Effet des variations d'énergie lumineuse associées à l'agitation verticale sur le bilan photosynthétique de cultures intensives d'algues en bassin

Une série d'expériences a été réalisée pour évaluer les effets de l'agitation sur le bilan photosynthétique de cultures d'algues en masse en bassins extérieurs. La méthode utilisée compare la production d'échantillons marqués au C14 disposés (1) selon un profil vertical classique, (2) sur un système rotatif faisant transiter un flacon entre la surface et le tond du bassin. Des mesures ont été effectuées périodiquement en milieu de journée sur un cycle annuel, et ont été complétées par 8 incubations réalisées entre le lever et le coucher du soleil pour un jour donné. Dans toutes les expériences réalisées durant la période estivale, la photosynthèse est supérieure dans le flacon mobile. Les effets des variations lumineuses (par le biais des mouvements de l'eau) sur te bilan photosynthétique de la colonne d'eau sont particulièrement notables au lever et au coucher du soleil; ce bilan peut être jusqu'à 2.5 fois plus important pour une colonne d'eau en mouvement. Le calcul d'un bilan journalier par extrapolation des profils de photosynthèse instantanés permet d'estimer le gain de production obtenu par agitation du milieu. Par contre pendant la période hivernale, la photosynthèse est supérieure dans le flacon immobile. Ces résultats ont des implications évidentes sur le monitoring de cultures d'algues en masse en bassins extérieurs.Experiments were carried out to define the effect of a particular mixing system (circular round a horizontal axis) upon the primary productivity of high-rate alga cultures. We know that mixing prevent algal cell sedimentation, gaseous and nutritional gradients, and variations in algae light reception. So, we wanted to quantity the effect of mixing on algal productivity with regard to flashing light (positive effect in comparison with continuous light).We used water from waste stabilization ponds (secondary pond output), with the native algae population dominated by Euglena and Chlorella (in Aveyron, South of France). The method used compares algal production of a water column with 14C-labelled samples i) in ten flasks placed along a classical vertical profile, ii) in a rotating system with a flask moving between the top and the bottom of the pond (0.5 m). The production is here considered as the mean of a mixed vertical profile. At the same time, physico-chemical and biological parameters were recorded (high load for N and P).Experiments were made periodically in the mid-afternoon over one year, and were completed by 8 incubations made between sunrise and sunset for on day (in August 1989). The aim was to evaluate the mixing affect with various environmental conditions. Physico-chemical parameters vary greatly over a day, and higher production values are measured in the mid-afternoon. Production observed for the stationary profile fitted the Steele model, and showed active photosynthetic from sunrise until sunset, with inhibition at high light intensities; maximal photosynthesis rates were measured between 4.00 and 5.00 PM.Results are compared to moving flask values : in all the summer experiments photosynthesis was higher in the moving flask. Light variation effects (through water movements) on the water column photosynthetic budget are particularly notable at sunrise and sunset bouts : this budget may be over 2,5 times that of homogeneous nonturbulent water. During winter however, photosynthesis is higher for the stationary profile. We compared production recorded with the two systems, and calculated the mathematical relationship between the two systems over one day (exponential) and over the year (linear relationship).By extrapolation of the instant photosynthesis profile to a 24-hour period, we can evaluate the production gain with culture mixing. We calculated the net production for various days over the year; around the end of April, the mixed system became more productive than the stationary one.Considering our results in environmental conditions, it is obvious that they are not representative of all mixing systems, particularly the techniques in which algae cell position shift continually with respect to the photic zone : the positive effect of mixing in our ponds may be linked to the flashing light effect. In the literature, we can see that photosynthetic activity increases with flash time duration. Our production figures for various hours along the day (or various flash durations) are in agreement with these results.During low photosynthetic activity periods, the flashing light effect can not act since light is available at all depths of pond. The most important factor acting, in our experiments, seems to be light, since the two systems are in similar conditions.These results have clear implications for monitoring intensive outdoor algal cultures

Croissance en autotrophie et en mixotrophie de la microalgue Micractinium pusillum Fres. isolée d´un lagunage naturel : influence de la lumière et de la température

Dans le but d'étudier la dynamique des microalgues dans le lagunage naturel de Ouarzazate (sud du Maroc) et éventuellement sa modélisation, nous avons eu recours à la détermination des paramètres de croissance (µmax, Iopt et b) selon le modèle de PEETERS et EILERS (1978). À cet effet, Micractinium pusillum, algue verte Chlorococcale se développant dans les bassins de lagunage de la station pilote de Ouarzazate, a été isolée et mise en culture sur milieu synthétique (DAUTA, 1982) enrichi en azote et en phosphore sous des conditions contrôlées de lumière et de température.En autotrophie, l'application du modèle de PEETERS et EILERS (1978) à la croissance de Micractinium pusillum, a permis la détermination des paramètres : µmax (0,58 j-1), I opt (182 µE·m-z·s-1) et b (0,1) à la température maximale de croissance de 35 °C. En mixotrophie et à la même température, ces paramètres sont respectivement de 0,85 j-1, 150 µE·m-z ·s-1 et 1. Comparativement à la croissance en autotrophie, la croissance de Micractinium pusillum en mixotrophie, en présence d'acétate, a mis en évidence la variation, selon le régime trophique de l'algue, des paramètres de croissance µmax, Iopt et b. La croissance en mixotrophie, comportement probable dans le lagunage naturel, a conduit particulièrement à l'élévation du taux de croissance et du coefficient b. La variation du coefficient b traduirait une certaine sténophotie de la microalgue en autotrophie et une tendance à l'euryphotie en mixotrophie. Cette étude a montré également que l'influence de l'intensité lumineuse sur la croissance varie en fonction du mode trophique.In the wastewater stabilization pond, the growth of the microalgae depends on several factors such as temperature, light and nutriments. In addition to these factors, the presence of the organic matter has great influence on the development in such system. In the aim to study the dynamic of the microalgae in the wastewater stabilization pond of Ouarzazate city (south of Morocco) and possibly its modelling, the determination of the growth parameters (µmax, Iopt and b) has been carried out according to the model of PEETERS and EILERS (1978). Indeed, Micractinium pusillum, a Chlorococcal green algae developing in the experimental wastewater stabilization pond of Ouarzazate city has been isolated and cultured under controlled conditions of light and temperature on synthetic medium (DAUTA, 1982) enriched in nitrogen and phosphorus.In autotrophic conditions, application of the PEETERS and EILERS model to the growth of Micractinium pusillum, resulted in the determination of the parameters: µmax (0,58 day-1), Iopt (182 µE·m-z·s-1) and b (0,1) using the maximal growth temperature of 35°C. In mixotrophic conditions under the same temperature, these parameters were respectively 0,85 day-1, 150 µE·m-z ·s-1 and 1. According to the trophic mode, the growth of Micractinium pusillum revealed a variation of the parameters µmax, Iopt and b. The mixotrophic growth, probable behaviour in the wastewater stabilization pond, has induced particularly the elevation of the growth rate and the coefficient b. Also, this study showed that light intensity has varied effects on the growth of microalgae in the two trophic modes

Étude du phytoplancton du Lot

Le phytoplancton a été étudié sur la rivière Lot, de juillet 1972 à juillet 1973, sur 23 stations, en corrélation avec une étude physicochimique. Les caractéristiques géographiques, hydrologiques et physicochimiques sont brièvement données. Les populations algales sont étudiées par des comptages au microscope inversé. La liste des principales espèces est donnée : dans leur majorité, les espèces recensées sont fréquentes dans les milieux oligotrophes à β mésosaprobes. La dérive des algues benthiques est évaluée (pourcentage moyen du nombre total des cellules en suspension : 10 %). Diatomées et Euchlorophycées représentent plus de 90 % de la biomasse. La biomasse varie de 0,7 g/m3 en hiver à 9 g/m3 en été. Le cycle annuel du phytoplancton est à peu près semblable à celui des lacs tempérés. L'incidence des composantes physiques, chimiques et biologiques sur la croissance des algues est discutée. Nitrates, phosphates et silice ne semblent pas jouer un rôle de facteur limitant de la croissance du phytoplancton en été. Le développement estival des algues est lié aux faibles débits circulant sur la rivière canalisée

Conditions de développement du phytoplancton. Etude comparative du comportement de huit espèces en culture. II. Rôle des nutriments : assimilation et stockage intracellulaire

Huit algues du phytoplancton d'eau douce ont été étudiées en culture (6 Chlorophycées, 1 Diatomée, 1 Cyanophycée). Les vitesses d'assimilation de l'azote (NNO3), du phosphore (PPO4) et de la silice ont été mesurées en batch par des expériences de perturbation. Les vitesses maximales d'assimilation et les Ks correspondants sont exprimés en fonction de la température. Les réserves intracellulaires (quota maximal et quota minimal) ont été déterminées pour les huit espèces. L'utilisation des paramètres ainsi déterminés permet une bonne prédiction des vitesses d'assimilation

Conditions de développement du Phytoplancton. III. Modélisation de cultures d'algues. Une approche des conditions de succession

Un modèle élaboré à partir des concepts actuels (stockage intra-cellulaire) est basé sur des paramètres (croissance, assimilation, quotas cellulaires) déterminés expérimentalement sur huit espèces du phytoplancton d'eau douce : 1 Diatomée, 1 Cyanophycée, 6 Chlorophycées. Une des particularités réside dans l'expression de la chlorophylle, qui devient une variable reliée à l'état nutritionnel. Les résultats montrent qu'un tel modèle permet de rendre compte, pour une grande part, des phénomènes liés à la croissance de populations mono ou plurispécifiques, en particulier sur les points suivants : a) consommation rapide des nutriments b) consommation de luxe et stockage c) croissance différée par rapport à l'assimilation d) réduction de la croissance par l'ombre propre e) baisse de la teneur en chlorophylle dans le cas des cultures carencées f) succession des espèces sans prise en compte d'effets d'auto et hétéroantagonisme

Conditions de développement du phytoplancton. Etude comparative du comportement de huit espèces en culture. I. Détermination des paramètres de croissance en fonction de la lumière et de la température

La croissance de huit espèces d'algues du phytoplancton d'eau douce (6 Chlorophycées, 1 Diatomée, 1 Cyanophycée) a été étudiée en culture. Plusieurs méthodes d'évaluation de la biomasse ont été comparées : poids sec, comptages cellulaires, densité optique, chlorophylle. Selon les espèces, l'extraction de pigments par l'acétone donne des valeurs inférieures de 5 à 50 % par rapport à l'éthanol. S'il n'a a pas de carence en nutriments, une assez bonne approximation du taux de croissance peut être calculée à partir des paramètres acquis par des expériences de photosynthèse (Pmax). Les variations de taille des cellules au cours du cycle de division sont également décrites. Le taux de croissance des huit espèces est décrit en fonction de la température et de la lumière selon un système d'équations inspirées de la formulation de Steele (1965). Les paramètres obtenus permettent de bien modéliser l'évolution d'une culture en tenant compte du phénomène d'ombre propre

Modélisation du développement du phytoplancton dans une rivière canalisée eutrophe : le Lot (France)

Le modèle réalisé simule la dynamique d'une population phytoplanctonique composée de 8 espèces, sur le parcours inférieur (310 km) d'une rivière eutrophe, en réponse aux conditions de température, lumière et nutriments. L'utilisation d'un modèle de type catastrophe appliqué aux conditions d'apparition d'un bloom de cyanophycées, de sa disparition et de ses effets sur les autres espèces est testé : celui-ci génère des phases de développement et de décroissance identiques à celles observées sur le milieu naturel considéré. De même, l'évolution de la composition du phytoplancton (Diatomées, Cyanophycées, Chlorophycées) est reproduite. Ce modèle basé sur des mesures en laboratoire de constantes spécifiques de croissance des algues permet une approche des conditions de développement et de succession des algues

Bioassays : a comparative study of three parameters related to phosphorus bioavailability (yield, growth rate and intracellular concentration of phosphorus)

Bioassays have been carried out with the green alga Scenedesmus crassus in order to elaborate a technique for evaluating phosphorus bioavailability. This was achieved by the use of three parameters related to the uptake of this element (yield, growth rate and intracellular concentration of phosphorus). Judging from the results obtained, the most reliable parameter is the yield. This parameter is well correlated with intracellular concentration of phosphorus which has the advantage of being measured after 10 days. Coupling these two parameters enables a sharper analysis of a wider array of samples and supplements the data provided