Rougerie, Francis

Horizon / Pleins textes

C. R. Acad. SC. Paris, t. 297 (19 décembre 1983) Série II - 909 
OCÉANOGRAPHIE PHYSIQUE. - Nouvelles données sur le fonctionnement interne 
des lagons d'atoll. Note (*) de Francis Rougerìe, présentée par Maurice Fontaine. 
Des relevés physico-chimiques de longue durée portant sur un lagon d'atoll fermé (Takapoto) et un lagon 
semi-ouvert (Mururoa) permettent de mettre en évidence les caractéristiques propres de leur fonctionnement 
interne, et révèlent le rôle fondamental des échanges ioniques entre le lagon et l'océan, à travers l'eau 
interstitielle du socle corallien poreux. 
PHYSICAL OCEANOGRAPHY. - New Data on Atoll Lagoon Internal Functioning. 
Long lasting physical and chemical measurements in the lagoons of two atolls of Tuamotu archipelago, French 
Polynesia, one closed (Takapoto) and the other one half open (Moruroa) have made possible to put forward the 
main features of their internal functioning: the prime part is played by ionic exchanges between lagoon and ocean 
trough porous coral base interstitial water. Vertical diffusion brings up continuously to the bottom of the lagoon 
exogenous nutrients stored in the deep ocean: primary production in open lagoons is thus sustained and can 
balance the biomass lost to the ocean through every fallitig tide. 
Dans le cadre du programme international MAB de l'UNESCO, thème no 7, le lagon 
de l'atoll fermé de Takapoto (Archipel des Tuamotu, Polynésie Française) a été l'objet 
d'une étude hydrologique complète pendant la période 1974-1978 [l]. Outre les aspects 
essentiels portant sur les cycles physico-chimiques contrôlant la productivité, l'établisse- 
ment du bilan de sel de l'eau lagonaire piégée permet de mettre en évidence un mécanisme 
d'exportation vers l'océan de l'excès de sel issu de l'évaporation, à travers la couronne 
corallienne poreuse de l'atoll [2]. 
L'atoll de Takapoto se trouve en effet dans une zone océanique oÙ l'évaporation (E) 
l'emporte en moyenne sur les précipitations (P) de 50cm/an, la variabilite annuelle du 
terme évaporation vraie (E-P) atteignant 30 cm/an [3]. En situation normale d'bvapora- 
tion vraie positive, la baisse de niveau du lagon est apparemment compensée par des 
entrées intermittentes d'eau océanique par deux ou trois passages (hoa) qui entaillent 
légèrement la couronne de l'atoll. L'eau douce d'évaporation étant remplacée par une 
quantité équivalente d'eau océanique, l'accumulation de sel est d'autant plus évidente, 
qu'aucune sortie significative d'eau lagonaire n'existe par les hoa dans le sens lagon-océan. 
Le lagon de Takapoto devrait donc être fortement sursalé et transformé en une nouvelle 
Mer Morte. Comme ce n'est pas le cas, la sursalure dans le lagon n'atteignant en moyenne 
que 10% de la charge en sel de l'océan, il doit exister un processus efficace d'évacuation 
de l'excès de sel à travers la couronne et le socle corallien poreux de l'atoll. Le suivi 
des variations themo-halines de l'eau lagonaire couplé aux mesures locales du bilan 
évaporation-précipitation permet d'interpréter les fluctuations du bilan de sel en respectant 
un principe de causalité directe. A partir de l'équation de conservation du sel M = V x S 
(où M=Masse du sel, V=Volume du lagon, S=Salinité), il est possible de calculer la 
salinité théorique du lagon en situation normale comme en 1976 (évaporation vraie 
positive) et en saison des pluies exceptionnelle comme en 1977 (évaporation vraie néga- 
tive). 
En comparant ces salinités théoriques avec les salinités réellement mesurées, on constate 
que l'augmentation de salinité est trop faible en période sèche et la diminution trop forte 
en période humide; dans les deux cas on a un déficit de croissance de la salinité, qui est 
de lo/oo pendant la première période et de 2°/,0 pendant la deuxième (Jig.  1). Ces 
chiffres ne peuvent s'interpréter que comme la confirmation de la réalité de la perte en 
sel du lagon par diffusion à travers la masse corallienne poreuse de l'atoll. Ce réajustement 
I 
O.'#. S. Ti i, FA. %an& ,humentaire 
No : JfJG,A,wA_ 
910 - Série II C. R. Acad. Sc. Paris, t. 297 (19 décembre 1983) 
m 
Za: Période s b h e :  Processus statique. 
E < P  
klg. 1. - $,volution de Id saliniti rielle el de la salinitt thtorique 
calculée à partir de l'équation de conservation de sel et de l'évaporation vraie Ev =Évaporation-Précipitation. 
Fig. 2. - Schéma de fonctionnement du lagon de l'atoll fermé de Takapoto. 
halin (processus statique, fig. 2 u) est complété par un réajustement hydraulique en période 
pluvieuse puisque le lagon ne déborde jamais : son niveau s'équilibre par percolation de 
l'eau de fond, à travers la masse poreuse ce qui favorise le transfert de sel (processus 
dynamique, fig. 2b). Dans l'hypothèse oli les échanges se font latéralemenî, on peuî 
calculer le flux moyen de sel vers l'océan à travers la paroi : il est de 1,5. 10-2g/m2/s 
dans le premier cas et de 3 .  g/m2/s dans le deuxième. 
Une étude ultérieure du lagon de l'atoll semi-ouvert de Mururoa (Tuamotu du sud-est) 
permet de généraliser ce modèle de fonctionnement interne en prenant en compte le bilan 
des sels nutritifs qui contrôlent la production primaire du lagon[4]. Exprimée par la 
teneur en pigments chlorophylliens, la biomasse végétale est cinq fois plus forte dans le 
lagon (0,5 mg/m3) que dans la couche euphotique océanique voisine (0'1 mg/m3). Or à 
chaque marée descendante, le lagon exporte dans l'océan une fraction notable de la 
biomasse qu'il produit, exportation contrôlée par la valeur du temps de résidence moyen 
des eaux lagonaires, de l'ordre de 50 jours. La machine récifo-lagonaire est ainsi traversée 
par une eau océanique claire, pauvre en sels nutritifs et en biomasse planctonique tout 
en restituant le même volume d'eau considérablement enrichi en pigments et espèces 
C. R. Acad. SC. Paris, t. 297 (19 décembre 1983) I Série II - 911 
p d .  
100 
200 
300 
400 
M O  
600 
;L 
1000 
m 
Fig. 3. - Échanges lagon/océan par diffusion et conduction-convection a travers le socle corallien poreux. 
planctoniques, diatomées notamment : cet état paradoxal est très mal explicité par les 
modèles horizontaux traditionnels de fonctionnement des écosystèmes coralliens [5], qui 
n'ont jamais pris en compte la possibilité d'échanges internes avec des couches océaniques 
profondes. 
A Mururoa, des prélèvements réalisés dans l'eau des puits forés, depuis la couronne 
de l'atoll à travers le socle corallien poreux jusqu'au basalte, permettent de comparer les 
caractéristiques hydrologiques de l'eau interstitielle présente dans le socle à celles de l'eau 
océanique [6]. 
I1 apparaît ainsi que, bien que les gradients verticaux thermiques soient voisins dans 
les deux systèmes, les concentrations en sels minéraux dissous sont, à profondeur donnée, 
plus fortes dans l'eau interstitielle que dans l'océan. Cette distribution (fig. 3) est révéla- 
trice d'une migration verticale ou diffusion, des sels nutritifs azotés, phosphatés et silicatés 
à partir des niveaux océaniques de profondeur supérieure à 300 m oÙ ils sont abondants. 
912 - Série II C. R. Acad. Sc. Pans, t. 297 (19 décembre 1983) 
Cette diffusion dans l'eau du socle est en fait analogue à celle qui se produit à travers la 
pycnocline océanique et qui entretient un flux ascendant de nutriants exogènes consommés 
par photosynthèse à leur arrivée à la base de la couche éclairée, vers 150m de profondeur. 
Dans l'eau du socle, une estimation de ces flux verticaux donne la valeur de 
0,7 mmole/m2/jour pour la silice, et 0,4 mmole/m2/jour pour l'azote-nitrate. Cet apport 
de nutriants neufs constitue donc bien le processus nécessaire et suffisant au maintien de 
la fertilité des lagons d'atoll, l'exportation de biomasse par les passes étant compensée, 
atome par atome, par ce flux nutritif interne qui tend à équilibrer les charges ioniques 
entre les milieux lagonaires et océaniques profonds, la jonction liquide étant assurée par 
l'eau interstitielle du socle poreux. 
analogue à une lampe à pétrole : la photosynthèse (( brûle )) les nutriante qui apparaissent 
au fond du lagon après avoir migré dans le socle corallien (la mèche) à partir du riche 
réservoir océanique profond (Eau Antarctique Intermédiaire). Dans des lagons fermés 
comme Takapoto oÙ la biomasse est piégée, les flux de nutriants doivent être faibles : 
dans ce cas limite, ce sont seulement les sels inertes en excès qui s'évacuent à travers le 
système poreux afin de diminuer l'écart de charge ionique entre le lagon et l'océan. Dans 
le cas intermédiaire des lagons semi-fermés ou réticulés, ce modèle peut rendre compte 
de l'ensemble des phénomènes de réajustement ionique : évacuation interne d'une fraction 
plus ou moins importante de l'excès de sel en situation habituelle d'évaporation vraie 
positive, et apport simultané de nutriants exogènes par l'eau interstitielle du socle afin 
de compenser les pertes de l'écosystème récifo-lagonaire. 
Le fonctionnement des lagons d'atoll et l'équilibre de leur balance énergétique sont 
donc aussi étroitement tributaires de processus de diffusion interne de certains sels que 
des échanges directs avec la couche superficielle océanique. 
' 1 I I I Y U I U I I C  A fflr-nront l o  A U  siirfnr-.p U l l U V V  noLn'n;nrin "YYuLuyuV, !z :.zsqm 1zgenzi:e fenctienne zinsi de fqen 
(*) Remise le 24 octobre 1983, acceptée le 7 novembre 1983. 
[I] B. SALVAT, Journal des Océanistes, 62, XXXV, 1979. 
[2] J. A. GUEREDRAT et F. ROUGERIE, Notes et Doc. d'océanogr., no 1, 1978, 0.R.S.T.O.M.-Tahiti. 
[3] F. ROUGERIE, Toan Newsletter, no 7, 1981. 
[4] F. ROUGERIE, R. GROS et M. BERNADAC, Notes et Doc. IfOcéanogr., no 4, 1980, 0.R.S.T.O.M.-Tahiti. 
[q A. MICHEL, C. COLIN, R. DESROSIBRES et C. OUDOT, Cah. O.R.S.T.O.M., Ser. Océanogr., IX, no 3, 
[a F. ROUGERIE, M. RICARD et E. MAZAURY, Document S.M.C.B.-O.R.S.T.O.M., 1982. 
1971. 
O.R.S.T.O.M., B. P. no 529, Tahiti. 


Nouvelles données sur le fonctionnement interne des lagons d'atoll

Abstract

Similar works

Full text

Available Versions

Horizon / Pleins textes