Ecological impacts of groundwater discharge to Mediterranean coastal lagoons
Impacts écologiques des eaux souterraines dans les lagunes côtières méditerranéennes.
Résumé
Whilst the role of groundwater discharge and porewater fluxes (recirculation) as important pathways for nutrient delivery to coastal systems is increasingly being recognized, there remains limited evidence of its “downstream” ecological implications. This thesis aims at investigating the ecological role that groundwater flows play in some aspects of the functioning and vulnerability of coastal lagoonal ecosystems. Two contrasting lagoons on the French Mediterranean coastline were studied (La Palme and Salses-Leucate lagoons). Firstly, using concurrent water and radon mass balances, a comparison between the main nutrient sources for La Palme lagoon (karstic groundwater, recirculation, diffusion from sediments, inputs from a sewage treatment plant and atmospheric deposition) revealed that the recirculation of lagoon water through the lagoon sediments is the main source of both dissolved inorganic nitrogen (DIN) and phosphorous (DIP) to this lagoon. Secondly, the ecological impact of groundwater discharge and porewater recirculation fluxes was assessed by investigating their role in supporting primary production using nitrogen and carbon isotopes signatures. The nitrogen isotopic signatures in primary producers reflect predominantly the nitrogen isotopic signatures of the terrestrial (karstic) groundwater and porewater source in both La Palme and Salses-Leucate lagoons, demonstrating the important role of these sources in supporting primary production. The carbon isotope signatures indicate groundwater discharge as a significant source also of dissolved inorganic carbon to primary producers. Finally, in a different approach, the influence of terrestrial groundwater discharge on the growth of the Mediterranean mussel Mytilus galloprovincialis is documented. Variations in growth rate and condition index (tissue weight / shell weight) of mussels growing in and outside groundwater-influence in Salses-Leucate lagoon were examined. Mussels from the groundwater-influenced sites have higher growth rate and condition index compared to those from the control site, likely as consequence of both the higher winter temperatures and the groundwater-driven nutrient supply that increase the food availability to support mussel growth. Estimated growth rates from the groundwater-influenced sites are amongst the highest rates recorded in the Mediterranean region. The results of this thesis demonstrate the important role groundwater processes can play in coastal ecosystems.
Bien que l’importance des eaux souterraines et des eaux porales (recirculation) en tant que voie d’apports de nutriments vers les systèmes côtiers soit de plus en plus reconnue, il y a encore peu d’information sur leur réel rôle écologique. Cette thèse vise à évaluer l’impact des flux d’eaux souterraines et du processus de recirculation au sein du sédiment sur le fonctionnement des écosystèmes lagunaires côtiers et sur leur vulnérabilité face aux impacts anthropiques et climatiques. Deux lagunes contrastées de la côte méditerranéenne française ont été étudiées (Etangs de La Palme et Salses-Leucate). Dans un premier temps, des bilans de masse d’eau et de radon, effectués au sein de l’étang de La Palme en supposant un état stationnaire, ont révélé que la recirculation des eaux de la lagune à travers les sédiments est la principale source d'azote inorganique dissous (DIN) et de phosphore inorganique dissous (DIP) dans cette lagune. Deuxièmement, l'impact écologique des eaux souterraines et de la recirculation d'eau porale a été évalué en examinant leur rôle respectif dans le soutien de la production primaire à l'aide de variations d’abondance naturelle des isotopes de l‘azote (δ15N) et du carbone (δ13C). Les signatures isotopiques d'azote chez les macrophytes et le phytoplancton reflètent principalement celles des formes inorganiques dissoutes des eaux souterraines (essentiellement sous forme de nitrate) et des eaux porales (essentiellement sous forme d’ammonium) dans les lagunes de La Palme et de Salses-Leucate, démontrant ainsi le rôle significatif de ces sources dans le soutien de la production primaire. Les signatures isotopiques du carbone indiquent que les eaux souterraines sont également des sources importantes de carbone inorganique dissous pour les producteurs primaires. Enfin, l’influence des eaux souterraines a été étudiée sur la croissance de la moule méditerranéenne Mytilus galloprovincialis de la lagune de Salses-Leucate. Les moules des sites influencés par les eaux souterraines ont un taux de croissance et un indice de condition (poids des tissus / poids de la coquille) plus élevés que ceux du site témoin hors influence des eaux souterraines. Ce développement plus efficace est probablement dues aux températures hivernales plus élevées et à l'apport permanent d'éléments nutritifs provenant des eaux souterraines qui permet un développement phytoplanctonique plus intense, augmentant ainsi la disponibilité de nourriture pour les populations des moules. Les taux de croissance estimés pour les sites influencés par les eaux souterraines comptent parmi les taux les plus élevés enregistrés dans la région méditerranéenne. Les résultats de cette étude démontrent que les apports d’eaux souterraines peuvent jouer un rôle important dans le fonctionnement des écosystèmes lagunaires côtiers.
Origine : Fichiers produits par l'(les) auteur(s)
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