Soutenance de thèse de Lucille BARRÉ

La baie de Marseille est un environnement côtier méditerranéen complexe, soumis à de nombreux apports externes (Rhône, rivières urbaines, rejets urbains…) et affecté par divers processus hydrodynamiques (intrusion d’eau diluée provenant du Rhône, upwellings, intrusion du courant Nord…). Il en résulte un fonctionnement biogéochimique complexe. Dans ces travaux de thèse, cette complexité est appréhendée à l’aide de la modélisation biogéochimique. Ces travaux visent en particulier à améliorer (i) la compréhension des conditions d’émergence du plancton mixotrophe et (ii) la compréhension de la variabilité des variables représentatives du système des carbonates dans cet environnement dynamique. Eco3M_MIX-CarbOx a permis de réaliser une étude détaillée en 0D, de la dynamique des organismes mixotrophes et de leur impact sur la structuration et le fonctionnement de l’écosystème de la baie de Marseille. Ainsi, la dynamique des organismes mixotrophes est principalement affectée par la modification des concentrations en nutriments dans la zone. La mixotrophie permet aux organismes en étant capables, d’être plus compétitifs que les organismes à régime strict lorsque la ressource devient limitante. La considération des mixotrophes dans le modèle est également associée à une modification des flux de carbone. Notamment, les mixotrophes permettent d’augmenter le transfert de carbone vers les plus hauts niveaux trophiques de 9 % et de doubler la production communautaire nette (NCP) du milieu. La dynamique des variables du système des carbonates, des flux air-mer de CO2 et de la NCP a été étudiée avec Eco3M-CarbOx en 3D, sur une période de cinq ans (début 2017 à fin 2021). L’étude a permis de démontrer que la baie de Marseille se comportait globalement comme un puits de CO2 sur la période considérée. Lors d’une intrusion d’eau diluée provenant du Rhône, les apports d’AT, DIC et nutriments dans la baie, en période hivernale, entrainent une diminution du puits de CO2 et une forte dominance des processus hétérotrophes. Au contraire, les épisodes d’upwelling estivaux entraînent une inversion du flux de CO2 (de source à puits) principalement sous l’effet de la diminution de température qui accompagne ces évènements. Le statut trophique de la baie est également modifié avec une augmentation des processus autotrophes. Ces travaux de thèse soulignent l’importance de considérer les organismes mixotrophes dans les modèles biogéochimiques et mettent en évidence la complexité de la dynamique du système des carbonates en baie de Marseille.

The bay of Marseille is a highly dynamic Mediterranean coastal environment under pressure of numerous external inputs and affected by numerous hydrodynamic processes (Rhone River intrusion, upwellings, Northern current intrusion…), which results in a complex biogeochemical functioning. This complexity is captured through the uses of biogeochemical models. This work aims to (i) improve the understanding of the conditions of emergence of mixotrophic plankton and (ii) improve the understanding of the variability of the carbonate system variables in this dynamic environment. We used Eco3M_MIX-CarbOx in 0D to study the mixotrophs dynamics and their impacts on the structuring and functioning of the ecosystem of the bay of Marseille. In the study area, the dynamics of mixotrophs is mainly affected by changes in nutrients concentrations. Organisms which are able to use mixotrophy appear more competitive in low resource conditions compared to organisms with strict diets. Moreover, considering mixotrophs in our model is associated with a change in carbon fluxes. Especially, considering mixotrophs is associated with a 9% increase of the matter transfer to high trophic level and doubling of net community production (NCP) of the area. The dynamics of carbonate system variables, air-sea CO2 fluxes and NCP, were studied with Eco3M-CarbOx in 3D, over five years (from January 2017 to December 2021). This study shows that the bay of Marseille globally acts like a CO2 sink during the studied period. During a Rhone River intrusion in the Bay of Marseille in winter, TA, DIC and nutrients inputs lead to a strong decrease of the CO2 sink, and a strong dominance of heterotrophic processes. On the contrary, the summer upwellings lead to an inversion of CO2 fluxes (from source to sink) mostly due to the associated decrease of temperature. The trophic status of the bay is also modified with an increase of autotrophic processes. This work highlights the importance of considering mixotrophs in biogeochemical models and emphasizes the complexity of the dynamics of the carbonate system in the Bay of Marseille.