Influence de la mytiliculture (Mytilus edulis L.) sur les caractéristiques physico-chimiques du sédiment et sur les communautés macrobenthiques

Callier, Myriam (2008). Influence de la mytiliculture (Mytilus edulis L.) sur les caractéristiques physico-chimiques du sédiment et sur les communautés macrobenthiques. Thèse. Rimouski, Québec, Université du Québec à Rimouski, Institut des sciences de la mer de Rimouski, 279 p.

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Résumé

RÉSUMÉ : La biodéposition des bivalves, en augmentant les taux de sédimentation, peut
modifier les caractéristiques physico-chimiques du sédiment et affecter les communautés
benthiques sous les sites mytilicoles. Les objectifs de cette thèse étaient: (1) de caractériser
la production, la sédimentation et la dispersion des biodépâts de moules (Mytilus edulis,
L.), (2) d'évaluer les effets de ces biodépâts sur l'environnement benthique, (3) d'évaluer
l'efficacité de différents indices utilisés pour détecter les effets de la mytiliculture et (4) de
déterminer quelle densité de moules induit des changements dans une communauté
benthique et dans les flux biogéochimiques. Les différentes études ont été menées aux Îlesde-
la-Madeleine (Québec) pendant les étés 2003 et 2004. Des observations in situ et des
analyses expérimentales ont permis de tester différentes hypothèses. Les variations
spatiales à petite (10 m - sous et entre filières), moyenne (100 m - sites) et grande échelle
(1 km, culture et site référence) ont été prises en compte, ainsi que les variations liées aux
différences de taux de biodéposition par les cohortes de bivalves présentes dans la culture
(0+ et 1+).
L'étude sur la dynamique de biodéposition (Chapitre 2) a montré que le taux de
production de biodépâts de moules 1+ était 1,6 fois plus élevé que celui des moules 0+. La
vitesse de sédimentation des fèces variait selon la taille des moules. Compte tenu de la
vitesse de sédimentation, de la hauteur des filières et de la vitesse moyenne du courant
pendant l'été, la dispersion initiale des biodépâts a été estimée entre 0 et 7,4 m dans la zone
des moules 1+ et entre 7 et 24,4 m dans la zone des moules 0+. Des mesures in situ ont
montré que les taux de sédimentation étaient plus élevés sur les sites mytilicoles que sur les
sites références, supportant l'hypothèse que la mytiliculture augmente les taux de
sédimentation. Les taux étaient deux fois plus élevés directement sous les filières de moules
1+ qu'entre les filières, 10 m plus loin. L'évaluation des taux de sédimentation le long de
transects autour de la zone de mytiliculture a confirmé la faible dispersion initiale des
biodépâts dans la lagune de Grande-Entrée.
Les caractéristiques physico-chimiques et biologiques du benthos ont été évaluées
(Chapitre 3) aux mêmes échelles spatiales que celles utilisées pour évaluer les taux de
sédimentation. Parmi les mesures chimiques, le potentiel redox diminuait et la
concentration en sulphide augmentait avec la profondeur du sédiment mais aucune
différence significative n'a été observée entre les zones (0+, 1 + et référence) et les positions
(sous et entre). Par contre, des différences significatives de structure de communautés
macrobenthiques ont été observées entre les zones et les positions (1 + sous et 1 + entre). La
communauté était dominée par des espèces opportunistes (Capitella capitata) et présentait
une faible diversité et une faible biomasse. La comparaison à des données historiques
indique que la lagune est un environnement naturellement enrichi. La culture de moules n'a
donc, probablement, qu'un effet très localisé sous les filières de moules.
Différents indices ont été évalués pour détecter l'effet de la mytiliculture sur
l'environnement (Chapitre 4). Les caractéristiques du sédiment (taille de particules, image
du profil sédimentaire-SPI, pourcentage de matière organique) et des communautés
benthiques (abondance, diversité, biomasse, masse individuelle, groupe trophique, structure
de communauté, indice biotique) ont été déterminées dans deux sites mytilicoles: Grande-
Entrée (GE) et à Havre-aux-Maisons (HAM) aux Îles-de-Ia-Madeleine. Les stations
d' échantillonnage étaient positionnées directement sous la filière la plus externe, à 3, 6, 9,
15, 30 m et sur un site contrôle (300-500 m) le long d'un transect partant des deux sites
mytilicoles, dans la direction du courant dominant. L'étude a montré que le choix a priori
des stations d'échantillonnage et des indices avait une grande influence sur l' interprétation.
L'analyse de la structure de communautés et l'analyse du profil sédimentaire ont permis la
détection des effets à la fois proches et éloignés de la mytiliculture, contrairement aux
autres indices.
Une expérience a été menée in situ pour déterminer quelle quantité de biodéposition
pouvait modifier la structure d'une communauté benthique de sable et les flux
biogéochimiques (Chapitre 5). Ces derniers (consommation d'oxygène, flux d'ammonium et
de phosphate), à l'exception des flux de silicates, n'étaient pas corrélés à la densité de
moules. L'abondance totale et le nombre d'espèces ont diminué en fonction de
l'augmentation de la densité de moules, tandis que l'abondance et la biomasse de l'espèce
opportuniste Capitella sp. ont augmenté dans les benthocosmes soumis à la plus forte
densité de moules (764 moules m-2
). À cette densité, l'environnement est passé d'un état
«peu perturbé» à un état «modérément perturbé».
Les résultats de cette thèse contribuent à déterminer la capacité d'assimilation de
l'environnement benthique pour la mytiliculture. ABSTRACT : Bivalve biodeposition may increase natural sedimentation rates, which could induce
changes in the physico-chernical characteristics of the sediment and affect the benthic
communities under culture sites. The objectives of the thesis were: (1) to characterise the
production, sedimentation and dispersion of mussel (Mytilus edulis L.) biodeposits, (2) to
evaluate the effects of biodeposits on the benthic environment, (3) to evaluate the efficiency
of different indices to detect mus sel farm influences and (4) to deterrnine which mus sel
density induce changes in the benthic community structure and biogeochernical fluxes. The
different studies were done during the summer 2003 and 2004 in the Magdalen Islands,
Quebec. Observational and experimental approaches were combined to test the different
hypotheses. The small (l0 m - un der vs. between mus sel lines), intermediate (100 m -
sites) and large (l km, culture vs. reference sites) spatial scale variations were considered,
as weIl as the effects of different mussel cohorts (juveniles 0+ and commercial size 1 +).
The first study (Chapter 2) has shown that the biodeposit production rates of 1 +
mus sel was 1.6 times higher than these of 0+ mussels. The settling velocity of faeces varied
in function of mus sel size. Based on the settling velocity of fecal pellet, the height of the
mussel lines and the average CUITent velocity, the initial biodeposit dispersion was
estimated between 0 and 7.4 m in the 1 + mussel zone and between 7 and 24.4 m in the 0+
mus sel zone. Measurements of sedimentation rates in situ have shown that sedimentation
rates was greater at mussel site than at reference site, supporting the hypothesis that mussel
culture increase the sedimentation rates. Sedimentation rates were twice greater directly
under the 1 + mus sel lines than between the lines, only 10 m distant. The evaluation of
sedimentation patterns along transects leading away from the mus sel farm confirmed the
low initial biodeposit dispersion in Great-Entry lagoon.
The chemical and biological characteristics of the sediment were then evaluated
(Chapter 3) using the same spatial sampling design as outlined above. With regards to
chemical parameters, redox potentials decreased and sulphide concentrations increased with
sediment depth but did not differ among zones or positions. In contrast, a c1ear difference in
macrofaunal community structure was observed between zones (0+, 1+ and reference) and
position (l +under and 1 +between). The benthic community at 1 +under positions was dorninated
by an opportunistic species (Capitella capitata) and had the lowest diversity and biomass.
The mus sel farm contributed, therefore, to local organic enrichment. However, the farm
effect was restricted to directly under the mussellines as a comparison with historical data
indicated that this area of the lagoon is a naturally enriched environment.
A further study (Chapter 4) compared different indicators for their ability to detect
the influence of bivalve farrning on the environment. Both sediment [partic1e size, sediment
profile imaging (SPI), % OM] and benthic community characteristics (abundance,
diversity, biomass, individu al body mass, trophic group, corn munit y structure, and biotic
index) were evaluated at two mus sel farms: Great-Entry- GE and Havre-aux-Maisons -
HAM, in the Magdalen Islands (Quebec). Sampling stations were positioned directly
beneath the outside-most mus sel lines (Om) and at distances of 3, 6, 9, 15, 30 m and at a
control site (300-500 m) along a transect from the two mussel farms in the main water
current direction. Results show very site-specifie effects at the two farms studied. The study
showed that the a priori choice of the sampling station and indicators may have a great
influence on the interpretation. Community structure and SPI appears to detect small and
broader scale influence than other indices.
A manipulative ex periment (Chapter 5) was finally carried out in situ to deterrnine
the level of mussel biodeposition that modifies sandy benthic community structure and
biogeochemical fluxes. Because of high intra-treatment variability, oxygen consumption,
ammonium and phosphate fluxes did not vary significantly between treatments. Only
silicate was positively correlated to mussel density. A decrease of macrofaunal total
abundance and number of species in relation to increased mussel density was observed. An
important increase in abundance and biomass of opportunistic species (Capitella sp.) was
observed at a mussel density of 764 mussels m-2
. At this density, a shift from slightly to
moderately disturbed benthic environment occurred.
Results from this thesis contribute to deterrnine the assimilative capacity of the
benthic environment for mussel aquaculture.

Type de document :	Thèse ou mémoire de l'UQAR (Thèse)
Directeur(trice) de mémoire/thèse :	McKindsey, Chris
Information complémentaire :	Thèse présentée à l'Université du Québec à Rimouski comme exigence partielle du programme de doctorat conjoint en océanographie. Publié aussi en version papier.
Mots-clés :	Mytiliculture Aquiculture Aquaculture Moule Bleu Mytilus Edulis Effet Influence Sediment Sedimentation Benthique Benthos Communaute
Départements et unités départementales :	Institut des sciences de la mer de Rimouski (ISMER) > Océanographie
Déposé par :	DIUQAR UQAR
Date de dépôt :	04 févr. 2011 19:05
Dernière modification :	04 févr. 2011 19:06
URI :	https://semaphore.uqar.ca/id/eprint/144

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