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Effets du changement global sur les particules exopolymériques transparentes au sein de l'estuaire maritime du Saint-Laurent

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Gaaloul, Houssem (2017). Effets du changement global sur les particules exopolymériques transparentes au sein de l'estuaire maritime du Saint-Laurent. Mémoire. Rimouski, Québec, Université du Québec à Rimouski, Institut des sciences de la mer de Rimouski, 133 p.

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Résumé

RÉSUMÉ: Ce mémoire étudie les particules exopolymériques transparentes (TEP, en anglais) au sein de l’estuaire maritime du Saint-Laurent (LSLE, en anglais). Il est composé de deux chapitres, l’un correspondant à une étude de terrain et le deuxième à un travail expérimental à l’aide d’un système de mésocosmes. Dans le premier de ces volets, la distribution spatiale de la concentration des TEP a été déterminée dans la couche de surface et la couche profonde de deux zones du LSLE: une zone de remontée des eaux profondes et une zone de front. La concentration moyenne des TEP dans la couche de surface des deux zones était 89,77 ± 48,84 μg équivalent en gomme de Xanthan (XG eq, en anglais) par litre). Dans la couche profonde la concentration moyenne des TEP était égale à 33,59 ± 21,12 μg XG eq L-1. La zone de remontée des eaux profonde était caractérisée par la dominance de matière organique d’origine terrestre, une concentration élevée en nutriments surtout en couche profonde, et un gradient des paramètres environnementaux situé au niveau de la tête du chenal Laurentien. Les TEP à ce niveau, ont montré aussi un gradient de concentration. La concentration des TEP la plus élevées était enregistrée au niveau de l’estuaire supérieur et du fjord du Saguenay. La zone de front était caractérisée par la rencontre entre une masse d’eau de caractère plus estuarien avec une masse d’eau de caractère plus océanique. Un flux vertical de la couche de surface vers la couche profonde semble aussi avoir été détecté par nos collaborateurs. Au niveau de la zone de front, les TEP ont montré de concentrations plus élevées au niveau de la masse d’eau de caractère estuarien. En outre, des concentrations exceptionellement élevées en TEP ont été observées au niveau de la couche profonde de la zone de front. Aucune corrélation positive observée entre les TEP et les paramètres environnementaux des deux zones sauf les concentrations en carbone organique particulaire (POC, en anglais). Globalement, les concentrations en TEP étaient significativement (p< 0.01) et positivement corrélées au POC. Les TEP ont montré une contribution allant jusqu’à 82 % du POC du LSLE. Cependant, le principal contributeur au pool de POC de la couche de surface du LSLE variait entre les TEP, le phytoplacton et les détritus, dépendamment de la distribution spatiale. Comparées à d’autres environnements aquatiques, les ratios TEP/POC et TEP/chlorophylle a (chl a) du LSLE étaient parmi les plus élevées. La partie expérimentale de cette recherche avait l’objectif d’évaluer les effets de l'augmentation de l'acidification et de la température sur les TEP du LSLE. Cinq valeurs de pH allant de 8,0 à 7,2 ont été testées dans deux niveaux de température (10 °C et 15 °C) durant un bloom de diatomés dominé par Skeletonema costatum. Nos résultats ont suggèré qu’une augmentation de l’acidité engendrée par l’augmentation de la concentration dissoute en CO2 résulte en un plus faible taux de croissance du phytoplancton et une augmentation du taux d’assimilation du CO2 qui se manifeste en un ratio TEP/POC plus élevé. Une diminution de 0,2 unités du pH a entraîné une diminution moyenne de 0,03 ± 0,07 d-1 dans le taux de croissance spécifique du phytoplancton et une diminution moyenne de 86,28 ± 19,61 μgC L-1 et de 119 ± 6,03 μgC L-1 dans les concentrations des TEP et du POC enregistrés au maximum de la chl a, respectivement. Une diminution de 0,2 unité du pH a engendré une augmentation moyenne de 0,20 μg L-1 dans la concentration totale en carbohydrates normalisée à la biomasse du phytoplancton enregistrés au maximum de chl a. L’augmentation de la température a eu un effet positif sur la biomasse phytoplanctonique, la concentration en carbohydrates et un effet négatif sur les ratios TEP/phytoplancton et TEP/POC. La hausse de la température a suggéré une accélération du taux de croissance du phytoplancton ce qui a induit une biomasse phytoplanctoniques plus élevée. Ceci a résulté en une concentration plus importante en monosaccharides dont la majorité a possiblement demeurée dans la fraction dissoute en raison d'une température plus élevée qui a probablement ralentit ou bloquée la formation des TEP. L’effet de l’augmentation de la température et de l’acidification demeure uncertain, suggérant une adaptation du phytoplancton des régions côtières face à ces changements. -- Mot(s) clé(s) en français : LSLE, TEP, POC, distribution spatiale, phytoplancton, pH et température. -- ABSTRACT: A study of transparent exopolymeric particles (TEP) in the Lower St-Lawrence estuary (LSLE) is presented in this work. It consists of two chapters, one corresponding to a field study and the second to experimental work using a mesocosm system. In the first of these components, the spatial distribution of TEP concentration was determined in the surface layer and the deep layer of an upwelling area and a front area of the LSLE. The mean TEP concentration in the surface layer of both areas was 89.77 ± 48.84 μg Xanthan gum equivalent (XG eq) per liter). In the deep layer, the mean TEP concentration was 33.59 ± 21.12 μg XG eq L-1. The upwelling area was characterized by the dominance of organic matter of terrestrial origin, a high concentration of nutrients especially in the deep layer, and a gradient of the environmental parameters located at the head of the Laurentian trough. TEP at this level showed also a concentration gradient. The highest TEP concentrations were recorded in the higher estuary and the Saguenay fjord. Fronts detected in the front area were formed by the contact between an estuarine water mass and an oceanic water mass. TEP showed higher concentrations at the estuarine water mass than the oceanic water mass. In addition, high exceptional concentrations of TEP were observed at the deep layer of the front area. Overall, TEP concentrations chowed no signofocant correlation with the environnemental parameters except particulate organic carbon (POC) concentrations. TEP were significantly (p <0.01) and positively correlated to POC. TEP exhibited a contribution of up to 82% of the POC in the LSLE. However, the main contributor to the POC of the surface layer varied between TEP, phytoplacton and detritus, depending on the spatial distribution. Compared with other aquatic environments, the LSLE presented within the highest TEP/POC and TEP/chlorophyll a ratios. The experimental part of this research aimed to evaluate the effects of increased acidification and temperature on TEP in the LSLE. Five pH values ranging from 8.0 to 7.2 were tested in two temperature levels (10 °C and 15 °C) during bloom of the diatom a Skeletonema costatum. A decrease of 0.2 pH units resulted in an average decrease of 0.03 ± 0.07 d-1 in the phytoplankton specific growth rate and an average decrease of 86.28 ± 19.61 μgC L-1 and of 119 ± 6.03 μgC L-1 in the concentrations of TEP and POC recorded at maximum of chl a, respectively. However, our results have suggested that an increase in the acidity caused by the increase in the dissolved CO2 concentration results in a lower phytoplankton growth rate and an increase in the CO2 assimilation rate which might be manifested in a higher TEP/POC ratio. Moreover, a decrease of 0.2 pH units resulted in an average increase of 0.20 μg L-1 in the total carbohydrate concentration normalized to phytoplankton biomass. The increase of the temperature had a positive effect on phytoplankton biomass, carbohydrate concentration and a negative effect on TEP/phytoplankton and TEP/POC ratios. The rise in temperature suggested an acceleration of the growth rate of phytoplankton which probably induced a higher biomass resulting in a higher concentration of monosaccharides. Mostly of these monosaccharides have probably remained in the dissolved fraction due to a higher temperature that may have decelerate the formation of TEP. The effect of increasing temperature and acidification remains uncertain suggesting the adaptation of phytoplankton from coastal regions to these global changes. -- Mot(s) clé(s) en anglais : LSLE, TEP, POC, spatial distribution, phytoplankton, pH and temperature.

Type de document : Thèse ou Mémoire (Mémoire)
Directeur(trice) de mémoire/thèse : Ferreyra, Gustavo
Co-directeur(s) ou co-directrice(s) de mémoire/thèse : Gagné, Jean-Pierre et Gagnon, Jonathan
Information complémentaire : Mémoire présenté dans le cadre du programme de maîtrise en océanographie en vue de l'obtention du grade de maître ès sciences.
Mots-clés : Particule Exopolymerique Transparent Estuaire Maritime Saint-laurent Distribution Temperature
Départements et unités départementales : Institut des sciences de la mer de Rimouski (ISMER) > Océanographie
Déposé par : DIUQAR UQAR
Date de dépôt : 29 oct. 2018 13:37
Dernière modification : 28 août 2019 20:15
URI : http://semaphore.uqar.ca/id/eprint/1389

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