DYLACHEM : dynamique physique et DYLACHEM : dynamique physique et hétérogénéités hétérogénéités biogéochimiquesbiogéochimiques

dans un grand lac alpindans un grand lac alpin

Lac du Bourget« Des solitons aux virus »

LGELGISLSCEISTO

CEREVECIG

CARRTELLBP

CISALB/CCLBEDYTEM

PARTICIPANTS

Pierre Agrinier, Patrick Albéric, Fabien Arnaud,Nelly Assayag, Serge Boissière, Bruno Bombled, Yannis Cuypers, Didier Debroas, Bruno Deflandre, Isabelle Domaizon, Solange Duhamel, Alexis Groleau,

Jean‐Christophe Hustache, Sandrine Etien,Thibault Geoffroy, Elena Gorchakova, Roselyne Iliou‐Ferrari, Stéphan Jacquet, Didier Jézéquel, Laurent Jourdʹheuil, Gautier Landrot, Dominique Lavergne, Cécile Lepère, Clarisse Mallet,Gaël Montvoisin, Gérard Paolini, Marie‐Evelyne Pinart, Pascal Perney, Sébastien Personnic, Jérôme Poulenard, Michel Poulin, François Prévot, Christophe Rabouille,

Jean‐Louis Reyss, Gérard Sarazin, Télesphore Sime‐Ngando, Bruno Tassin, Brigitte Vinçon‐Leite, Eric Viollier,

VéroniqueYon et tous les autres…

Eutrophisation et restauration de l’état des grands lacs

(source INRA)

Cyanobactérie : Planktothrix rubescens

Prolifération récurrente depuis 1996

Compétition inter‐espèces

Déterminisme :‐lumière‐température‐nutriment : ΣPO4

Briand et al. (2003), Jacquet et al. (2005)

M. Roux, CSP (2001)

Dynamique physique et hétérogénéités spatiales

Flux benthiques de nutriments

?

?

Réponse biologique

Phytoplancton, bactéries hétérotrophes, virus

?

?

?

Utilisateurs du plan d’eau

Loisirs sportifsPlaisance

Pêche professionnelle :Filets dérivants

Transect Baie de Grésine – Centre du lac

Stations :R : 12 mI : 35 mB : 145 mT : 80 m

kmRI

BT

•T

Instrumentation du site

Chaînes de 10 thermistances AANDERAA et STAR‐ODDIaux stations T et I [juin 2004 à juin 2005]

ΔT = 0, 01°C; Δt = 30 s à 5 mn

Station Météo France (Voglans)

Optodes à oxygène AANDERAAaux stations I [6 m : avril‐décembre 2004], 

[13 m : mars‐novembre 2005]et B [138 m : juin 2004‐mars 2005]

ΔO2(aq) = 1 μM; Δt = 30 mn; dérive < 0,5%/mois

Campagnes de prélèvements

‐DY1 [juin 2004] + 2 cycles nycthéméraux‐DY2 [nov.‐déc. 2004] + 2 cycles nycthéméraux‐DY3 [juin 2005]

Suivi « allégé » CISALB/CCLB/INRAtous les 10 ou 15 jours

Echelles verticales :‐ colonne d’eau : quelques mm à quelques m‐ sédiment : 100 μm à 1 cm (microélectrodes, DET, …)

Mesures au laboratoire

Paramètres physico‐chimiques :

nutriments (P, N, Si), cycle du carbone (CID, δ13CID, COD, COP), redox (O2, Fe, Mn, S), sédiment (porosité, taux de sédimentation)

Paramètres biologiques :

comptages (zooplancton, phytoplanton), production primaire et secondaire, dénombrement des bactéries hétérotrophes et des virus, structure et composition des populations d’Archaea

Mesures in situ

Profileur SeaCat 19+ (SBE) : T, p, O2(aq), pH, ΧMicro‐profileur autonome (UNISENS) : O2(aq), pHFluoroProbe (BBE‐Moldaenke) : pigmentsSonde à irradiance TriOS‐RAMSES‐ACC : E(λ)

Mesures in situ

Micro‐profileur thermique SCAMP (PME)ΔT = 0, 02°C; Δt = 0,01s

Vitesse de descente 10 cm/s

1300 m

B (18)

Rbarge

15 1716

14 1011

1312

19

1300 m

B (18)

Rbarge

15 1716

14 1011

1312

19

Expérimentation ex situ

Incubations de carottes : détermination des flux 

benthiques (x3)

Cinétique benthique :exploration des voiesmétaboliques de la dénitrification

164 165 166 167 168 169

-20

-15

-10

28

Z(m

)

wind

Isot

herm

s(0

.5°c

)164 165 166 167 168 169

-20

-15

-10

28

Z(m

)

wind

Isot

herm

s(0

.5°c

)

Mi-JuinDay of year

274 275 276 277 278 279

-20

-15

-10

2

8

wind

Isot

herm

s(0

.5°c

)

Début Octobre

T

Jour de l’année

Seiches et fronts internes

m/s

DéplacementDes isothermes

• Génération de solitons (équation KDV, Horn et al, 2001)

Modèleà 2 couches

Déplacement deL‘interface

5 � 5 0-3 0

-2 5

-2 0

-1 5

-1 0

Dep

th(m

)

t(h)

T

T

Solitons

1300 m

B (18)

R barge

P ro fils S cam p - P os ition des po in ts

15 1716

14 1011

1312

19

1300 m

B (18)

R barge

P ro fils S cam p - P os ition des po in ts

15 1716

14 1011

1312

19B

R

0 500 1000 1500 2000-45

-40

-35

-30

-25

-20

-15

-10

-5

0

2

4

6

8

10

12

14

16

0 500 1000 1500 2000-7

-6.5

-6

-5.5

-5

-4.5

-4

-3.5

-3

Isothermes

Z(m

)

Log(Kz(m2/s))

Abscisse le long du transect (m) Abscisse le long du transect (m)

rive

rive

Mesure de la microstructure thermique:Estimation du coefficient de dispersion Kz=Γε N-2 (Osborn, 1980)

Structure thermique et turbulence

4 m

4.7

m

142 m

(T°)

138 m

139 m

133 m

Optode(T°, O2, P)

Largueur(T°)

010

020

030

0

date

Ox2

(µM

)

5.0

5.4

5.8

degC

Ox2Temp2

11 ju

n

1 ju

l

22 ju

l

12 a

oû

2 se

p

23 s

ep

14 o

ct

4 no

v

25 n

ov

16 d

éc

6 ja

n

27 ja

n

17 fé

v

10 m

ar

31 m

ar

Mesure en continu de [O2] au fond de juin 2004 à mars 2005

B

Consommation benthique d’oxygèneDylachem - Station R

-4

-3

-2

-1

0

1

2

3

4

5

6

0 50 100 150 200 250

O2 (micromol/l)

Dep

th (m

m)

O2-pA1

O2-pA2

O2-pA3

O2-pA4

R I B

Flux

(mm

ol m

-2 j-1

)

-20

-15

-10

-5

0

O2

Dylachem 3 - Station I - 35m

-4

-3

-2

-1

0

1

2

3

4

5

6

0 100 200 300 400

O2 (micromol/l)

Dep

th (m

m)

O2-pA1

O2-pA2

O2-pA3

O2-pA4

O2-pA5

Dylachem3 - Station B - 145m

-4

-3

-2

-1

0

1

2

3

4

5

6

0 100 200 300

O2 (micromol/l)

Dep

th (m

m)

O2-pA1

O2-pA2

O2-Pa3

O2-Pa4

0

5

10

15

20

25

30

35

40

Flux

O2

(mm

ol/m

2/d) Station R Station I Station B

Sédimentation

Station R (137Cs)1 à 2 mm/an

Station I (210Pbxs)3,3 mm/an

Station B (210Pbxs)4,1 mm/an

Accumulation aucentre du lac

R

B

Flux benthiques de nutriments ‐ incubations

R I B

0

50

100

150

200

SRP

Flux

(µm

ol m

-2 j-1

)

Lac du Bourget 7/06/2004ΣPO4

concentration (µM)0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5

prof

onde

ur (m

)

0

20

40

60

80

100

120

140

station Rstation Istation B

ΣPO4

Réponse biologique

llllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllll

lll

Total chl a

1 2 3 4 5-30

-20

-10

0.5

1

1.5

2

2.5

P.rubescens

B

1 2 3 4 5

Total chl a

- 3 0

- 2 0

- 1 0

0.5

1

1.5

2

2.5

P.rubescens

I

1 2 3 4 5

Juin 2004

µg/L Chl. a

Conclusions

Identification de solitonsQuantification des coefficients de mélange verticaux

Effets de rive

Cohérence des mesures de flux benthiques(incubations, micro‐profileur in situ)

Hétérogénéités benthiques inter‐stations

Hétérogénéité latérale de la répartition de planktothrix

Proposition

Perspectives : modélisation couplée

Perspectives

Dynamique saisonnière des flux benthiques

Association Optodes‐FluoroProbedans l’épilimnion

Retour à l’état initial dans les grands lacs alpins?

Valorisation

Sites web DYLACHEMwww.ipgp.jussieu.fr/rech/lge

« Autour du lac du Bourget » 15‐17 mai 2006Publications (2) & Congrès (4)

Les participants au projet DYLACHEMremercient les CS du PNRH et d’ECCO pour avoir 

encouragé cette étude interdisciplinaire