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Délégation de Marseille Immeuble le NoaiUes - 62, La · Canebière

13001 MARSEILLE Tél. 04 96 11 36 36 - Fax 04 96 11 36 ' ·

Ville de Marseille C. Pergent-Martini, V. Pasqualini & G. P

Septembre 2000

Centre de Corse

1

' 1

IMPACT DE LA STATION D'EPURATION DE LA VILLE DE MARSEILLE SUR L'HERBIER A POSIDONIA OCEAN! CA

DU SECTEUR DE CORTIOU

Travail commandé et financé par : Ville de Marseille, pour la Direction Générale des Services Techniques, Direction des Services industriels, Service Assainissement, 27 Bd Joseph Vernet- 13008 Marseille.

~: GIS Posidonie, Centre de Corse, BP 52 - 20250 Corte.

Responsable scientifique : C. PERGENT-MARTINI

Collaborateurs: V. PASQUALINI G.PERGENT L.ASIA

Ce travail doit être cité sous la forme :

Pergent-Martini C., Pasqualini V., Pergent G., 2000. Imp~ct de la station d'épuration de la Ville de Marseille sur l'herbier à Posidonia oceanica du secteur de Cortiou. Contrat Ville de Marseille/GIS Posidonie N°9904, Gis Posidonie Edit., Corte: 1 -47.

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TABLE DES MATIERES

TABLE DES MATIERES ............................................................................................................................................................................................ 3

PROBLEMATIQUE .............•.............................................................................•...................... ~ ..•........................... ~ ........ ~ ......................................... 4

MATERIEL ET METHODES ...............................................................................•.................................................................................................... 7

I. REPARTITION DES HERBIERS DU SECTEUR DE CORTIOU ........................................................................................................................................ 7 II. PARAMETRES INDICATIFS DE LA VITALITE DE L'HERBIER ..................................................................................................................................... 9

RESULTATS ET DISCUSSIONS .................................................................................................................................................................... 16

I. REPARTITION DES HERBIERS .............................................. ; ....................................................................................................................... l6 Il. Au niveau 'du secteur de Cortiou ............................................................ ................................................................................... 16 L2. Au niveau du Plateau des chèvres ............................................................................................................................................. l9 L3. Au niveau de la tâche de sable ................................................................................................................................................... 19

II. SUIVI DES LIMITES INFERIEURES ................................................................ , .............................................................................................. 22 IL 1. · Balisage du Plateau des chèvres .................................................. .............................................................................................. 22 IL2. Balisage de l'herbier de Riou ................................................................. ..................................................................................... 23 IL3. Synthèse des résultats ...................................................................................................................................................................... 25

III. ETUDE DES CARACTERES DE VITALITE DE L'HERBIER ...................................................................................................................... 26 III 1. Densité ......................................................................................................................................................................................... ...... 26 IIL2. Phénologie ............................................................. · .......................................................................................................................... 27 IIL3. Lépidochronologie ........................................................................................................................................................................ 30

IV. ETUDE DU 1RANSECT PERMANENT .................................................................. . .............................................................................................. 34

CON CL USI 0 NS .......................•..................................•................... : ...........•..•.......... ~ .,.~ .......•...•....•...•...................•.............. ~ •............•.•...••.•....•.....•..... 3 7

BIBLIOGRAPHIE ...........•............................•................................................•••......•....•......... ~ ......•....................................•....................•.•............•... 39

AN"NEXES PHOTOGRA.PHIQUES .......•...........................................................................•......•.•.•................................................................•.•....•.• 44

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PROBLEMATIQUE

Depuis une vingtaine d'années, le développement rapide des populations, à 1 'ééhelle de la Méditerranée, s'est traduit par la multiplication d'activités souvent nuisibles au maintien des équilibres littoraux et des ressources marines (UNEP, 1996). Le littoral apparaît comme une zone d'autant plus fragile et convoitée, que la frange côtière est étroite et reste le site privilégié de nombreuses activités économiques (e.g. :urbanisation, pêche, aquaculture, plaisance, activités touristiques). Aussi, dès 1982, les parties contractantes de la Convention de Barcelone se sont intéressées, dans le cadre du Plan d'Action pour la Méditerranée (P AM), aux formidables richesses patrimoniales que recèle la Méditerranée et ont adopté l'idée d'un développement qui ne se fasse pas aux dépends de l'environnement {Pavasovic, 1996). Ceci s'est concrétisé, au niveau du littoral PACA par la mise en œuvre d'un vaste programme d'assainissement du littoral; visant -à limiter la pollution générée par les rejets d'effluents urbains, sur le milieu marin littoral.

La démarche de la Ville de Marseille s'inscrit dans cette thématique générale, avec la mise en service, en Novembre 1987, d'une station d'épuration de type physico-chimique, conçue pour traiter les rejets d'un million et demi d'équivalents habitants (capacité de traitement de 360 000 m3.f1

).

L'objectif principal est de réduire significativement la concentration des effluents en matière organique (Arrêté préfectoral du 6 Juillet 1981), mais également de mettre en place un suivi effectif de la zone de rejet, au niveau de -la calanque de Cortiou, dans la partie Sud-Est du massif de Marseilleveyre (Figure 1 ), afin d'appréhender la réponse éventuelle du milieu marin, à ces changements. Un état zéro du milieu a été réalisé, à

l'initiative de la Direction des Etudes et Travaux de la Station d'Epuration et du Service Ivhritime de l'Etat (CQEL 13), entre Juillet et Décembre 1987. Depuis, une surveillance régulière du secteur est effectuée, basée sur le contrôle régdlier de la qualité de l'eau, des sédiments et de certains organismes vivants dont l'herbier à Posidonia oceanica (L.) Delile.

En effet, parmi les cinq espèces de phanérogames marines répertoriées en Méditerranée, les herbiers à Posidonia oceanica apparaissent comme les plus importants, eu égard aux surfaces occupées (35 000 km2

, in Pasqualini et alL/1998), mais aussi à l'importante répartition bathymètrique de cette espèce (Molinier & Picard, 1952 ; Duarte 1991) et à son rôle majeur, tant au niveau écologique (Boudouresque & Meinesz, 1982 ; Bell & Harmelin;,.Vivien, 1983 ; Romero et al., 1992) que dans le maintien dés équilibres l ittoraux (Blanc & Jeudy de Grissac, 1984; Jeudy de Grissac & Boudouresque, 1985). De plus, depuis une dizaine d'années, des dispositions particulières visant à la conservation des herbiers de phanérogames marines ont été adoptées, au plan international (Agenda 21, Directive du 21 Mai 1992 (92/43/CEE- Commission des Communautés européennes) sur la conservation des habitats naturels) comme au plan national (décret du 20 Septembre f 989, Arrêté du 9 Mai 1994, relatif à la liste des espèces végétales protégées; UNEP, 1990; Boudouresque et al., 1995). Plus réce~ent, en Octobre 1999, lors de la 11 ème réunion des Parties Contractantes à la Convention de Barcelone, un projet de Plan d'Action pour la conservation de la végétation marine en Mer Méditerranée a été adopté dans le but d'assurer notamment la conservation des herbiers à Posidonia oceanica par l'élaboration de législations nationales, la réalisation d'inventaires cartographiques, et la mise en place de réseaux de surveillance.

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- Isobathe 10 m

-·- Isobathe 20 m

• · • • Isobathe 50 m

0 500m __ __.

Massif de Marseilleveyre

1

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Ecueil~ • du Milieu

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LeS· ~::Empereurs

~ Calanque deS ·miou

Figure 1 :Localisation géographique du « secteur de Cortiou ». Les stations de prélèvements du Plateau des Chèvres (CIO) et de Riou (R 18) sont indiquées.

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La surveillance régulière des herbiers du secteur de Cortiou, est basée sur deux approches complémentaires : • le suivi de la position et de la dynamique des herbiers dans différentes stations représentatives (cartographies biocénotiques, suivi de la

position des limites inférieures, dynamique d'unestructure sableuse circulaire remarquable), • 1' analyse des paramètres phénologiques et lépidochronologiques, capables de traduire 1' état de santé de la plante et donc sa vitalité.

Cette surveillance est réalisée conjointement dans deux stations : le Plateau des Chèvres et la Passe de Riou. La station C 10, située au droit du Plateau des Chèvres, est directement soumise aux rejets provenant de l'émissaire de Cortiou, alors que la station R18, située entre les îles de Riou et de Calseraigne, constitue le site de référence (Figure 1 ). Les études sur la recolonisa.tion de Posidonia oceanica, sont menées dans la partie centrale du Plateau de Chèvres, au niveau d'une structure circulaire remarquable.

La présente étude s'intègre dans le cadre de cette surveillance pluri-annuelles, initiée depuis 1987, par la Ville de Marseille. Elle s'inscrit donc dans la continuité des études de 1989, 1992, 1995 et 1997 (Pergent-Martini & Pergent, 1990; Pergent-Martini et al., 1993; Pergent-Martini, 1996; Pergent-Martini & Pasqualini, 1997). L'objectif est donc:

• de fournir un« nouvel» état des lieux, en terme de répartition et de vitalité des herbiers à Posidonia oceanica, douze années après la mise en service de la station d'épuration,

• d'utiliser les herbiers comme descripteurs (bioindicateurs), c'est à dire évaluer l'évolution générale de la qualité du milieu dans ce secteur, à partir du comportement et de la vitalité des herbiers.

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MATERIEL ET METHODES

Les protocoles, présentés ci-après, sont ceux définis en 1987 (Pergent et al., 1987) et affinés lors des phases de suivis ultérieurs (Pergent-Martini & Pergent, 1990; Pergent-Martini et al., 1993 ; Pergent-Martini, 1996; Pergent-Martini & Pasqualini, 1997).

J. REPARTITION DES HERBIERS DU SECTEUR DE CORTIOU

La répartition des herbiers du secteur de Cortiou est réalisée grâce au traitement informatiques de photographies aériennes préalablement scannérisées (Figure 2).

Photographie : 1/20000 Ordinateur : compatible PC Scaner : 16.8 millions couleurs .... Résolution: 100 points/pouce Logiciel : Image-In & Multiscope

Mosm>----Assemblage des images

Elimination des pixels non classés

3 plans

Vert ---------.

Bleu

Classification supervisée ~ Positionnement des parcelles

d 'entraînement (données terrain) Génémlisation à l'ensemble de 1 'image

Rectification géométrique Référentiel : Carte SHOM 1/50000

+ Masquage de la terre

Zone terrestre codée 0 (noir)

+ Adaptation de dynamique

Réécbantillonnage des plans RVB entre 0 et 255

~ Analyse en Composante Principale

réorganisation de l'information

1 Composition colorée

Améliomtion du contraste et croisements des nouveaux plans

Figure 2: Différentes étapes du traitement d'une photographie aérienne

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Pour chaque document photographique disponible (Tableau I) la résolution est modulée en fonction de la taille de l'image et du pixel désiré (image élémentaire). A l'issue de la scannérisation, effectuée en 16.8 1nillions de couleurs,chaque point de l'image correspond à un vecteur de propriétés, formé des réflectances pour chaque couleur de base (rouge, vert, bleu) ou plan coloré (Figure 2) .

a eau escnpt1 es T bi I D . ·rd d ocurnentsp1 otograpl tques h h. . bi lSlJOlll es sur e « secteur d c e ortlou ». ·Nature du document Date des prises de vue Echelle

Tirage noir & blanc 1950 1/50 000 Tirage couleur 3/811 987 115 280 Tirage couleur 28/4/1994 1110370 Tirage couleur 24/6/99 115 000

En ce qui concerne les prises de vues de 1999, elles ont été réalisées spécifiquement pour cette étude (AERIAL®) selon les contraintes défmies dans le cadre du réseau de Surveillances Posidonies. 3 axes · ont été suivis de manière ·à obtenir une couverture de 1' ensemble du secteur de Cortiou (Figure 3).

Le traitement est réalisé à 1' aide du logiciel Multiscope (Matra Cap Système ®). Avant toute opération, l'image est redressée (rectification géométrique) de manière à supprimer les distorsions dues aux prises de vues et à la scannérisation. On applique un masque sur la terre, ce qui permet d'affecter à chaque pixel du domaine terrestre une valeur de zéro. Après avoir masqué chacun des · plans, on peut, par une adaptation dynamique rehausser les contrastes en ré-étalonnant 1' ensemble des valeurs de la zone marine pour qu'elle soit échelonnée de 0 à 255.

L'image est ensuite traitée de manière à optimiser l'information disponible. En effet, il est possible de mettre en valeur certaines informations en effectuant des changements d'axes à l'aide d'une analyse en composantes principales.

Secteur concerné J:>ar le cliché Secteur de Marseilleveyre De Maire à Riou et du Cap Croisette à la Calanque de Cortiou De Maire à Riou et du Cap Croisette à la Calanque de Cortiou De Maire à Riou et du Cap Croisette à la Calanque de Cortiou

1

,/ /

. + • :

Figure 3 ·: Axes de vols pour la réalisation de la couverture photographique du · . 24 juin 1999

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Pour cela les variables quantitatives de deux ou plusieurs canaux de l'image, plus ou moins\ ;orrélées, sont transformées en nouvelles variables non corrélées · (composantes principales) dans lesquelles 1' information est concentrée et · réorganisée de façon hiérarchique. Cette analyse est appliquée aux plans vert et bleu, car ils contiennent le maximum d'informations concernant les formations sous-marines à individualiser (Pasqualini, 1997).

Pour faire ressortir l'information, on réalise ensuite une composition colorée qui consiste à affecter arbitrairement une des trois couleurs à un des plans de l'image. La superposition des trois plans monochromes aboutit à une image polychrome en fausses couleurs. La composition généralement retenue (Plan 2 de l' ACP vert/bleu 1 Plan vert adapté 1 Plan bleu adapté) permet d'atténuer ·les effets de surface comme la réflexion spéculaire ou les vagues et de différencier l'herbier, du sable et des peuplements superficiels de substrat dur (Pasqualini, 1997). On sélectionne ensuite manuellement sur chaque image, et sur la base d'observations in situ (données-terrains), des polygones de référence. Ceux-ci sont censés contenir

· des pixels appartenant à chaque fois au même thème et identifiés par un indice unique (Courboules, 1985). L'utilisation de méthodes statistiques de classification adéquates (classification hypercube) permet, à partir de ces parcelles d'entraînement, de généraliser la classification à toute l'image. Une homogénéisation de l'image permet d'éliminer les pixels isolés. A l'issue du traitement, on obtient une carte des peuplements et types de fonds où les herbiers apparaissent en vert, les substrats meubles en jaune et les substrats durs en rouge (Figure 2). Il est possible d'effectuer un calcul des surfaces occupées par chacun des peuplements ou types de fonds. . ...

L'ensemble des clichés photographiques est traité avec un pixel de 2 rn pour déterrniner les surfaces d'herbiers sur l'ensemble du site et avec un pixel de 1 rn pour le suivi de la dynamique de 1 'herbier au niveau de la tache circulaire sa b!euse du Plateau des Chèvres. Le cliché noir & blanc de 1950 n'est utilisé que dans ce cas particulier et a fait l'objet d'un traitement simplifié puisque, à l'issue de la scannérisation, on ne dispose que d'un seul plan monochromatique (au lieu de 3).

Il. P ARAMETRES INDICATIFS DE LA VITALITE DE L'HERBIER

Différents paramètres sont classiquement utilisés pour appréhender la vitalité des herbiersàPosidônia oceanica (Tableau II) . .... ·:-

La profondeur maximale où l'on rencontre l'herbier à Posidonia oceanica constitue ce que l'on appelle sa limite inférieure, ou profondeur de compensation (Meinesz & Laurent, 1978). La position de cette limite est aisément contrôlée par la mise en place, au contact de 1 'herbier, de repères fixes ou balises (Meinesz, 1977). La surveillance d'un balisage, disposé de manière appropriée, fournit des indicatio:ç.s que 1' on peut extrapoler à plusieurs: kilomètres d'herbier situé de part et d'autre de ce balisage (Meinesz et aL, 1981). Cette technique, adoptée par le Réseau de Surveillance Posidonies (Sinnassamy et al., 1991; Nieri et al., 1993) consiste à positionner des~balises, espacées de cinq mètres les unes des autres, le long d'une limite inférieure d'herbier préalablement repérée. Les balises sont des blocs de béton, de forme tronconique d'environ 25 kg. Chaque balise, d'un diamètre moyen de 30 cm et d'une hauteur de 17 cm, est percée de trois orifices qui pennettent sa fixation au substrat. Chaque balise est ancrée au moyen de tiges métalliques, d'un mètre de long et de 16 mm de diamètre, et munie d'un flotteur et d'un numéro pour faciliter les repérages ultérieurs.

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*Position *Type *Evolution

Extension bathymétrique maximale, correspondant à la profondeur de compensation (respiration photosynthèse).

La p<:)sition est mesurée en plongée, à l'aide d'un profondimètre électronique (précision ± 10 cm). Il convient de faire plusieurs mesures distantes de quelques dizaine~, de mètres (valeur moyenne). Le typ~ (brusque, progr~ssive, régressive) est établi par observations in situ. L'évolution pt;ut être contrôlée par la mise en place de repères fixes (10 à 12 balises espacées de 5 rn) au contact de l'herbier et photographies des balises, avec un pas

t---....----------~---........,....----..,----,-___,...-~,.,...,...._,...,...,...,........,~=.,..,..,.,.,....,....-~-+-=d~'.-ob.,..s_e_,rv_a,....ti....,o...,...n <'~.trois ans, avec des remises en état ré li ères une ar an . : :ExaJ~tion_ uaqtitativ.e;:.et·:· ualitative· ·r r - . ·'~ • ~

Densité

*Nombre et type de feuilles * Longueur et largeur * Leaf Area Index (LAI) * Coefficient A

Nombre de faisceaux/ m2•

Adultes - feuilles avec pétioles, Intermédiaires- feuilles sans pétiole > 50 mm, Juvéniles- feuilles sans pétiole< 50 mm. LAI = surface de feuilles/m2

•

Coef. A=% feuilles cassées.

Les mesures sont réalisées dans des quadrats de 40 cm de côté, ou en limite inférieu::-e, de 20 cm de coté. Les faisceaux en division sont dénombrés comme différents, si une écaille est visible entre les deux néo-faisceaux. Les mesures (au moins 1 0) sont faites de façon aléatoire dans l'herbier, les quadrats sont lancés d'une hauteur de un mètre et le corn ta e s'effectue au oint de chute.

Paramètres présentant des variations saisonnières très marquées, il convient d'effeètuer les mesures sur au moins 15 faisceaux, au cours d'un cycle annuel, et de ne comparer que des prélèvements effectués à la même période.

*Nombre de feuilles/an Nombre d'écailles présentes entre deux minima Prélèvements de 15 à faisceaux, distants d'au moins un mètre. Après dissection *Croissance des rhizomes/an d'épaisseur. (Pergent, 1990), identification des minima et maxima d'épaisseur des écailles et

Longueur des tronçons de rhizomes entre deux minima mesure de chaque tronçon de rhizomes, puis pesée après séchage (72 heures, 60°C). d'é aisseur.

Lors du positionnement initial des balises en 1987, la profondeur est relevée; à l'aide d'un profondimètre électronique de précision ·O.lm (SUNTO®), ainsi que l'orientation des balises, les unes par rapport aux autres. Lesyariatioris bathymétriques inférieures à 0.4 rn, relevées au cours du temps, ne sont pas prise en compte, car ellestraduisent essentiellement des phénotnènes de marées. Une observation en plongée permet de caractériser la limite en fonction de la typologie de Meinesz & Laurent (1978): Des photographies, réalisées de' part et d'autre des balises, complètent les observations in situ. Lors de chaque opération de contrôle, 1~ :oon état du 'balisage est vérifié. Les balises et les piquets photographiques manquants ou déplacés sont remplacés et repositionnés avec préci.sion. Les plaques numérotées et les flotteurs sont remplacés. De . .

nouvelles photographies sont réalisées et comparées aux prises de vues précédentes. Lors èe la remise en état des balisages en 1997, il est apparu que pour de nombreuses balises, les anneaux permettant le repérage (fixation :des plaques numérotées et des flotteurs) étaient corrodés. De nouveaux piquets, munis d'un anneau de fixation, ont donc été mis en place au contact de certaines balises.

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Le balisage du Plateau des Chèvres est installé en bordure orientale de ce plateau, à une prc_Ît'ndeur. moyenne de 9 rn (Tableau ill ; Figure 4 ).

Tableau ill : Profondeur et orientations le long du balisage du Plateau des Chèvres.

Balise Profondeu Orientation Orientation No r balise à piquet à

balise balise 1 8.9rn 180° 240° 2 9.0rn 360° 270° 3 8.9rn 125° 230° 4 9.0rn 135° 65° 5 9.2rn 105° 190° 6 9.2rn 90° 355° 7 9.2rn ~oo 185° 8 9.2rn 190° 270° 9 9.3 rn 150° 220° 10 9.3 rn goo 210° 11 9.5rn 180° 290° 12 9.6rn 215° 260°

*

* v *

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1•" "smH- V V V ,Y V * v v v v v " v v

Figure 4 : Cartographie du balisage du Plateau des Chèvres en 1987. 0 : balise; _ : transect pe~1.1anent ; * : Piquet-photo ;

Celui de Riou est situé à une profondeur de 17 à 18 rn, dans la passe entre les îles de .Riou et de Calseraigne (Tableau IV ; Figure 5).

Les mesures de densité sont effectuées en arrière de la llinite inférieure de l'herbier, au :Ü'.'eau des stations CIO et R18. Ces mesures de densité sont réalisées dans des quadrats de dimension standardisée (20 cm de côté). Trois réplicats sont effectués en arrière de chaque balise, soit une évaluation de la densité de la station sur un minimun1 de 33 comptages. Les quadrats sont lancés, au hasard, d'une hauteur de un mètre et le comptage est pratiqué au point de chute. Lorsque l'herbier est discontinu, les comptages sont réalisés à l'intérieur des taches. Les densités obtenues sont ramenées au m2 et en fonction de la densité moyenne relevée, on définit le type d'herbier rencontré (Tableau V).

La mise en place d'un transect permanent apporte des informations complémentaires sur l'état et la vitalité au sein de l'herbier (et non pas uniquement au niveau de sa limite). Initialement mise au point pour l'étude de·la végétation littorale terrestre (Corre, 1970), la technique des transects a été adaptée avec succès au milieu marin (Boudouresque et al., 1980).

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T bl N P fi d t a eau ro on eur e onen tat 1 1 d b lisage de Riou. Ions e ong u a Balise Profondeur

No

1 17.3 rn 2 17.3 rn 3 17.3 rn 4 17.3 rn 5 17.3 rn 6 17.4 rn 7 17.3 rn 8 17.4 rn 9 17.3 rn 10 17.5 rn 11 17.4rn

Orientation balise à balise 170° 350° . 260° 255° 330° 270° 260° 340° 020° 060° 030°

Orientation piquet à balise

165° 080° 210° 160° 210° 110° 190° 260° 290° 330° 250°

v " " ·v v v v v lo s Tl

Calseraig~ ""

N

A

Figure 5: Cartographie di.lbalisagè.'de Rioh en 1989. 0 :balise;*: Piquet-photo.

Tableau V: Classification de la densité des herbiers en fonction de la profondeur. DA: densité anormale; DSI: densité sub-normale inférieure; DN: densité normale (en grisé); DSS : densité sub-normale supérieure. Prof DA DSI DN - DSS Prof DA 1 -(-- ' 822 ~ -934 ; ' :: ·~ : :·; :; :- :.]158 : ~ 15 o(--

2 -(-- 646 ~ :758 ' _.:,.~;· ::_ :· ( · 98~ ~-~~ ~ 16 o(--

543 ~ ' 65~- 4 -: _879 .': ~ 17 o(--

470 ~ :·~_82 - ~·~ \: . .-_ 806 ' : ~ 18 o(--

3 -(--

4 -(--

5 -(-- 413 ~ 525 --~ :· .·749 .. :, ~ 19 o(--

6 -(-- 367 ~ 20 o(--

7 -(-- 327 ~ 21 o(--

8 -(-- 294 ~ 22 -(--

134 117 102 88 74 61 48 37

DSI 1

9 -(-- ~ ~ n -(-- ~ ~

10 -(--

11 ~

12 -(--

13 -(--

14 -(--

237 213 191 170 151

24 25 26 27 28

14 4

DN · ·." , '· DSS Prof DA

..

29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40

DSI

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Elle consiste, à partir de points fixes, à dérouler des rubans gradués sur le fOnd, en , suivant un cap précis. Les axes, ainsi matérialisés, sont parcourus en plongée, et les peuplements et types de fond sont identifiés sur 2 m 'e11viron, de part et d'autre du ruban gradué. Afin de permettre un suivi à long terme, des tiges métalliques sont placées, à intervalles réguliers (tous les Sm) tout au long du transect (50 rn), permettant d'une année à 1' autre de parcourir la même portion d'herbier. Chaque modification des peuplements le , tong du transect est notée. Des mesures de densité sont réalisées, au niveau de chacune des tiges métalliques et la profondeur est relevée (profondimètre électronique).

Deux transects parallèles ont été mis en place, par la ville de Marseille. Le premier est situé en arrière de la balise N°2, le deuxième en arrière de la balise N°12 (Figure 4).

L'étude phénologique porte sur une vingtaine de faisceaux récoltés en arrière des stations CIO et R18. Le faisceau foliaire est détaché du rhizome et décortiqué en respectant l'ordre distique d'insertion des feuilles. Les feuilles sont séparées selon le protocole de Giraud (1977) puis dénombrées (Figure 6). En fonction de leur âge, on distingue donc :

~ Les feuilles adultes, qui sont pourvues d'une base ou pétiole ~ Les feuilles intermédiaires, qui sont dépourvues de pétiole ou dont le pétiole est inférieur à 2 mm ~Les feuilles juvéniles, qui sont dépourvues de pétioles et dont la longueur n'excède pas 50 mm.

Les paramètres bion1étriques . (longueur totale, longueur du pétiole, largeur) de chaque feuille sont mesurés. A partir de ces données, il · est ensuite possible de calculer certains indices :

~La surface foliaire par faisceau (S.F.) (en cm2),

~L'indice foliaire ou Leaf Area Index (LAI), qui correspond à la surface des feulJ.les par m2 d'herbier (Drew & Jupp, 1976), ~Le Coefficient A (Giraud, 1977) qui traduit le pourcentage de feuilles ayant perdu leur apex (broutage par des herbivores ou

hydrodynamisme ). ·

Les paramètres phénologiques montrant des variations saisonnières très marquées, les prélèvements doivent être effectuées à la même période de 1' année pour pouvoir être comparés. Aussi, tous les prélèvements, depuis 1987, ont été effectués à l'automne, entre fin Octobre et début Décembre. Lors de cette étude la date de prélèvement est le 2 Décembre 1999 pour les deux stations~ , ,

L'étude lépidochronologique porte également sur une vingtaine de plantes pour chaque station. Elle est basée sur une caractéristique particulière de Posidonia oceanica: la présence de variations morpho-chronologiques annuelles de l'épaisseur des écailles (anciens pétioles persistants le long des rhizomes ; Pergent, 1990). Les rhizomes sont nettoyés et les écailles soigneusement détachées (Figure 6).

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Feuilles Adultes

Feuilles lntennédiaires

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~~·: . ' Feuilles

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Rhizomes

Figure 6: Dissection d'un faisceau de Posidonia oceanica pour 1' ~n·.de phénologique et lépidochronologique. La classification de chaque structure foliaire est indiquée (e.g. Ad1, B1, Il). Le rang des écailles (1 à 17) et les minima (rn) et maxima (M) d 'épaisseurs sont indiqués; les tronçons de rhizomes correspondant à chaque cycle sont figurés; un pédoncule floral (Pt) inséré avec sa bractée (Br) est indiqué en position 14.

Les écailles sont numérotées, en fonction de leur position sur le rhizome : l'écaille .se trouvant juste en dessous de la première feuille vivante porte le rang N°1. Le rang des écailles augmente donc en s'éloignant du point végétatif (des plus récentes vers les plus anciennes). La position des maxima et nlinima d'épaisseur est notée pour chaque rhizome. Lorsque l'épaisset:I de l'écaille est minimale, le rhizome est coupé au niveau de l'insertion de cette écaille. On obtient ainsi une série de tronçons de rhizome, délimités par deux minima d'épaisseur {Figure 6). Les tronçons de rhizomes sont mesurés.

La lépidochronologie, et plus particulièrement la possibilité de rétro-dater des segments de rrüzomes et les écailles y afférents, permet ~d'évaluer le nombre de feuilles produites annuellement (nombre d'écailles par cycle). ~d'estimer la vitesse de croissance des rhizomes (Pergent & Pergent-Martini, 1990). 'Ceci permet d'appr~hender les variations de la

vitesse de sédimentation au cours du temps. En effet, la vitesse de croissance des rhizomes orthotropes est corrélée au taux de sédimentation (Boudouresque et al., 1984).

~ de retrouver et de dater d'éventuelles floraisons anciennes ("paléofloraiscns") par la présence de restes de pédoncules floraux, intercalés entre les écailles le long des rhizomes.

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Habituellement les opérations de terrain sont toujours menées entre le mois d'octobre et le :a.nois de décembre, période à laquelle avait été effectué 1' état zéro (Pergent et al., 1987). Ce retour à période fixe est imposé par la~ sensibilité de certains des paramètres étudiés ( e.g. mesures phénologiques) aux variations saisonnières. En 1999, les opérations de terrains ont donc été programmées au mois de décembre. Toutefois des conditions climatiques particulièrement mauvaises, nous ont contraints à réaliser d:'autres immersions, pour mener à bien l'ensemble de l'étude. Les différentes opérations de suivi du secteur de Cortiou se sont donc échelonnées de l'été 1999 à l'été 2000 (Tableau VI).

Tableau VI: Planning des opérations de terrains, réalisées au niveau du secteur de Cortiou; (*:les images correspondantes sont présentées en annexe du présent document).

Opérations 24 Juin 1999 16 & 17 Août 1999 1 Décembre 1999 11 au 13 Avril2000 1 & 2 Août 2000 Prise des clichés aériens x Données-terrain pour le traitement d'image x x Contrôle des limites inférieures d'herbiers x (plongée) Prélèvements des faisceaux · pour analyse x ultérieure Etude des paramètres in situ x x Suivi des transects x x Comptage de densité le long des transects x Contrôle photographique du balisage CIO x X* X*

En outre une vidéo sous-marine a été réalisée au mois d'août pour tester de nouveaux systèmes de suivi de la position de la limite inférieure de l'herbier de Cortiou (Cf. CDRom joint)~

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RESULTATS ET DISCUSSIONS

l. REPARTITION DES HERBIERS

I.l. Au niveau du secteur de Cortiou

La fin du siècle dernier voit la construction, entre 1890 et 1896, du premier émissaire de la ville de Marseille qui se rejette dans la Calanque de Cortiou. D'après les données de Marion (1883), il semble que les herbiers occupaient la quasi-totalité des fonds littoraux. Pruvot (1897) signale même que les herbiers atteignent une profondeur de 30 m. Toutefois, la présence de P. oceanica au-delà de l'isobathe 50 m limite la fiabilité de ce document cartographique. Le traitement des points de sonde du SHOM (1898) parkrigeage~- fournit une carte de répartition des herbiers différente. Celle-ci doit également être utilisée avec précaution du fait de la technique de levée de la carte (sonde réalisée à l'aide d'un plomb suiffé), de la précision du maillage (rareté des points de sonde dans certains secteurs), et de la technique de krigeage. Les surfaces occupées par les herbiers à P. oceanica, évaluées à partir de la synthèse de ces deux cartes anciennes sont estimées: au début du siècle, à 632 ha.

Avec l'extension de la ville de Marseille et l'augmentation des apports contaminants d'origine domestique et industrielle sur la période 1900-1970, de nombreux auteurs signalent ponctuellement des régressions de P. oceanica au niveau du secteur de Cortiou (Peres & Picard, 1952; Picard, 1965; Blanc, 1975; Bourcier, 1976; Blanc, 1977; Blanc & Jeudy de Grissac, 1978; Bourcier, 1979; Giraud, 1980). La carte de Jeudy de Grissac et al. (1986) fournit une synthèse relativement fiable de la répartition des herbiers à la fin des années 70. Les surfaces d'herbiers sont alors estimées à 449 ha. La régression des herbiers par rapport à la fin du siècle dernier serait donc de 5 à 6 % par décennie.

Lors de la mise en service de la station d'épuration en 1987, les herbiers apparaissent peu développés. Ils sont (i) soit totalement absents, (ii) soit marqués par de vastes étendues de mattes mortes, (iii) soit ils apparaissent sous form~s de touffes éparses (Pergent-Martini, 1994). La limite inférieure peut remonter jusqu'à 10 rn de profondeur, ce qui correspond à l'une des valeurs de limites inférieures les plus superficielles de la littérature (voir synthése in Pergent et al., 1995).

La cartographie de 1994. montre une régression des herbiers, de plus de 40 % par rapport à 1970, avec une surface de 263 ha (Figure 7). Ceci équivaut ~ une valeur moyenne de 28 % par décennie. Cette régression accrue semble directement liée aux rejets de 1' émissaire. Les valeurs très élevées de matières en suspension (MES), mais aussi en azote ammoniacal et en phosphate, enregistrées entre 1980 et 1986 (Savelli, 1994), pourraient être à 1 'origine de la dégradation de 1 'herbier. L'analyse des clichés de 1999 fournit \IDe estimation des surfaces de seulement 188 ha (Figure 8). ·.. · ,

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Figure 7 : Cartographie des herbiers à Posidonia oceanica, du secteur de Cortiou, en 1994 (les limites d'herbiers rectilignes, à droite et à gauche du secteur étudié et entre les îles de Jarre et Calseraigne, ne représentent pas la position exacte des herbiers, mais matérialisent la limite de détection des peuplements et types de fonds par le procédé utilisé, et donc une position présumée de 1 'herbier).

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1

1

1

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1

1

1

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1

1

1

Figure 8 : Cartographie des herbiers à Posidonia oceanica, du secteur de Cortiou, en 1999 (les limites d'herbiers rectilignes, à droite et à gauche du secteur étudié et entre les îles de Jarre et Calseraigne, ne représentent pas la position exacte des herbiers, mais matérialisent la limite de détection des peuplements et types de fonds par le procédé utilisé, et donc une position présumée de l'herbier) ..

Toutefois, il convient de prendre ces valeurs avec précautions. En effet, du fait de la qualité des clichés photographiques, il n'a pas été possible d'appréhender avec certitude la position des herbiers à gauche du Plateau des Chèvres, le long de 1 'île de Jarre, et entre 1 'île de Jarre et 1 'île de

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1

1

1

( ..

Calseraigne. Malgré cela on note une dégradation importante dans la passe de Riou, c'est-à dire entre l'île de Calseraigne et l'île de Riou. Si ce recul semble certain, son origine reste plus difficile à cerner. En effet seule une analyse précise des paramètres physico-chimiques du milieu permettrait d'émettre quelques hypothèses. Néanmoins, il convient de rappeler que cet herbier est un «herbier de passe et de détroit» (Blanc, 1977), implanté dans une zone où 1 'hydrodynamisme est important et soumis à des cycles naturels d'érosion et de régénération.

I.2. Au niveau du Plateau des chèvres

Si 1' on s'intéresse uniquement au secteur du Plateau des Chèvres, et que 1' on prènd en compte une zone identique sur les clichés de 1994 et de 1999 (Figure 9),on remarque que les surfaces occupées par les herbiers sont passées de 34.6 ha en 1994 à 36.6 ha en 1999 soit une progression de 2 ha en 6 années. Cette recolonisation de 1 'herbier s'est surtout effectuée aux dépends des substrats meubles. En effet au niveau de la barre rocheuse des« Pierres de la Chèvre», dans la partie centrale, on note plutôt un recul de l'herbier. On remarque également que le traitement de 1999, réalisé avec un pixel de 2m fournit une image plus précise de la répartition de l'herbier. Dans la partie Nord-Est de l'image, le« patchiness »de l'herbier (Panayotidis, 1980), c'est_ à dire les discontinuités de recouvrement de l'herbier sont plus visibles. Il convient de rappeler, que la qualité des clichés photographiques et la période de prise de vues peuvent modifier de manière significative la perception de cette hétérogénéité des herbiers. En effet, des feuilles plus longues peuvent masquer partiellement le substrat et donner l'impression d'une plus grande homogénéité des herbiers. Les écarts enregistrés, en terme de surfaces occupées entre 1994 et 1999, peuvent donc être dus, . tout au moins en partie, au décalage dans le temps des périodes de prises de vues (fin Avril1994-et fin Juin 1999). ·

1.3. Au niveau de la tâche de sable

L'étude du" trou de bombe", situé sur le plateau des Chèvres, appprte des informations cornplémentaires sur l'évolution de l'herbier au cours de la période 1950 à 1999. Le traitement de la photographie aérienne de 1950, même s'il doit être utilisé avec précaution du fait de la qualité de l'image et de son caractère monochromatique, confirme la dynamique progressive de cette structure et permet de mieux appréhender sa date probable d'apparition (avant 1950). En effet, le traitement d'image fourni une surface d'environ 0.54 ha en 1950 et de 0.32 ha en 1999 ; la recolonisation serait donc de 0.22 ha en un demi siècle, soit une progression de 0.4 % par an en. Jnoyenne (Figure 1 0). Ces observations à grandes échelles sont donc concordantes avec celles réalisées à 1' échelle du Plateau des Chèvres.

\ .. .

t ,: , _ _ Page - 19 -

Figure 9 : Répartition de herbiers à Posidonia oceanica au niveau du Plateau des Chèvres en 1994 et 1999.

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Figure 10 : Localisation, interprétation et évolution de la structure sableuse circulaire observée dans la partie centrale du Plateau des Chèvres, entre 1950 et 1999.

Une étude plus approfondie de la période comprise entre 1984 et 1999 permet de suivre de façon plus précise les modalités de la recolonisation de l'herbier (Figure 11). L'analyse du cliché de 1984 montre que les mattes mortes recouvertes par du sable occupent une surface de 0.46 ha. Sur le cliché de 1987, ces formations occupent près de 0.50 ha soit une extension des mattes mortes de 0.04 ha au détriment de l'herbier. En revanche, depuis la mise en service de la station d'épuration, on assiste à une reconquête de la tache de sable par l'herbier à Posidonia oceanica et les surfaces de sable ne représentent plus que 0.43 ha en 1994 et 0.32 ha en 1999 (Figure 11).

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0.50

0.40

0.30

0.20

0.10

0.00 1984 1987 1991 1994 1999

Figure I l : Evolution des surfaces de sables (en ha) au niveau du trou de bombe au cours de la période 1984-1999. La diminution des surfaces occupées par le sable correspond à une progression concomitante de 1 'herbier à Posidonia oceanica.

La progression est donc de 1.3 %par an (0.18 ha). ll semble donc que l'on doit distinguer deux périodes distinctes : la période depuis 1987, et la période antérieure à 1987. Pour la période récente, on assiste à une progression régulière des surfaces d'herbiers, au niveau de la tache de sable, ce qui constitue indéniablement un élément encourageant, quand à la qualité globale des conditions environnementales. Pour la période précédente, les données disponibles sont rares, mais à la vue de celles-ci, il semble que 1 'on ait eu une phase de recolonisation de la tache de sable, plus ou moins rapide et homogène, jusqu'en 1984, puis une régression entre 1984 et 1987. Ceci corrobore les hypothèses, déjà émises sur l'évolution de l'ensemble du secteur de Cortiou depuis la fin du siècle dernier (Pergent-Martini, 1994).

Il. SUM DES LIMITES INFERIEURES

11.1. Balisage du Plateau des chèvres

Le balisage est installé en limite d'un herbier constitué de touffes de Posidonia oceanica, plus ou moins confluentes de quelques m2• Cet herbier

«en taches» présente une structure plus continue lorsque l'on s'éloigne en arrière de la limite. Inversement, en avant de cette limite (en direction de la calanque de Cortiou), de vastes étendues de mattes mortes témoignent de l'extension passée de cet herbier et confirment sa nature régressive. Un sédiment coquiller couvre en partie cette matte morte ; il présente des structures classiques en « ripple mark » traduisant le fort hydrodynamisme régnant dans ce secteur, hydrodynamisme vérifié in situ lors de notre plongée du 2112/1999. La position de l'herbier en arrière du

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balisage confirme (i) l'arrêt de la dynamique régressive de cette limite et (ii) la présence de dynamique progressive dans plusieurs secteurs du balisage (Tableau VII).

Tableau VII : Dynamique de 1 'herbier à Posidonia oceanica en .arrière du balisage de Cortiou, entre 1987 et 1999 . .0. : Régression, ~ : Stabilité, if : . p . . s h' d b .

r~ ?"esswn, . ;ynt. = synt ese es o servations. B1 B2 B3 B4 BS , . B6 B7 B8 B9 B10 B11 B12 Synt.

Avant 1987 -0- -0- -0- -0- -0- -0- -0- .0. .0. -0- -0- -0- ·· .. -0-1987-1990 ~ 'fr 'fr --~ ~ -. ~ ~ 'fr 'fr 'fr 'fr ~ ~'fr

1990-1992 ~ ~ 'fr ~ ~ ~ ~ 'fr 'fr 'fr ·'fr 'fr ~'fr

1992-1995 'fr 'fr ~ 'fr 'fr .. ~ 'fr ~ ~ 'fr 'fr 'fr 'fr 1995-1997 ~ ~ -0- ~ ~ -0- ~ ~ ~ ~ 'fr 'fr ~

1997-1999 ~ ~ ~ ~ -0- -0- ~ -0- .[). ~ 'fr ~ ~

1987-1999 'fr 'fr ~ - 'fr ' ~ .[). ~ 'fr <=> 'fr · 'fr 'fr 'fr

Le bilan général de l'évolution de la position de l'herbier depuis la mise en service de la station d'épuration (1987) montre une dynamique progressive très nette. On enregistre, en effet, des progressions au niveau de 7 balises (Figure 12), une stabilité au niveau de 4 balises (Figure 12) et une régression au niveau d'une seule balise (Figure -i2). Tou.tefois, une analyse plus fine de cette évolution montre qu'après une phase de progression continue (1987 -1995), 1 'herbier situé en arrière du balisage tend à se stabiliser(1995-1999).

II.2. Balisage de l'herbier de Riou

Ce balisage est situé à une profondeur de 1 7 à 18 rn, dans la passe entre les îles de Riou et de Calseraigne, initialement positionné, à 1' automne 1987, il a du être réinstallé au cours de l'hiver 1989, suite à la disparition de plusieurs balises. Depuis, aucune dégradation notable n'a été observée. La zone balisée forme un vaste arc de cercle dont le centre est occupé par du sable. La limite de l'herbier est franche. On note la présence de mattes mortes de petites dimensions à gauche de la balise N°l, ainsi; qu'un chenal intermattes entre les balises N°2 et N°3. L'herbier est constitué de taches allongées de grande taille, orientées perpendiculairement à l'axe de la passe. Toutes les touffes présentent une structure comparable, avec des rhizomes plagiotropes à la périphérie et orthotropes au centre, caractéristique d'un herbier de colline (Boudouresque et al., -1985). L'évolution de la position de l'herbier en arrière du balisage de Riou (statio~ de référence) montre que la limite de cette formation est restée stable tout au long de la période d'étude (Tableau VITI).

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1.

1

1999 : ·:

: ' : ,~ ·· '.:. . : . - ~ .

Figure 12: Evolution de la limite inférieure de l'herbier en arrière des balises 6 (régression), 7 (stabilité) et 11 (progression), entre 1987 et 1999.

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Tableau VIII: Dynamique de l'herbier à Posidonia oceanica en arrière du balisage de Riou, entre 1987 et 1999 . .!J. :Régression,~ :Stabilité, il" :Progression. s t th' d b . . >yn. =s vn ese es o servat10ns.

. .

B1 B2 B3 B4 BS B6 B7 ·:ss B9 B10 B11 Syn. Avant 1990

1990-1992 ~ 'fr ~ ~ ~ .0. ~ ~ 'fr 'fr ~ ~

1992-1995 ~ 'fr Ç:> ~ .0. .0. ~ ~ ~ ~ ~ ~

1995-1997 ~ Ç:> Ç:> ~ ~ Ç:> ~ '<::> 'fr ~ ~ ~

1997-1999 ~ ~ ~ .0. 'fr 'fr ~ ~ ~ 'fr ~ <=> 1989-1999 <=> 'fr <=> .0. <=> .0. ~ <=> 'fr 'fr <=> ;· <=>

11.3. Synthèse des résultats . .....

L'évolution de la limite inférieure de l'herbier à Posidonia oceanica dans les deux stations étudiées fait apparaître: : Une progression de la limite inférieure au niveau du secteur soumis à l'influence des rejets de la station d'épuration (Plateau des

Chèvres), et ce même si cette dynamique semble« marquer le pas». Il faudra suivre cette évolution de façon détaillée dans l'avenir afin de vérifier si ce phénomène traduit une évolution générale du milieu où s'il correspond à une réponse ponctuelle vis à vis de perturbations «mécaniques» (apports sédimentaires) en relation avec les fortes tempêtes observées au cours de ces dernières années.

- Une stabilité de la position de la limite inférieure de l'herbier, au niveau de notre station «témoin» (Riou) traduisant l'absence d'évolution notable des conditions générales du milieu dans l'archipel de Riou.

Il semble donc que depuis la mise en service de la station d'épuration, les herbiers directement soumis aux rejets de l'émissaire de Cortiou présentent une dynamique progressive.

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III. ETUDE DES CARACTERES DE VITALITE DE L'HERBIER

111.1. Densité La densité de l'herbier en arrière des balisages est évaluée à 350.3±24.7 faisceaux par m2 au niveau du Plateau des Chèvres et à 216.8±26.7 au niveau de Riou. L'évolution de la densité de 1 'herbier en arrière du balisage du Plateau des Chèvres fait apparaître des variations cycliques avec des maxima en 1989 et 1995 et des minima en 1993 et 1999 (Figure 13). Bien que la densité de l'herbier reste dans les limites des valeurs« normales», en fonction de la profondeur du site (Pergent et al., 1995), il faut noter que (i) les valeurs relevées cette année sont particulièrement faibles et (ii) l'on assiste à une réduction significative depuis 1995. Au niveau du balisage de Riou, l'évolution de la densité de l'herbier suit un modèle similaire mais il faut noter que (i) les variations sont plus réduites, (ii) les densités relevées restent comprises dans les limites des valeurs « normales » et (iii) les valeurs sont du même ordre de grandeur que celles relevées lors de la mise en place du balisage (Figure 13).

Plateau des Chèvres - C 10

800

700

"'e 600

-s 500 = ~ ~ 400 .~ 4! ~ 300 ~

,.Q z

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0 1987 1989 1991 1993 1995 1997 1999

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100

0

Riou- Rl8

1987 1989 1991 1993 1995

Figure 13 :Evolution de la densité de l'herbier à Posidonia oceanica en arrière des balisages du Plateau des Chèvres et de Riou.

1997 1999

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1

1

1

III.2. Phénologie

Comme nous l'avions noté en 1995, les principaux paramètres phénologiques (nombre moyen de feuilles et biométrie foliaire) ainsi que certains indices phénologiques (Surface foliaire) sont comparables dans les deux" stations étudiées (Tableau IX).Cette similitude, déjà signalées précédemment (Pergent-Martini, 1996) traduit vraisemblablement le fait que ces deux~tations, bien que situées à des profondeurs très différentes, correspondent à des limites inférieures (condition environnementales similaires). Seul~Je Co~fficient A fait apparaître des différences marquées, avec une valeur deux fois plus importante à la station de Riou. Cet écart traduit un taUx. de broutage plus élevé, notamment de la part de macro­herbivores (e.g.le poisson Sarpa salpa) et/ou un hydrodynamisme plus important (passe entre deux îles).

h' 1 . Tableau IX: Paramèt res pl eno og1ques et 10metnques ' 1 2 D' b 1999 d 1 d stations étudiées (IC). d p 'd . e osz onza oceanzca, mesures e ecem re '

ans es eux Paramètres P. Chèvres Riou

Nombre Adultes/faisceau 3.0+0.2 3.1+0.2 Longeur Adultes (en mm) ·269.7t25.3 198.7+18.3 Largeur Adultes (en mm) 11.3~0.2 11.9+0.3 Longueur Base (en mm) 38.7+2.8 35.1+2.3

Longueur Base rang 1 (en mm) 46.0+1.3 43.6+1.6 Coefficient A Adultes 53.1% 95.2% .. .

Surface foliaire Adultes ( cm2/faisceau) 92.7+13.1 73.6+9.0 Nombre Intermédiares/faisceau 3.3+0.3 3.2+0.2

Longueur Intermédiares (en mm) 145.2+).1 143.9+8.1 Largeur Intermédiaires (en mm) 11.3+0.2 11.6+0.3

Coefficient A Intermédiaires 2.9% 14.1% Surface foliaire Intermédiaires ( cm2/faisceau) 54.8+5.6 53.3+5.6

Coefficient A Global 26.9% 54.0% Surface foliaire Globale (cm2/faisceau) 147.5+16.6 126.9+13.1

L'analyse du nombre global de feuilles par faisceaux montre une évolution cornparable dans les deux sites avec des valeurs minimales en 1991 et maxin1ales en 1989 et 1995. Il semble donc que l'on ait des variations cycliques;: synchrones dans les deux stations,' de ce paramètre (Figure 14).

La longueur moyenne des feuilles adultes ne montre pas de modifications importantes au niveau du Plateau des chèvres, depuis 1987, alors qu'au niveau de Riou, on enregistre une diminution régulière de ce paramètre depuis plusieurs années (Figure 15). De ce fait, pour la première fois, la longueur moyenne des feuilles adultes au niveau du Plateau des Chèvres est supérieure à celle mesurée à Riou. Cette différence s'explique en partie

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. 1

1

1

par les valeurs élevées du Coefficient A, à la station de Riou (Figure 16). Depuis 1989, on assiste d'ailleurs à une augmentation de ce coefficient à la station de Riou alors que ce coefficient tend à diminuer, surtout depuis 1993, au Plateau des Chèvres (Figure 16) .

Un autre paramètre, très intéressant à prendre en compte est la largeur moyenne des feuilles adultes. En effet, plusieurs auteurs (Pessani et a/.,1984; Pergent & Pergent-Martini, 1988) soulignent une augmentation de la largeur des feuilles avec la profondeur, qui pourrait résulter d'une diminution de l'intensité lumineuse. Aussi la diminution de ce paramètre depuis 1991 pourrait traduire une augmentation de la transparence des eaux (Figure 17).

L'indice foliaire semble relativement stable pour les deux stations (Figure 18). Toutefois, les valeurs relevées au Plateau des Chèvres, en 1999, sont pour la première fois supérieures à celles relevées à Riou. Ceci s'explique sans doute par 1' évolution moyenne de la longueur des feuilles.

Plateau des Chèvres- CIO

7.0 -r----------------------,

6.0

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2.0

1.0

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1987 1989 1991

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1992 1993 1995 1999

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r::::::::J Intermédiaire Global

Riou- Rl8

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6.0

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1987 1989 1991 1992 1993 1995 1999

c=:J Adlulte Intermédiaire

-O-Giobal

Figure 14 : Evolution du nombre moyen de feuilles adultes, intermédiaires et global par faisceaux, entre 1987 et 1999, dans les deux stations étudiées.

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0.0 1987 1989 1991 1992 1993 1995 1999

10 Plateau des C hèvres Cl Riou 1

Figure 15 : Evolution de la longueur moyenne des feuilles adultes.

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12.2

12.0

ê 11.8

!. 11.6

"" = ~ 11.4 Cl!

...::l 11.2

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1987 1989

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- - 1- -,_ - 1- 1-

1991 1992 1993 1995 1999

10 Pla tenu des Chèvres 0 Riou 1

Figure 1 7 : Evolution de la largeur moyenne des feuilles adultes.

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-

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70.0%

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--- ----- ·-· - r-- ·-·-

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1987 1989

r--1---~~~,-- -

1--- - :--- - - -:---

1- ·- - -- 1-

; __ 1991 1992 1993 1995 1999

1 o Plateau des Chèvres Cl Riou 1

Figure 16 : Evolution du Coefficient A gobai (adultes + intermédiaires).

-Col

300.0

250.0

.~ 200.0 ~

~ ~ 150.0 ~ Col

ca ; 100.0

VJ

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0.0

r--

r--

r--, ___

1--·- -

- -

1987 1989

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r-- r-- -r- --

1----·- ·- ,_ -

·- 1- ,___,_. ·- -

1991 1992 1993 1995 1999

lo Plateau des Chèvres 0 Riou 1 Figure 18 :Evolution de l' Indice Foliaire des feuilles adultes et intermédiaires.

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1

1

III.3. Lépidochronologie

La lépidochronologie permet d'appréhender le nombre de feuilles produites annudfement (=nombre d'écailles par cycle), la vitesse de croissance des rhizomes (Tableau X; Pergent & Pergent-Martini, 1990), mais également de mettre eh évidence: des floraisons passées (paléofloraisons) par 1' étude des restes de pédoncules floraux intercalés entre les écailles (Pergent et al., ,1989).

L'analyse des faisceaux récoltés en 1999 montre que le nombre de feuilles produîtes annuellement est similaire dans les deux stations (7.7 et 7.8 feuilles pour CIO et R18 respectivement), ainsi que la vitesse de croissance des-rhizomes (7.7 et 8.0 cm par an pour CIO et R18). Toutefois, l'analyse de la totalité des données lépidochronologiques, acquises depuis 1987, permet d'obtenir des valeurs plus précises avec un nombre moyen d'écailles par cycles plus élevés à Riou (8.3 feuilles par an). La vitesse de croissance moyenne des rhizomes est plus élevées pour les deux stations étudiées (Tableau X).

Tableau X N b d'' 'Il 1 t 't om re ecat es par cyc e e VI esse d e crOissance d h' es r tzomes d 1 d ans es t . , d'' eux s at10ns etu 1ees. n : n bd e cyc es étudiés Année Plateau des Chèvres Riou --

lépidochronologique N Nb. écailles Crois. Rhi. n Nb. écailles Crois. Rhi.

1998 20 8.4 ±0.5 8.0±1.3 20 7.7±0.6 8.5±1.6

1997 20 8.0±0.5 7.8±1.1 20 7.8±0.3 6.8±0.9

1996 20 7.7±0.4 8.9±1.3 17 7.4±0.4 7.8±1.7

1995 19 7.4±0.4 8.9±1.6 12 8.1±0.5 7.7±1.8

1994 18 7.9±0.4 8.4±1.2 11 7.9±0.3 6.4±1.7

1993 13 7.3±0.5 6.5±0.8 9 7.1±0.5 7.2±2.9

1992 10 7.3±0.7 7.0±1.7 8 8.0±1.0 7.0±1.5

1991 7 7.4±0.6 5.7±1.0 7 8.0±0.4 8.3+2.3 -1990 5 8.4±1.0 7.6±1.3 1 7.4±1.0 9.4±2.4

1989 5 - 7.6±0.8 8.2±1.8 1 6 ; 8.5+0.8 10.2±1.4

1988 5 7.4±1.0 6.0±0.9 5 7.8+0.7 9.4±1.7

1987 5 7.2±0.8 5.0±1.2 5 8.0+0.6 10.2+1.4

Bilan global n Nb. écailles Crois. Rhi.

Plateau des Chèvres 2972 7.65 ± 0.04 8.66 ± 0.15

Riou ' 1075 825 ± 0.32 8.16± 0.25

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Néanmoins ces valeurs restent tout à fait comparables à celles rapportées dans 1' ensemble des stations du bassin méditerranéen (Figure 19, Figure 20).

En ce qui concerne les paléo-floraisons, pour les deux stations étudiées, 15 ont été retrouvées (Tableau XI). Elles correspondent à des floraisons qui ont eu lieu à l'automne 1997, 1991 et 1987. Il convient de souligner le caractère synchrone de ces floraisons, déjà rapporté par plusieurs auteurs (Boudouresque et al., 1986 ; Sanchez-Lizaso, 1992 ; Semroud 1993) et le fait qu'un intervalle de 10 ans au minimum semble nécessaire pour qu'un faisceau soit capable de fleurir à nouveau (Sanchez-Lizaso, 1992 ). De plus, il faut noter que le taux de floraison, à l'automne 1997, est extrêmement élevé, comparé aux données généralement rapportées dans la littérature (Pergent et al., 1989 ; Sanchez-Lizaso, 1992), avec respectivement 40 % à Cortiou et 15 % à Riou.

11~--------------------------------------------,

10 0

0 (/) 0 ~ 9 0 e 0 0 CortiOU

0

0

~ 8 Q 0 8 0~ e ~~ OOo B•c "8 o o o "o o 0 7 0 0 g 00

z 00 00 0

0 0 6

0

Riou ·

• a 0 0

0 0 0

0

0 0

0 0 0 0 oo

0 0 0 8 0

5+--------+--------~--------~-------r------~

0 10 20 30 40

Profondeur (rn)

Figure 19 : Nombre de feuilles par an (écailles par cycles) dans différentes stations de Méditerranée

50

25

î 20 0

'-' 0

(!)

~ 15 0 <> Riou <> (/)

.~ Cortiou 0 0

""' 0 ()

<> ~ 10 e 0

oS (l) •o 3 (/) 88 0 0 80 (/) 0 0 (l) 0 <>

.~ 5 0 <> ~ <> 0 0 e > ~ <> <> 0 0 <> <> <> <> <>

0 0 10 20 30 40

Profondeur (rn)

Figure 20: Vitesse de croissance des rhizomes (en cm/an) dans différentes stations de Méditerranée

0

50

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a eau estes e pe oncu es T hl XI R d 'd 1 f1 oraux retrouves mterca es entre es eca1 es en 1, , ·n onction e annee ep1 oc rono og1< 1 · ue. d l' , 1, "d h

Année Cortiou Riou Date de floraison Année Cortiou Riou Date de floraison 1998 8/20 3/20 Automne 1997 1992 1 120 2/20 Automne 1991 1997 1991 1996 1990 1995 1989 1994 1988 1 120 Automne 1987 1993 1987

Le nombre moyen de feuilles produites annuellement (nombre d'écaille par cycle) varie en fonction de l'année considérée, vraisemblablement du fait des conditions du milieu (température, lumière, hydrodynamisme). Toutefois, ce paramètre tend à augmenter au Plateau des Chèvres depui~ les années 70 (6.95±0.38 en 1969 à 8.35±0.46 en 1999; Figure 21), alors que pour la station de Riou, il ne montre pas d'évolution significative (7.53±0.74 en 1976 à 7.65±0.59 en 1999; Figure 22).

10.0 .,-------------- --- --- -----,

9.5

9.0

8.5

~ - 8.0 Q

z 7.5

0

~ 0-. 0

0 ' 0 0

7.0 o-<>'"""1)

6.5

69 71 73 75 77 79 81 83 85 87 89 91 93 95 97

10.0

9.5

9.0

8.5

f ,0

e 8.0 Q

z 7.5

0

7.0

6.5

6.0

76 78 80 82 84 86 88 90 92 94 96 98

Figure 21 : Evolution du nombre d'écailles par cycle, entre 1969 et 1998, au Figure 22 : Evolution du nombre d'écailles par cycle, entre 1976 et 1998, à Plateau des Chèvres. Seules les années pour lesquelles nous disposions de 20 Riou. Seules les années pour lesquelles nous disposions de 20 échantillons sont échantillons sont prises en compte. prises en compte.

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La vitesse de croissance des rhizomes ne montre pas de tendance claire ; en effet si 1' on peut noter une légère augmentation depuis les années 70 (de 6.49±1.30 en 1969 à 7.97±1.34 en 1998) pour la station du Plateau des Chèvres avec une évolution en« cloche» bien nette (Figure 23); en revanche ce paramètre reste relativement stable (de 9.10±1.61 en 1978 à 8.50±1.62 en 1998) à la station de Riou (Figure 24). Toutefois, il faut noter la forte variabilité de la vitesse de croissance en fonction de 1' année et du faisceau pris en considération.

12.0 12.0

~

11.0 () 11.0 •

10.0 10.0

1 9.0 -~ u

8.0 c = ·/ fi)

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--~~--~--~~=· ~-------------- 1 1

5.0 5.0

4.0 4.0

69 71 73 75 77 79 81 83 85 87 89 91 93 95 97 78 80 82 84 86 88 90 92 94 96 98

Figure 23 :Evolution de la vitesse de croissance des rhizomes, entre 1969 et Figure 24 : Evolution de la vitesse de croissance des rhizomes, entre 1978 et 1998, au Plateau des Chèvres 1998, à Riou

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IV. ETUDE DU TRANSECT PERMANENT

Le transect, positionné en arrière des balises N° 1 et N°2, est situé à une profondeur .moyenne de 9.1 m. La première partie du transect est constituée par un herbier discontinu, formé de taches plus ou moins grandes et qui laissent ;apparaître le substrat sableux (Tableau XII). Cet herbier cède ensuite la place à un herbier plus homogène (Tableau XII). Les mesures de densités, réalisées au niveau de chaque piquet métallique (Tableau XIII), montrent que l'on est en présence d'un herbier de densité assez faible eu ég-ard à la prof()hdeur (267 faisceaux par m2

). Cet herbier est de densité subnormale inférieure et même de densité anormale du piquet N°l au pique~ N°5 etau delà du piquet N°ll.

T bl XII N a eau a ture d d b , 1 1 es peuplements o serves e ong u transect en arriere es a tses et Distance Observations 0~2.0 Touffes de posidonies de 1 à 2 rn plus ou moins confluentes

2.0-2.8 Langue de sable grossier 2.8-3.8 Touffe de posidonies 3.8-5.6 Herbier de posidonies sur la gauche et tache de sable sur .la droite ,• ~ \

5.6-7.5 Herbier de posidonies -· 7.5-10.1 Grande tache de sable, qui cède la place au niveau du piquet N°3 à des faisceaux de _Q_osidon!es _partiellement ensablés 10.1 - 15.1 Herbier de posidonies. L'herbier est assez discontinu, ce qui laisse apparaître ~ur la droite le substrat sableux sous forme de petites taches

de 20 à 30 cm. 15.1- 18.4 Herbier de posidonies, sur la droite tâche de sable qui débute

18.4-19.1 Tache de sable 19.1-23.2 Herbier de posidonies, sur la droite toujours des tâches de sable 23.2-23.8 Tache de sable 23.8-25.3 Herbier de posidonies 25.3-26.5 Tache de sable 26.5-30.4 Herbier de posidonies sur la droite et tache de sable sur la _gauche

•·

30.4-32.6 Herbier de_posidonies 32.6-34.6 Grande tache de sable 34.6-35.5 Touffe de posidonies avec des rhizomes ensablés :·.

35.5-36.0 Tache de sable 1

36.0-45.0 Herbier continu. L'herbier apparaît légèrement surélevé par rapport àu subs.~~2.t (petit tombant de maatte). A partir de 40 rn les feuilles apparaissent _plus longues. ·

45.0 -50.0 L'herbier semble constitué de faisceaux à feuilles plus courtes et le substrat apparaît plus visible.

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Le transect, positionné en arrière de la balise N°12, est situé à une profondeur moyenne de 10.1 m. Il est plus homogène puisqu'il traverse un herbier constitué de taches plus ou moins jointives jusqu'à 17 rn de la balise, puis un herbier continu jusqu'à 47 rn de la balise. Il s'achève au niveau d'une grande tache de sable de plusieurs dizaines de mètres (Tableau XIV).

T bi XIII D . ' l l t d t a eau enstte e ong u ransec en arriere es aIses PiquetN° Densités _1:ar quadrat Moy. _guadrat Mo_y. 1m2

1 5 8 6.5 162.5 2 10 7 8.5 212.5 3 7 6 6.5 162.5 4 6 9 7.5 187.5 5 10 10 10.0 250.0 6 15 16 15.5 387.5

7 12 14 13.0 325.0 8 10 15 12.5 312.5

9 15 12 13.5 337.5

10 14 15 14.5 362.5 11 9 10 9.5 237.5

Moyenne 10.7 267.0

Tableau XIV : Nature des peuplements observés le long du transect en arrière de la balise N° 12.

Distance Observations 0-7.1 Touffes de posidonies plus ou moins confluentes

7.1-23.0 Herbier de _Qosidonies 23.-24.2 Grande tache de sable 24.2-47.0 Herbier de posidonies continu 47.0-50.0 Très _grande tache de sable

Les mesur~s de densités montrent, là encore, des valeurs assez faibles, n1~is légèrement plus élevées qu'au niveau du transect précédent (Tableau XV). Toutefois, on n'enregistre des valeurs anormales qu'au niveau du piquet N°6 et du piquet N°9.

Tb' XV D . '1 1 d a leau enstte e ong u transect en arriere es a 1ses Piquet No Densités par quadrat ~oy. quadrat Moy. 1m2

1 10 11 10.5 262.5 2 9 12 10.5 ~ 262.5

3 13 10 11.5 287.5 4 14 17 15.5 387.5

5 12 14 13.0 325.0 6 8 8 8.0 200.0 7 i2 15 13.5 337.5 8 10 16 13.0 325.0 9 6 8 7.0 175.0 10 12 14 13.0 325.0 Il 13 14 13.5 337.5

Moyenne 11.7 293.2

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1

CONCLUSIONS

L'extension et la vitalité des herbiers à Posidonia oceanica dans le« secteur de Cortiou »font l'objet d'un suivi détaillé depuis la mise en service de la station d'épuration de la ville de Marseille. L'objectif de ce suivi est d'appréhender l'évolution de ces formations végétales, véritables intégrateurs de la qualité du milieu marin, à différentes échelles (de l'individu à.la population). A cet effet, outre la répartition générale des herbiers, deux stations font l'objet d'un suivi précis à partir de paramètres de vitalité standardisés (Tableau XVI; Pergent et al., 1995).

Tableau XVI: Synthèse et interprétation des mesures réalisées au niveau de l'herbier à Posidonia oceanica du« secteur de Cortiou » . .0. R' . ~ S bT ' if P . egresswn, ta 1 tte, .· rogresston

Localisation Observations Interprétation EXTENSION DES HERBIERS :·

- Secteur de Cortiou Poursuite de la régre~sion des herbiers ~

Ralentissement des -mécanismes de recul 'fr . .

Recul probablement: indépendant des rejets de l'émissaire (station de Riou) 'fr - Plateau des Chèvres Progression des surfaces d'herbiers depuis 1994 'fr - Tâche de sable Progression continue. de l'herbier depuis 1987 (recolonisation) 'fr - Pos~tion de la limite inférieure Plateau des Chèvres Régression avant 1987; 1987-1995 ::Progression; 1995 - 1999 : Stabilité 'fr 1 ~

Riou Stabilité depuis 1989 ~

VITALITE DES HERBIERS

-Densité Plateau des Chèvres Variations annuelles importantes, vaieurs faibles, réduction depuis 1995 .().

Riou Valeurs stables depuis 1989. <:)

- Biométrie foliaire Plateau des Chèvres Nombre de feuilles, longueur, indice foliaire : Stabilité <:)

Largeur des feuilles ·: Réduction 'fr Riou Nombre de feuilles, longueur, indice foliaire : Stabilité ~

Largeur des feuilles : Stabilité ~

- Paramètres lépidochronologiques Plateau des Chèvres Floraisons: Impo~ntes (nombre, taux) 'fr Production foliaire : Augmentation . 'fr Vitesse de croissance des Rhizomes : Stabilité ~

Riou Floraisons: Importantes (nombre, taux) 'fr Production foliaire : Stabilité (:)

Vitesse de croissance des Rhizomes : Stabilité ~

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La synthèse de l'ensemble de ces mesures semble indiquer que les importantes régressions des herbiers à Posidonia oceanica (en terme de surface et de vitalité), mises en évidence dans le« secteur de Cortiou »avant 1987, sont en passe de se résorber (Tableau XVI). Il semble même que dans des secteurs particulièrement affectés par les rejets de l'émissaire de Cortiou, l'herbier présente maintenant une dynamique progressive, corrélée avec une amélioration de plusieurs paramètres de vitalité. Bien que plusieurs éléments tendent à indiquer une amélioration générale des conditions de milieu, il est encore prématuré de parler de recolonisation générale des herbiers. En effet les mesures de densités, réalisées tant au niveau du balisage de Cortiou qu'en arrière de celui-ci, montrent que l'équilibre reste précaire et les valeurs obtenues faibles, eu égard à la profondeur.

Il conviendra donc de suivre avec une attention particulière les fluctuations de (;e paramètre, dans les mois à venir. Une poursuite de la tendance actuelle (réduction de la densité) pourrait conduire à un mitage de l'herbier, pouvant doœ1er lieu à des phénomènes d'érosion localisés, et à même d'engendrer une nouvelle phase de régression des herbiers.

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ANNEXES PHOTOGRAPHIQUES

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Avril2000 Avril2000

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Balise N°4 ·

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Avril 2000 Juillet 2000 Juillet 2000 Juillet 2000

Avril 2000 Avril2000 Juillet 2000 Juillet 2000 Juillet 2000

Balise N°10

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Avril2000 Avril2000 Juillet 2000 Juillet 2000 Juillet 2000

Avril2000 Avril2000 Juillet 2000 Juillet 2000 Juillet 2000