Variability in benthic oxygen fluxes during the winter-spring transition in coastal sediments: an estimation by in situ micro-electrodes and laboratory mini-electrodes

Variabilité des flux benthique d'oxygène pendant la transition hiver-printemps dans les sédiments côtiers : estimation par micro-électrodes in situ et par mini-électrodes au laboratoire

Bruno Lansard (1, 2) , Christophe Rabouille (1, 2) , Delphine Massias (3)

1 LSCE - Laboratoire des Sciences du Climat et de l'Environnement [Gif-sur-Yvette]
2 OCEANIS - Océan et Interfaces
3 COM - Centre d'océanologie de Marseille

Two expeditions were achieved at the winter-spring transition in the Golfe de Fos (Mediterranean Sea) at a site situated at 21 m depth. An in situ autonomous oxygen profiler and laboratory oxygen mini-electrodes were used to measure the oxygen distribution in the sediments and calculate the diffusive oxygen fluxes. Clearer waters during the second expedition promoted a rapid shift from a net heterotrophic environment to a photosynthesis-dominated sediment. The diffusive exchange fluxes of oxygen through the sediment-water interface varied from an average consumption of 5.3 mmol m-2 d-1 (February) to a net production of 12 mmol m-2 d-1 (March). At both periods, a large spatial heterogeneity was recorded by the different electrodes, with a larger difference between oxygen profiles when photosynthesis was active. This is probably indicative of a coupling between photosynthesis and respiration in hot spots located close to the photosynthetic organisms. The comparison between in situ micro-electrode profiles and laboratory mini-electrode measurements revealed a good agreement when respiration was dominant, but photosynthetic activity was not detected by the laboratory mini-electrode profiles.

Deux campagnes ont été effectuées lors de la transition entre l'hiver et le printemps dans le golfe de Fos (mer Méditerranée) à un site situé à 21 mètres de profondeur. Un profileur benthique autonome et des mini-electrodes de laboratoire ont été utilisés pour mesurer la distribution d'oxygène dans les sédiments et calculer les flux diffusifs d'oxygène. Lors de la seconde campagne, la présence d'eau moins turbide a entraîné un changement rapide passant d'un environnement dominé par l'hétérotrophie à un environnement où la photosynthèse est le processus le plus actif. Les flux d'échanges d'oxygène à l'interface eau-sédiment varient d'une consommation nette de 5.3 mmol m-2 d-1 (février) à une production nette de 12 mmol m-2 d-1 (mars). A chaque période, une grande hétérogénéité spatiale est enregistrée par les différentes électrodes; des différences plus importantes sont notées quand la photosynthèse est active. Ceci indique probablement un couplage entre photosynthèse et respiration dans des « points chauds » situés à proximité des organismes photosynthétiques. La comparaison entre les mesures effectuées par micro-électrodes in situ et par mini-électrodes de laboratoire montrent un bon accord dans des conditions où la respiration est dominante, mais la photosynthèse n'est pas detectée sur les profils des mini-électrodes de laboratoire.

Mots clés: In situ micro-electrodes; Oxygen; Coastal sediment; Carbon cycle; Biogeochemistry

Mots clés: Sédiment côtier; Oxygène; Micro-électrodes in situ; Biogéochimie; Cycle du carbone

Domaines: Océan, Atmosphère; Interfaces continentales, environnement; Géochimie

Bruno Lansard, Christophe Rabouille, Delphine Massias. Variability in benthic oxygen fluxes during the winter-spring transition in coastal sediments: an estimation by in situ micro-electrodes and laboratory mini-electrodes. Oceanologica Acta, 2003, 26 (3), pp.269-279. ⟨10.1016/S0399-1784(03)00013-6⟩. ⟨hal-02880747⟩