Le rôle de la matière organique dans l'hypoxie des eaux profondes de l'estuaire du Saint-Laurent dans le contexte de SECO.Net 2017 2020 ...
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Le rôle de la matière organique dans l’hypoxie des eaux profondes
de l’estuaire du Saint-Laurent dans le contexte de SECO.Net
David Lévesque1, Michel Lebeuf1, Michel Starr1 et Luc Tremblay2
2017 - 2020
1 2
SECO.Net
St. Lawrence ECosystem Health Research and Observation NETwork
Réseau de recherche : +
Jean-Éric Tremblay Michel Starr
Programme de contribution aux sciences marines et d'eaux douces
2017-2020
Objectif général du réseau Determiner si les apports de nutriments et de matière organique (MO) à l’estuaire du Saint-Laurent en provenance du bassin versant et de l’atmosphère, contribuent à : • l’eutrophisation • hypoxie et l’acidification des eaux profondes • dégradation des eaux côtières
Thème 1 : Cycle et destin des nutriments et de la MO QO: Jean-Éric Tremblay, Michel Gosselin, Karine Lemarchand, MPO: Michel Starr, Michel Lebeuf, Michael Scarratt, Denis Gilbert, David Lévesque Étudiants: Vincent Villeneuve (UL), Jade Paradis Hautcoeur (UQAR/ISMER) Partenaires: Christiane Hudon, Caroline Anderson, Michel Patoine
Theme 1 : Cycle et destin des nutriments et de la MO
SECO automne 2017 (Coriolis) Odyssée hiver 2018 (Amundsen)
Objectifs
1) Produire un budget quantitatif pour les nutriments et la MO
2) Évaluer l’effet des différentes forme de N et des ratios élémentaires
sur la composition du phytoplancton
SECO printemps 2018 (Creed) Odyssée hiver 2019 (Amundsen)
3) Évaluer
SECO été 2019 (Creed)
les sources et le destin des MO dissoutes et particulaires
Theme 1 : Cycle et destin des nutriments et de la MO SECO automne 2017 (Coriolis) Odyssée hiver 2018 (Amundsen) SECO printemps 2018 (Creed) Odyssée hiver 2019 (Amundsen) SECO été 2019 (Creed)
Thème 2 : Processus sédimentaires QO: Alfonso Mucci, Gwenaëlle Chaillou MPO: Virginie Roy Étudiants: Joannie Cool (UQAR/ISMER), William Nesbitt (McGill) Partenaires: Anne De Vernal et al. (GEOTOP)
Thème 2 : Processus sédimentaires Objectifs : 1. Reconstituer les taux d'accumulation de C et de N organique à partir de carottes de sédiment 2. Évaluer les changements à long terme dans l’utilisation du N avec la micropaléontologie 3. Déterminer la composition élémentaire (rapport Corg:N) et isotopique (δ13Corg et δ15N) de la MO sédimentaire afin d’en distinguer les sources allochtones et autochtones
Thème 3 : Impacts de l’eutrophisation sur l’écosystème Modélisation QO: Dany Dumont MPO: Diane Lavoie, Joël Chassé, Michel Starr, Denis Gilbert Étudiants: Maria Alexandra Cano Montejo (UQAR/ISMER), Jean-François Beaudoin Partenaires: MDDELCC, Environnement et Changement Climatique Canada Expérimentation en mésocosme QO: Michel Gosselin, Karine Lemarchand, Jean-Éric Tremblay MPO: Michel Starr, Michel Lebeuf, Michael Scarratt, David Lévesque Étudiants: Océanne Reignier (UQAR/ISMER), Vincent Villeneuve (UL)
Modélisation des impacts de l’eutrophisation
sur l’écosystème
• Modélisation couplée biochimique-physique pour évaluer:
• La quantité de N déposée à la surface de l’Estuaire et du Golfe avec
les précipitations
• L’impact de cet apport sur les concentrations de NO3-, NH4+, DON , O2
dissous et sur la PP
• Les impacts des sources de N terrigènes sur le système SL assess the
impact of each source separately, (1) nutrient delivery by rivers, (2) OM
delivery by rivers, and (3) atmospheric deposition of reactive N.Mésocosmes
• 12 mésocosmes de 2600L
• 15 jours été 2018
• 4 Traitements en triplicata
• Contrôle: Eau à la tête de EMSL
• [nutriments] de l’estuaire fluvial
• Changement des forme de N
• -50% du NO3- l’estuaire fluvialÉvaluer le destin des MO particulaires (POM)
Contribution à SECO.net
Apports
terrigènes
Zhang et al 2018, National Science ReviewÉvaluer le destin des MO particulaires
Contribution à SECO.net
La respiration utilise de l’O2 et MO
(CH2O)106(NH3)16H3PO4 + 138 O2 →106 CO2 + 122 H2O + 16 HNO3 + H3PO4
Zhang et al 2018, National Science ReviewÉvaluer le destin des MO particulaires
Contribution à SECO.net
• ↓ [O2 dissous] dans l’EMSL depuis les années 30
• Entre 50% et 66% lié à des changements de
courant océanique (Gilbert et al 2005)
• La modélisation et les mesures dans les
sédiments sont discordantes (Lehmann et al 2009,
Bourgueault et al 2012)
• Peu de mesures dans la colonne d’eau de
l’EMSLObjectifs 1. Démontrer la dégradation de la MO particulaire les eaux pélagiques (> 100m) de l’EMSL in situ • Tendances de la MO (traceurs) dans la zone 100m jusqu’au fond 2. Valider ces tendances dans des expériences in vivo • Incluant la consommation d’O2
4 stations EMSL
1CC
3CC
100m
150m
TESL-03 200m
Échantillons à:
250m
100m
300m
150m
fond
200m
250m
300m
Fond
7DD
Réplica bouteille à une profondeur par stationTendances des matières particulaires en suspension
(MPS ; mg/L)
Amont Aval
0 0 0 0
7DD TESL-03 3CC 1CC
100
Profondeur (m)
100 100 100
200 200 200 200
300 300 300 300
0 1 2 3 4 5 6 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0
MPS (mg/L)Tendances des matières en suspension
(MPS ; mg/L)
Amont Aval
0 0 0 0
7DD TESL-03 3CC 1CC
100
Profondeur (m)
100 100 100
200 200 200 200
300 300 300 300
0 1 2 3 4 5 6 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0
MPS (mg/L)POM (mg/L)
Amont Aval
0 0 0 0
7DD TESL-03 3CC 1CC
100
Profondeur (m)
100 100 100
200 200 200 200
300 300 300 300
0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.00 0.05 0.10 0.15 0.00 0.05 0.10 0.15 0.00 0.05 0.10 0.15
POM (mg/L)
Les [POM] sont fortement associées aux [MPS], on doit en tenir compteFraction de POM dans les MPS (%)
Amont Aval
0 0 0 0
7DD TESL-03 3CC 1CC
100
Profondeur (m)
100 100 100
200 200 200 200
300 300 300 300
0 10 20 30 40 50 60 0 10 20 30 40 50 60 0 10 20 30 40 50 60 0 10 20 30 40 50 60
Fraction de POM dans les MPS (%)
La quantité relative de MO dans les particules diminue le long de leur chuteFraction de carbone organique particulaire (POC) dans les MPS (%)
Amont Aval
0 0 0 0
7DD TESL-03 3CC 1CC
100
Profondeur (m)
100 100 100
200 200 200 200
300 300 300 300
0 10 20 30 0 10 20 30 0 10 20 30 0 10 20 30
Fraction de POC dans les MPS (%)Fraction d’azote organique particulaire (PON) dans les MPS (%)
Amont Aval
0 0 0 0
7DD TESL-03 3CC 1CC
100
Profondeur (m)
100 100 100
200 200 200 200
300 300 300 300
0 1 2 3 0 1 2 3 0 1 2 3 0 1 2 3
Fraction de PON dans les MPS (%)Tendances Chlorin Index (CI); indice de
dégradation de la Chorophylle
Amont Aval
0 0 0 0
7DD TESL-03 3CC 1CC
100
Profondeur (m)
100 100 100
200 200 200 200
300 300 300 300
0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8
Chorin Index (CI)
The chlorin index (CI) is the ratio of the fluorescence of the acidified to the original extract. The CI scale ranges from 0.2 for pure
chlorophyll to almost 1 for highly degraded pigments (Schubert et al., 2005).Fraction d’acides aminés dans les MPS
(nmol de THAA / mg MPS)
Amont Aval
0 0 0 0
7DD TESL-03 3CC 1CC
100
Profondeur (m)
100 100 100
200 200 200 200
300 300 300 300
0 200 400 600 0 200 400 600 0 200 400 600 0 200 400 600
Fraction de THAA dans les MPS (nmol de THAA / mg MPS)Conclusion 1. Démontrer la dégradation de la MO particulaire les eaux pélagiques (> 100m) de l’EMSL in situ • Tendances de la MO (traceurs) dans la zone 100m jusqu’au fond Plusieurs indicateurs montrent cette tendance 1. Valider ces tendances dans des expériences in vivo • Incluant la consommation d’O2
À venir
In situ Valider les tendances
In vivo
Respiration
bactérienne/
consommation O2Remerciements • Sylvie St-Pierre • Mathilde Couturier • Caroline Chavarria • Mathieu Millour • David Leblanc • L’équipe du NGCC Creed • L’équipe de Roger Pigeon (DAISS) • Abdou Ben Ali Daoud • Mélanie Simard • Mathieu Babin • Tous les membres de SECO.Net
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