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Page de résumé pour ULgetd-12132006-112748

Auteur : Vangeluwe, Denis
E-mail de l'auteur : dvangeluwe@student.ulg.ac.be
URN : ULgetd-12132006-112748
Langue : Français/French
Titre : Effets de la transplantation sur la biométrie et sur la dynamique des nutriments, du carbone et de la chlorophylle de Posidonia oceanica (L.) Delile
Intitulé du diplôme : Doctorat en sciences
Département : FS - Département d'astrophysique, géophysique et océanographie
Jury :
Nom : Titre :
Dauby, Patrick Membre du jury/Committee Member
Demoulin, Vincent Membre du jury/Committee Member
Gobert, Sylvie Membre du jury/Committee Member
Lepoint, Gilles Membre du jury/Committee Member
Pergent, Gérard Membre du jury/Committee Member
Thomé, Jean-Pierre Président du jury/Committee Chair
Bouquegneau, Jean-Marie Promoteur/Director
Mots-clés :
  • Posidonia oceanica
  • transplantation
  • marine ecology
Date de soutenance : 2006-11-30
Type d'accès : Public/Internet
Résumé :

En Méditerranée, comme dans de nombreux autres endroits autour du monde, les herbiers à phanérogames marines sont en régression suite à l’augmentation des pressions anthropiques sur les zones côtières. Dans ce travail, nous avons abordé la problématique de la transplantation de Posidonia oceanica dans la Baie de la Revellata.

Les objectifs de ce travail étaient, d’une part, de tester une technique de transplantation écologiquement « propre » et l’utilisation de pousses « flottantes » comme transplants. D’autre part, notre travail devait nous permettre d’essayer de mettre en évidence les modifications, tant morphologiques que physiologiques intervenant dans les transplants de P. oceanica. Enfin, le bouturage naturel étant une voie de recolonisation connue chez les phanérogames marines, notre recherche devait permettre de mieux appréhender la biologie fondamentale de cette espèce et de vérifier si cette recolonisation par bouturage naturel est vraiment envisageable.

Les matériaux choisis pour fabriquer les grilles de transplantation, à savoir, du bambou et des liens en sisal, ne permettent pas de réaliser des expériences de transplantation à long terme. En effet, le bambou bien que peu putrescible s’est quand même désagrégé après les 3 ans de transplantation mais surtout, les liens en sisal se sont rompus dès la première année d’expérience entraînant la destruction des grilles et le détachement des transplants.

Le taux de survie sur les grilles a été mesuré régulièrement entre mars 2002 et mars 2005. Les résultats obtenus pour les transplants orthotropes montrent que les transplants survivent bien durant la première année d’expérimentation mais par la suite, le taux de survie diminue régulièrement pour atteindre une valeur très basse après trois ans. De faibles taux de survie ont été observés dans d’autres expériences de transplantation réalisées sur P. oceanica. Au niveau des transplants plagiotropes, le taux de survie est resté très élevé durant plus d’un an mais est rapidement tombé à zéro par la suite. Une des principales causes de ces mauvais taux de survie est la destruction des grilles qui maintenaient les transplants en place.

Le taux de ramification obtenus sur les transplants orthotropes survivants sont encourageant puisque la grande majorité des transplants ont développé de nouveaux faisceaux. Le nombre de faisceaux de feuilles par transplant augmente rapidement tout au long de l’expérience et après trois ans, certains transplants ne portant qu’un unique faisceau de feuille au départ, en présentaient jusqu’à six. Pour les transplants plagiotropes, on observe une augmentation rapide du nombre de faisceaux de feuilles en début d’expérience puis cette augmentation diminue et le nombre de faisceaux est resté stable.

Différents paramètres biométriques ont régulièrement été mesurés en laboratoire sur les transplants durant les 3 années d’expérience. On peut noter des différences significatives entres les résultats obtenus sur les transplants et ceux mesurés sur les pousses témoins à 17 mètres de profondeur. Le nombre de feuilles par faisceau est plus faible sur les transplants. De même, la longueur maximale des feuilles, leur largeur et donc la surface foliaire, bien que suivant les mêmes variations saisonnières que celles des pousses témoins, sont inférieures dans les transplants. La croissance et la biomasse foliaire des transplants sont significativement plus faibles que celles des pousses témoins. Au niveau de la biomasse racinaire, par contre, on observe un développement des racines dès le troisième mois d’expérience et cette augmentation se poursuit durant les trois années de croissance des transplants. Cette augmentation de la biomasse racinaire au détriment de la biomasse foliaire indique bien le rôle prépondérant joué par les organes souterrains dans la survie et le développement des transplants.

Les modifications des paramètres biométriques s’accompagnent de modifications au niveau morphologique. Les transplants initialement orthotropes changent de mode de croissance et deviennent progressivement plagiotropes avec des rhizomes horizontaux, des feuilles courbées, plus étroites et plus courtes que les témoins orthotropes. Le mode de croissance plagiotrope étant la forme colonisatrice de P. oceanica, ce changement constitue une modification positive et indispensable pour la recolonisation des zones altérées.

Les concentrations en chlorophylles ont été mesurées dans les feuilles des transplants et des pousses témoins entre mars 2002 et mars 2005. Les résultats obtenus montrent une évolution saisonnière marquée dans les deux types de pousses. Les transplants montrent des concentrations nettement inférieures à celles des pousses témoins dès leur mise en place. Malgré une augmentation constante des concentrations dans les transplants durant les trois ans, les concentrations mesurées à la fin de l’expérience restent toujours plus faibles dans les transplants. Ce déficit en chlorophylle peut en partie expliquer la croissance et la biomasse réduites des transplants.

Les dosages des concentrations en fer dans les différents organes des transplants et des pousses témoins ne montrent pas de différence significative entre les deux types de pousses. Le fer et la chlorophylle étant métaboliquement liés, un déficit en fer aurait pu expliquer les différences observées dans les concentrations en chlorophylles entre pousses témoins et transplants mais cette situation doit trouver sa source ailleurs.

Les concentrations en carbone et en azote ont également été mesurées dans les différents organes des transplants tout au long de l’expérience. Si les concentrations en carbone ne montrent pas de différences significatives entre les pousses témoins et les transplants, les concentrations en azote, elles, diffèrent significativement. En effet, dans les feuilles des transplants, les concentrations en azote son plus faibles tout au long de l’expérience. La situation est la même dans les rhizomes en début et en fin d’expérience. Enfin, dans les racines, les comparaisons ponctuelles effectuées semblent également indiquer un déficit en azote dans les tissus des transplants. Comme cela à déjà été noté dans d’autres expériences, il semble que les transplants n’ont pas les capacités d’assimilation nécessaires pour faire face à leurs besoins en nutriments. La situation est la même pour les concentrations en phosphore dans les différents organes des transplants. Les concentrations mesurées sont significativement plus faibles que celles mesurées dans les pousses témoins à la même profondeur. A nouveau, ce déficit en phosphore est présent dès la mise en place des transplants.

Au vu des différents dosages réalisés dans les transplants pendant notre étude, il semble que l’utilisation de pousses « flottantes » comme transplants ne constitue pas une bonne alternative à l’arrachage de pousses saines dans l’herbier en place. En effet, les dosages réalisés en début d’expérience ont montré que les pousses « flottantes » récoltées présentaient déjà un déficit en chlorophylles et en nutriments dans leurs feuilles, ce qui représente un handicap pour leur bon développement. Etant donné le stress et les conditions de vie difficiles que doivent supporter les transplants (isolation de l’herbier, absence de racines), il est nécessaire que les pousses transplantées soient saines et en possession de leur stocks de nutriments intacts.

Les essais de fertilisation du sédiment à l’aide de bâtonnets d’engrais commerciaux n’ont pas donné de résultats satisfaisants. Les paramètres biométriques mesurés dans les transplants n’étaient pas différents de ceux mesurés sur les transplants non fertilisés. Au contraire, les grilles fertilisées montraient en moyenne moins de faisceaux de feuilles que les autres. Par contre, au niveau des concentrations en chlorophylles, les transplants fertilisés montraient des valeurs plus importantes. Toutefois, ces concentrations en chlorophylles plus élevées n’ont pas induit une augmentation de la croissance des feuilles. Dans les feuilles et les racines des transplants fertilisés, on a observé une augmentation des concentrations en azote mais a nouveau pas de stimulation de la croissance et du développement. La méthode d’engraissement utilisée ne semble donc pas convenir pour améliorer le développement des transplants.

Enfin, les expériences de marquages isotopiques réalisées en fin d’expérience nous montrent que les différents processus de transport des nutriments entre les différents compartiments de la plante sont bien présents et les nutriments assimilés au niveau des feuilles sont transportés vers les organes souterrains pour assurer le développement rapide des racines. Par contre, les processus de recyclage de ces nutriments sont très réduits voire absents dans les transplants puisqu’on n’observe aucun transport des nutriments depuis les feuilles adultes vers les feuilles intermédiaires en croissance active. Les expériences de marquages réalisées à long terme ont confirmé le transport des nutriments depuis les feuilles vers les organes souterrains et ce durant les 9 mois d’expérience. A nouveau, ces nutriments doivent être utilisés pour le développement du système racinaire indispensable à l’assimilation des nutriments nécessaires pour couvrir la croissance et le développement des transplants.

En conclusion, la transplantation de P. oceanica semble difficile à réaliser et en dehors d’un mauvais choix de support, les dosages réalisés nous montrent que les transplants ont des difficultés à faire face à leurs besoins en nutriments nécessaires à leur développement en absence de connexion avec le reste de l’herbier et en absence de racines. La colonisation ou la recolonisation par bouturage de pousses de P. oceanica naturellement arrachées semble donc être peu probable et très aléatoire au vu des données récoltées dans ce travail.

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