Doctorante: Sabrina Lucas, Directrice de thèse : Katell Guizien
Thèse soutenue le 5 décembre 2013
Dans les environnements côtiers, les écoulements turbulents instationnaires tels que les vagues, la houle et la marée sont fréquents et vont modifier l’épaisseur de la couche limite diffusive qui contrôle les flux d’oxygène à l’interface eau-sédiment. L’oxygène joue un rôle primordial dans les processus de minéralisation et d’oxydation de la matière organique dans les sédiments superficiels. Un système expérimental de grille oscillante a été développé dans le but d’étudier ces processus sous hydrodynamique contrôlée. Ce mésocosme permet de (1) contrôler le flux diffusif à l’interface eau-sédiment de 36 carottes de sédiments avec l’oscillation de la grille, produisant une turbulence purement diffusive ; (2) simuler des dynamiques d’épaisseur de la couche limite diffusive à différentes échelles de temps en contrôlant facilement l’intensité de la turbulence et (3) étudier la dynamique transitoire de l’oxygène à haute fréquence au cours d’expérience de dégradation de la matière organique avec des épaisseurs de couche limite diffusive instationnaire.
Deux expériences de dégradation de la matière organique ont été réalisées avec des scénarios hydrodynamiques différents : une expérience (enrichissement protéique) simulant une mortalité de consommateurs dans un système fermé de type lagunaire avec une réoxygénation progressive par des turbulences courtes et une autre expérience (enrichissement glucidique) simulant un apport végétal d’origine terrestre dans un système ouvert tel qu’une zone côtière soumise à la houle, avec 4 périodes
journalières de forte houle. Durant ces expériences, la dynamique de l’oxygène, de la matière organique et des variables biotiques (microfaune et méiofaune) ont été mesurées. Ces expériences ont permis d’étudier expérimentalement la dynamique de la matière organique et des populations sous différentes dynamiques transitoires de l’oxygène pour compléter les modèles de diagénèse précoce sous des écoulements instationnaires. D’une expérience à l’autre, la demande sédimentaire totale en oxygène a évolué en fonction du temps, de la profondeur et de l’oxygène disponible. L’affinité globale et spécifique à l’oxygène montre que la demande sédimentaire totale en oxygène reflète la dynamique des communautés microbiennes aérobies dans l’expérience avec enrichissement glucidique. Ainsi, ce mésocosme à grille oscillante est un outil prometteur pour étudier le couplage entre la dynamique des communautés microbiennes et les fluctuations hydrodynamiques, qui peuvent se produire dans les eaux côtières avec des périodes et intensités différentes (marées, vagues, seiches...)
MOTS-CLÉS : grille oscillante, turbulence diffusive, oxygène, matière organique, Procaryotes, Nématodes, sédiment
Étude expérimentale de la dégradation de la matière organique sous différents scénarios de turbulences instationnaires.
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