Estuaires : écosystèmes jeunes mais complexes
À la limite de la terre et de la mer, les estuaires se forment par le mélange des eaux fluviales avec des eaux marines. Cependant, la recherche d'une définition adéquate de ces systèmes n'est pas facile, car une définition commune peut difficilement couvrir la complexité des systèmes de transition entre terre, mer et eau douce. Cependant, et en acceptant qu'il offre peu de détails, la définition la plus acceptable serait la suivante: «L’estuaire est une zone d’eaux côtières semi-fermée, reliée à la mer ouverte, où l’eau de mer apparaît clairement diluée avec l’eau du bassin de drainage».
Formation des estuaires et géomorphologie
La plupart des estuaires actuels sont des systèmes jeunes, nés après la dernière glaciation, à la suite de l'augmentation du niveau de la mer, il y a entre 10.000 et 15.000 ans. Cette augmentation de la mer a provoqué l'effondrement des anciennes vallées et l'apparition des estuaires de la plaine côtière. Elles se trouvent sous des latitudes tempérées et sont formées de nouveaux sédiments, de sorte que la profondeur n'est généralement pas élevée.
Aux hautes latitudes, les vallées glaciaires enfoncées forment des fjords. Dans ces estuaires de grande profondeur le fond est majoritairement rocheux et le déversement de la rivière est petit par rapport au volume total des fjords. Les fiards sont des systèmes créés dans les champs inférieurs qui ont subi les glaciations et plus superficiels et complexes que les fjords, parfois sans canal principal.
Les rías ont des caractéristiques communes aux fjords et aux fiardos, mais ce ne sont pas celles créées par les glaciers. Dans ces estuaires qui se sont formés par naufrage de la côte ou par élévation du niveau de la mer, la profondeur et le fond sont majoritairement rocheux, avec une influence de la mer beaucoup plus grande que celle du fleuve.
Sur les côtes stables, quand l'accumulation active de sédiments est telle, apparaissent les estuaires de barres, qui en raison de la barre de sable qui génèrent les vagues, restent presque isolés de la mer. Ce sont des systèmes peu profonds où le transport et l'accumulation de sédiments sont variables et des canaux méandriformes et des déplacements de la bouche sont générés.
Les systèmes qui génèrent des problèmes de classification dans ces catégories sont regroupés dans le groupe d'estuaires complexes. Bien que dans la plupart des cas, ils ressemblent aux estuaires de la plaine côtière, leurs caractéristiques ne sont pas homogènes, ce qui nous indique que les processus de génération ont été très différents.
Caractéristiques de l'environnement
Les marées et leur influence
Le nom de l'estuaire vient du latin aestus (marée), ce qui nous indique qu'une des caractéristiques les plus importantes de ces systèmes est la marée. Mais l'influence de la marée n'est pas toujours la même, car selon le lieu son amplitude varie de quelques centimètres à environ 15 mètres, comme dans la baie canadienne de Fundy. Sur la base de ce facteur, les estuaires sont classés dans les catégories suivantes: micromareal, lorsque l'amplitude à marée vive est inférieure à 2 mètres, mesomareal, lorsque l'amplitude des marées vivantes oscille entre 2 et 4 mètres et macromareal, lorsque dans les marées vivantes apparaissent des amplitudes supérieures à 4 mètres.
L'influence de la marée sur la communauté et sur le fonctionnement du système dépend de la taille de l'estuaire. On veut dire que l'influence de la marée peut être faible dans des estuaires micromaréaux de grande profondeur, mais dans des systèmes macromaréaux de faible profondeur les processus biologiques sont soumis au contrôle de la marée. Dans ces systèmes dépendants de la marée, des courants violents et des zones intermarées larges et instables sont générés.
En général, les changements de marée, ainsi que les variations du ruissellement du fleuve, provoquent une instabilité qui rend la situation dans les estuaires toujours variable.
Salinité et circulation de l'eau
L'eau de mer est diluée avec l'eau douce des rivières dans les estuaires, mais ce processus n'est pas homogène car elle dépend, entre autres, du volume d'eau douce, de l'amplitude de marée et de l'évaporation de l'eau. Comme la salinité de l eau de mer se situe autour de 35°C et celle de l eau douce inférieure à 0,5°C, les eaux salées entre les deux valeurs sont des saumâtres. Suite à l'évaporation, des eaux hyperhalines avec une salinité supérieure à 40 ans apparaissent dans certains cas.
Selon la salinité, on distingue deux types principaux d'estuaires : positifs et négatifs (voir graphique ci-dessus). L'eau douce qui pénètre dans les estuaires positifs, étant moins dense que la saline d'eau, se dirige superficiellement vers la mer, se mélangeant avec l'eau marine qui se déplace du fond vers l'intérieur. C'est pourquoi les eaux les plus salées se trouvent sur le fond extérieur et les eaux de moindre salinité sur la surface intérieure. Lorsque l'évaporation dans l'estuaire est plus grande que l'entrée d'eau douce, un estuaire négatif se produit, car en augmentant la salinité et la densité due à l'évaporation, l'eau superficielle coule et se dirige vers la mer. Ce type d'estuaires ne se trouve que dans les tropiques.
Dans les estuaires positifs ou communs peuvent apparaître différents modèles de circulation. Lorsque les flux de la rivière sont beaucoup plus élevés que ceux de la marée, l'eau de surface maintient un flux permanent vers la mer. Dans ces cas, le gradient vertical de salinité est généralement violent, en gardant dans la partie inférieure la langue de l'eau salée marine jusqu'à l'intérieur de l'estuaire. Par conséquent, ces estuaires sont classés dans une catégorie très stratifiée ou avec des languettes salées. Certains fjords, en plus d'être très stratifiés, présentent un taux de renouvellement très faible dans les eaux de fond, puisque la barrière de roche sous-marine située dans la bouche (accumulation de pierres transportées par les glaciers) empêche la circulation de la marée.
Lorsque le flux vers l'intérieur de la marée est égal ou supérieur au débit de la rivière, des estuaires partiellement mélangés ou de stratification moyenne sont formés. Le mélange d'eau maritime-fluviale y est continu et partout dans l'estuaire, bien que la salinité des eaux superficielles soit inférieure à celle des fonds, l'eau douce ne se trouve qu'à l'intérieur de l'estuaire.
Dans des estuaires de grande largeur mais peu profonds, le gradient de salinité est horizontal et se forment des estuaires verticalement homogènes ou bien mélangés. Dans ces estuaires, par la force de Coriolis, le flux vers la mer dans l'hémisphère nord se produit par la droite et par la gauche et vice versa dans l'hémisphère sud.
En plus des facteurs mentionnés, la zone de circulation de l'estuaire peut varier en fonction du temps. Par exemple, ils peuvent passer d'être partiellement mélangés en forme de sec à être stratifiés en saison des pluies.
Sédiments
Les particules qui transportent les rivières et les mers, ainsi que celles provenant de l'érosion dans la marge de l'estuaire, peuvent s'accumuler dans l'estuaire en différents endroits et proportions, selon l'hydrodynamisme de chaque estuaire et de la géomorphologie du bassin.
Les fines particules d'argile transportées par la rivière ne sont sédimentées que dans les zones où le courant ralentit. Par conséquent, les sédiments les plus boueux apparaissent dans les eaux stagnantes qui se forment à la rencontre des courants fluviaux avec les courants de marée. Dans les zones où prédominent les courants de marée, des sédiments sableux propres apparaissent. Des lits de gravier ou de roche peuvent également apparaître dans des zones soumises à de forts flux de marée ou de rivière.
En général, dans les estuaires fluviaux dominent les sédiments boueux, tandis que dans les sous-marins prédominent les sables d'origine marine. Dans les estuaires équilibrés la complexité des sédiments est plus grande, prédominant le sable à l'extérieur et la boue à l'intérieur.
Les êtres vivants des estuaires
Comme cela a déjà été indiqué, les estuaires sont des zones de transition entre les rivières et les mers, il est donc évident que la variabilité saline, les très basses marées et la mobilité des sédiments, imposent un environnement difficile aux êtres qui s'y sont adaptés. La salinité délimite l'activité et la distribution de la colonne d'eau (organismes planctoniques et poissons) et des êtres de substrat dur. Pour les animaux vivant dans des sédiments mous, la salinité est peu importante, car la salinité dans l'eau interstitielle est plus stable. Dans ce cas, caractéristiques des sédiments (taille des particules, mobilité, exposition, etc.) sont les principaux agents.
En général, parmi les plantes et les animaux présents dans les estuaires se trouvent les organismes limnétiques, c'est-à-dire ceux de la rivière ou de l'eau douce, tandis que la plupart des organismes ne peuvent pas supporter une salinité supérieure à 5 °C et, s'ils apparaissent, ils apparaîtront uniquement à l'intérieur. Cependant, seules certaines espèces, les oligo-halins, peuvent rester dans les eaux avec une salinité supérieure à 5 °C, bien que leur développement optimal varie entre 0,5 °C et 5 °C. Le développement optimal des estuariens stricts ou véritables estuariens se concentre sur des saucisses de 5 à 18 ans et se situe au centre de l'estuaire.
Bien que la plupart soient capables de vivre dans les eaux marines, ils sont confrontés à des espèces marines. Le groupe d'espèces le plus abondant dans les estuaires est celui des organismes maritime-pluviaux. Ces espèces s'étendent généralement de la mer jusqu'au centre des estuaires et sont capables de rester dans les eaux de salinité de la 5ème édition.
Les organismes marins sténohalins, quant à eux, sont plus rares, ne paraissant qu'à l'extérieur et aux eaux supérieures à 25 ans. Outre ces catégories, les organismes migrants sont des membres importants de la communauté estuarienne. Ces animaux, principalement des poissons et des crustacés décapodes, sont des habitants intermittents, car en allant de la mer aux rivières ou des rivières à la fécondation, ils utilisent l'estuaire comme voie.
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