anions/cations sont réalisées au laboratoire de géologie de Saint-Etienne (LGL@UJM, UMR5376) et les analyses de MOD sont réalisées à Géosciences Rennes (UMR6118) à l’échelle moléculaire par thermochimiolyse (couper les macromolécules en monomères) couplée à de la chromatographie en phase gazeuse (séparer ces molécules) et à un spectromètre de masse (identifier les molécules). Cette méthode permet de suivre de manière pseudo-quantitative la composition des lignines, cutines, subérines, des polysaccharides ainsi que d’effectuer un profilage des acides gras issus des micro-organismes (équivalent PLFA).
Identifier et quantifier les transferts de nutriments dans le continuum terre-mer permettra de contraindre les flux globaux et comprendre les évolutions de ces flux entre les réservoirs terrestres en lien avec les changements climatiques.

Ahadi, F. (2019) Taux et moteurs d’exhumation de complexes plutoniques en contexte intraplaque océanique (archipel de Kerguelen) : apports de la thermochronologie basse et moyenne température. Géochimie. Université Paris-Saclay. Français. NNT : 2019SACLS425. tel-02614387

Blain S, Quéguiner B, Armand L, Belviso S, et al. (2007). Effect of natural iron fertilization on carbon sequestration in the Southern Ocean. Nature 446, 1070-1074.

van Beek P, Bourquin M, Reyss JL, Souhaut M, Charrette MA & Jeandel C (2008). Radium isotopes to investigate the water mass pathways on the Kerguelen Plateau (Southern Ocean). Deep-Sea Research II 55, 622-637.

Hernández-Carrasco I., Orfila A., Rossi V., Garçon V (2018) Effect of small scale transport processes on phytoplankton distribution in coastal seas. Scientific Reports 8, 8613.

Stage M2 KERGUELEN Figure 1: Localisation et carte géologique simplifiée de Kerguelen (d'après Ahadi 2019). Légende: jaune, formations sédimentaires; gris, basaltes; autres couleurs, autres formations magmatiques effusives ou intrusives. Etoiles rouges, principaux lieux de prélèvements.