Dans les océans

Aspects chimiques

Avec en moyenne 1285 mg/l le magnésium est, après le sel et les chlorures, l’ion le plus présent dans l’eau de mer. Il représente en masse trois fois plus que le calcium à 420 mg/l.

Le magnésium est présent dans l’eau de mer sous forme d’ion Mg²⁺, avec deux charges positives, comme le calcium Ca²⁺. Ses ions sont libres, associés à environ 8 molécules d’eau. 10 % sont liés à d’autres molécules : sulfate MgSO₄, bicarbonate MgHCO₃⁺, carbonate MgCO₃, fluorure MgF, borate MgB(OH)₄⁺ et hydroxyde MgOH⁺. Ce taux est faible mais suffisant pour interagir dans de nombreuses réactions chimiques dans l’eau de mer.

C’est par exemple le cas avec le carbonate : lié ioniquement au magnésium il devient plus stable. Les précipitations sont ralenties et le il supporte des concentrations beaucoup plus élevées sans précipiter. Cet aspect est particulièrement intéressant dans le milieu réduit d’un aquarium, comme on le verra.

Aspects biologiques

La concentration de magnésium dans les organismes, les tissus, est à peu près proportionnelle à celle de l’eau de mer, indépendamment de ce que le squelette contient. On peut l’expliquer par l’importante disponibilité de cet élément dans l’eau de mer et la capacité des organismes à le concentrer.

Le magnésium est crucial pour de nombreuses fonctions biologiques :

• Calcification : elle représente l’essentiel du magnésium assimilé par les coraux hermatypiques. Il pénètre en lieu et place du calcium, sans que l’on sache si le corail maitrise cette substitution ou s’il la subit. On lui attribue le rôle du contrôle de la calcification en empêchant la précipitation rapide du carbonate de calcium.
  D’une manière générale chez tous les organismes calcificateurs, la quantité de magnésium qui pénètre dans les éléments bio minéralisés (squelettes, coquilles…) de carbonate de calcium est en relation avec le taux de magnésium de l’eau. Elle varie cependant selon les espèces suivant l’environnement et des facteurs biologiques. Par exemple la matrice organique du squelette en affecte la concentration lors de la calcification. On mesure de  0,05 % à 4,4 % de magnésium chez les coraux scléractiniaires, les gastéropodes (bénitiers…), les algues calcaires (corallines) et les crustacés.
• Régulation enzymatique : Le magnésium (Mg) joue un rôle crucial dans la régulation enzymatique des coraux. Il agit comme un cofacteur pour de nombreuses enzymes impliquées dans le métabolisme cellulaire. En particulier les enzymes qui catalysent des réactions impliquant l’ATP (adénosine triphosphate), la principale source d’énergie des cellules. Il stabilise les molécules d’ATP et permet leur utilisation efficace dans les processus énergétiques.
• Synthèse des pigments : Le magnésium est un composant de la chlorophylle dans les algues symbiotiques (zooxanthelles) vivant dans les tissus des coraux. Ces algues effectuent la photosynthèse et fournissent des nutriments essentiels aux coraux. Une carence en magnésium pourrait donc affecter la santé des zooxanthelles et, par conséquent, celle des coraux.
• Maintien de l’équilibre ionique : Le magnésium contribue à l’équilibre ionique et à l’osmolarité des cellules coralliennes. Il participe à la régulation des gradients de concentration d’autres ions, comme le calcium crucial pour la formation du squelette calcaire des coraux.

Le taux de magnésium dans l’eau de mer représente une réserve largement suffisante pour couvrir les besoins métaboliques quotidiens des coraux et autres organismes marins. Cette concentrations élevée permet aux coraux de calcifier efficacement et de maintenir leurs fonctions physiologiques essentielles sans être limités par la disponibilité de ces ions, assurant ainsi un environnement stable et propice à leur croissance et à leur santé.

En aquarium marin et récifal

Le magnésium limite la précipitation du calcium et des carbonates

La précipitation dans l’eau du calcium et carbonate en carbonate de calcium CaCO3 a pour effet de réduire la dureté carbonatée KH et avec elle le risque de voir le pH chuter à niveau inacceptable pour les métabolismes.

Pour mémoire, la précipitation du CaCO₃ dans l’eau de mer s’initie de plusieurs manières : dès que le calcium ou le carbonate dépasse son seuil de saturation ; quand le pH est élevé, le bicarbonate se convertit alors en carbonate, sa concentration augmente ; une élévation de température diminue la solubilité du CaCO₃ en plus de changer l’état du bicarbonate en carbonate. Une fois amorcée, cette précipitation se poursuit. Ceci, dans l’aquarium ou dans des zones localisées.

Pour l’expliquer succinctement… le magnésium, sous forme carbonate de magnésium Mg(CO₃) très facilement soluble et disponible, attiré par les ions carbonates déjà liés au calcium, inhibe la formation naissante de cristaux de CaCO3. Dans la couche superficielle saturée de carbonate de calcium et magnésium CaMg(CO₃)₂  ou dolomite, la nucléation de Ca et carbonates devient difficile. La réaction est ralentie à un niveau tel qu’il n’existe plus de risque de précipitation en aquarium.

Cet aspect prend une importance particulière dans le milieu confiné de l’aquarium où les dérives sont omniprésentes.

Les liaisons ioniques entre magnésium et carbonates, améliorent donc la stabilité de ce dernier. De manière considérable, le magnésium limite les risques de précipitation en même temps qu’il la ralentit. Ce faisant le magnésium permet de maintenir calcium et carbonates à une plus haute concentration. L’effet tampon pH s’accentue et permet de le maintenir le pH à niveau plus élevé 8,0 à 8,5 et de manière plus stable, notamment durant les fluctuations diurnes et nocturnes.

On le comprend, le magnésium a un impact important sur l’équilibre biologique et chimique de l’aquarium. dans l’aquarium, le maintien du taux dans une plage normale suffit largement aux besoins des réactions et des métabolismes. Des variations de l’ordre de 30 mg/l ne sont pas un problème et les différents apports permettent normalement de compenser les consommations. Il en va autrement quand on réduit les apports par des changements d’eau peu fréquents (supérieur à 6 mois). Un appauvrissement progressif s’installe et impose de supplémenter, comme on le verra.

Sources de magnésium dans les aquariums marins

• Sels synthétiques : les sels contiennent toujours du Mg. pour autant, leur dosage n’est pas le même : certains sont déficients quand d’autres dépassent le standard de l’eau de mer naturelle.
• Supplémentation Réacteur à calcaire RAC : Les différences de taux dans les sédiments expliquent les teneurs variables dans les substrats ARM sédimentaires utilisés.
  Il en est de même du carbonate de calcium synthétique (Cacialith, Korlith..) contenant des taux variables même si le taux est plus faible < 0,5 %. Les branches de coraux en RAC (fingers…) apportent egalement une part de Mg, au maximum 4 % de Mg du squelette dissout. Cet apport peut être suffisant, ou pas selon la densité et les espèces de calcificateurs du bac.
• Supplémentation Réacteur à hydroxyde RAH : présence dans certains hydroxydes de calcium utilisés dans les réacteurs à hydroxyde de calcium (RAH). La quantité réellement dissoute est variable.
• Suppléments de calcium synthétique : certains carbonates de calcium contiennent du magnésium, en quantité variable, au stade d’impuretés ou intentionnellement ajouté par les fabricants. Cet apport en quantité indéterminée peut convenir au bac, ou pas.
• Nourriture pour poissons : le magnésium est présent dans de nombreux aliments, à des concentrations parfois élevées, sans que ces apports aient un impact significatif.
• Supplémentations ciblées : les kits de supplémentations multi composants permettent des apports de manière hasardeuse; les apports spécifiques de l’élément Mg via certaines molécules permet de mieux répondre au besoin.

Consommations du magnésium dans l’aquarium

La principale consommation du magnésium relève de la coprécipitation avec le carbonate de calcium. Dans une moindre mesure l’hydroxyde de calcium, utilisé dans le réacteur à hydroxyde (RAH) peut former avec le magnésium, de l’hydroxyde de magnésium et du carbonate de magnésium pouvant précipiter à pH élevé en sortie du RAH. Le réacteur à calcaire conduit au même appauvrissement. Sur le long terme il se produit une carence si le RAH ou le RAC est utilisé comme seul moyen de supplémenter en CaCO₃, surtout si les changements d’eau sont éloignés.

Maintenir le magnésium en aquarium

Mesurer le magnésium

Les apports et la consommation de magnésium diffèrent d’un aquarium à l’autre. Même si l’observation renseigne déjà sur la situation,
il est indispensable d’en mesurer régulièrement le taux,
on l’a vu, pour assurer les métabolismes des animaux et pour le maintien des taux de calcium Ca et de carbonates KH. Compte tenu de son impact, il convient de toujours ajuster le magnésium à niveau avant celui du calcium.

Le commerce propose plusieurs tests colorimétriques (Tridacna, Salifert, Tropic marin, JBL, Seachem…). Afin d’éliminer les risques de lecture et d’interprétation, privilégier ceux qui donnent directement le taux de Mg en mg/l, plutôt que d’autres nécessitant un calcul à partir d’une mesure conjointe Ca-Mg et des conversions d’unités. Une analyse type ICP permet de connaitre la concentration de magnésium avec plus de précision.

Le taux acceptable se situe entre 1250 et 1350 mg/l sans jamais être en dessous de 1000 mg/l (risque de chute du Ca et KH) ni dépasser 1600 mg/l.

Viser la concentration naturelle de l’eau eau de mer 1285 ppm dans une plage de 1250 à 1350 ppm.

Ajuster le taux de magnésium

Le tableau précise les conditions et les risques d’une dérive ainsi que les actions à mener si besoin.

Préparation pour remonter ponctuellement le magnésium

On utilise une combinaison de sulfate de magnésium (MgSO₄) et de chlorure de magnésium (MgCl₂). Eviter les formes anhydres, instables, telles que le chlorure de magnésium anhydre (MgCl₂). parmi les formes hydratées, les plus facilement disponibles sont le sulfate de magnésium heptahydrate (MgSO₄7H₂O),
et le chlorure de magnésium hexahydrate (MgCl₂6H₂O). Utiliser des produits de qualité pharmaceutique, disponibles en pharmacie ou dans le commerce aquariophile (Tridacna…). L’association de sulfate et de chlorure est préférable, elle permet de ne pas perturber l’équilibre ionique de l’eau. Dans le tableau de dosages, privilégier les options 1 ou 2 plutôt que
3 à 6 données pour information..

Mode d’emploi

1. Choisir l’option de traitement.
2. Doser le poids des composants avec calculateur magnésium.
3. Diluer les poudres en remuant dans environ 4 fois le poids d’eau
   distillée, déionisée ou osmosée. Les deux produits
   sont facilement solubles, la dilution d’une quantité importante de
   chlorure de calcium provoquant un léger dégagement de chaleur
   utiliser un récipient qui ne ramolisse pas.
4. Incorporer dans le bac ou la décantation doucement de préférence
   en goutte à goutte dans une zone brassée
5. Ne pas dépasser la quantité pour remonter 20 mg/l par jour.
6. Conservation : la préparation est stable, conservée dans un récipient opaque et fermé. Il est préférable de préparer la
   quantité juste nécessaire.

Calculateur magnésium

Supplémenter régulièrement le magnésium

La quantité de magnésium à fournir dans un aquarium ne dépend pas de celle du calcium, mais des organismes hébergés en densité, espèces. Elle peut rester stable, décliner ou augmenter au fil du temps. Les test donnent la conduite à tenir pour supplémenter le magnésium consommé.

Plusieurs modes de supplémentation sont envisageable :

• Changements d’eau réguliers, de 15 jours à mensuels avec un sel correctement dosé. Les fluctuations entre deux apports sont acceptables.
• Changements d’eau étalés, de l’ordre de tous les 2 ou 3 mois : procéder à des rattrapages selon les conseils décrits auparavant.
• Changements d’eau très étalés, tous les ans, voire pas du tout : ce choix impose de réaliser régulièrement un bilan chimique via des analyses ICP, d’en déduire la consommation moyenne en mg/l/j. Le Calculateur de supplémentation permet de déterminer les doses et les solutions à préparer. Celles ci sont injectées quotidiennement et automatiquement par pompe doseuse.

En savoir plus

• Aquarium Chemistry: Magnesium In Reef Aquaria Randy Holmes-Farley, Advanced aquarist, 2003
• Aquarium Chemistry: Magnesium And Strontium In Limewater Randy Holmes-Farley, Advanced aquarist, 2003
• Magnésium dans l’aquarium récifal (Ernst Pawlowsky)
• Magnesium part I et Part
  II (Craig Bingman)
• Incorporation du magnésium dans les squelettes calcitiques des échinodermes et des éponges hypercalcifiées, Julie HERMANS, 07/2010.

Images liées:

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Les récifs coralliens 600000 km² sont le résultat du développement d’un animal (le corail) sur un support (une côte continentale, une île). Un polype se reproduit, trouve les conditions favorables à son épanouissement, se développe pour former un récif, un macro et microcosme en constante évolution. Pour comprendre cette fabuleuse histoire des récifs nous nous attarderons sur : Le corail, Le récif et enfin Les biotopes récifaux.

1. Le corail bâtisseur

Datation des récifs
La datation bien que controversée est basée sur les prélèvements de carottes au plus profond de la roche, aux limites du carbonate de calcium et sur une croissance moyenne évaluée autour de 8 mm/an. Les résultats doivent tenir compte de données plus aléatoires comme les évènements géologiques, les érosions, les tassements et les périodes de dormance ou la croissance est moindre. Ainsi selon ces paramètres, les évaluations pour l’île Eniwetok (Marshall) oscillent entre 280000 et 14000 ans ! En général les datations sur des récifs du Pacifique, donnent entre 6000 et 23000 ans ce qui correspond à la période de la dernière déglaciation et de remontée des eaux.

1.1. Les coraux

Les récifs coralliens, qui datent le plus souvent autour de 20000 ans, sont principalement issus de la croissance des coraux bâtisseurs : les coraux hermatypiques, constitués essentiellement des scléractiniaires (SPS et LPS) et dans une moindre mesure des coraux mous.

1.2. Constitution du corail

Les coraux sont formés de colonies de polypes enchâssés dans une structure calcaire qu’ils ne cessent de construire tout au long de leur vie.

1.3. Reproduction du corail

1.4. Modes de reproduction

Les Scléractiniaires ont une reproduction sexuée. Majoritairement hermaphrodites, une même colonie produit donc à la fois des gamètes mâles et femelles soit dans des polypes spécialisés ou alors dans le même polype. La fécondation est le plus souvent externe: les spermatozoïdes et les ovules sont libérés dans le milieu et les gamètes fusionnent plus tard pour former la larv,   la planula. Elle peut aussi être interne, les oeufs sont alors fécondés dans la cavité gastrique et la planula seule est finalement libérée.

Certaines espèces produisent des gamètes toute l’année, d’autres comme Acropora spp. pondent emasse sur un temps très court, quelques jours par an seulement et de manière synchrone. Les larves ciliées planulas, rosées et de formes elliptiques voyagent dans le plancton pendant quelques jours assurant la dissémination des espèces dans les océans et la conquête de nouveaux milieux. Elles tombent finalement sur le fond pour se fixer en s’étalant sur un substrat dur (rocheux ou madréporaire). Elles se métamorphosent enfin pour donner un polype qui élabore les différentes étape de sa structure calcaire.

Les Scléractiniaires se multiplient aussi de manière asexuée par :

• bourgeonnement : un polype latéral développe une nouvelle colonie
  fille qui se détachera de son propre poids commme chez Goniopora),
• formation de colonies satellites rattachées à la colonie mère,
• fragmentation accidentelle : un bris de la colonie peut continuer sa croissance
  et former une nouvelle colonie,
• siciparité : division axiale démarrant au niveau de la bouche
  et progressant vers le bas,
• expulsion de polype : le polype ira se fixer plus loin.

1.5. Stratégies de reproduction

Comme tous les coraux, les scléractiniaires déploient des stratégies pour survivre et se propager, il seront plutôt colonisateur ou compétiteur et même changer de stratégie selon l’environnement.

Les colonisateurs :

La propagation est principalement sexuée, le nombre de larves est important et si possible simultané pour accroître les chances de fécondation et de survie face aux prédateurs, comme sur la Grande Barrière Australienne ou la ponte à lieu dès 26°C le lendemain de la pleine lune, en octobre. Les colonies sont peu agressives, sont fragiles et ont une faible durée de vie

Les compétiteurs :

Ils se propagent essentiellement de façon asexuée, par fragmentation. Leur morphe et leur structure fragile facilitent la casse comme pour Acropora formosa. Ils donnent peu de larves, et sont plutôt agressifs. Il existe d’autres formes de compétition pour l’espace comme l’utilisation de filaments mésentériques ou de tentacules répulsives déployées si besoin et chargées de cellules urticantes les cnidoblastes, utilisation de signaux chimiques toxiques,

1.6. Croissance du corail

Grille titre

Coral Reefs – Marine Biology and Oceanography

Scott R. Santos – State University of New York at Buffalo)

Les polypes contiennent dans leurs tissus des algues unicellulaires, les zooxanthelles qui ont besoin de lumière pour la photosynthèse. Ces algues se développent en absorbant le dioxyde de carbone et autres composés azotés ou phosphorés libérés par les coraux (ou dissous dans l’eau) pour fabriquer en retour divers nutriments organiques (oxygène, sucres, acides aminés, peptides…) qui seront utilisée par le polype pour la croissance (calcification) de son squelette à base de carbonate de calcium (calcite ou aragonite). On parle de symbiose entre le corail et les zooxanthelles qui permet ainsi une calcification rapide, dix fois supérieure à celle des coraux démunis d’algues.

1.7. Expansion de la colonie

C’est la multiplication asexuée des polypes qui assure l’expansion de la colonie pour lui donner les formes diverses que l’on connait. La croissance de l’ordre du centimètre pour les espèces massives (Porites) peut atteindre une douzaine de centimètres par an pour certaines espèce à croissance rapide (Acropora).

1.8. Consolidation et croissance du massif corallien

Plongée au sein des coraux consolidés.

Photo : D. TOURNASSAT

Consolidation par endo-upwelling géothermique

La consolidation des récifs s’explique également par l' »endo-upwelling géothermique »: l’eau océanique profonde, froide et riche en nutriments pénètre la base du récif. Légèrement chauffée par le flux géothermique, elle s’élève par convection thermique jusqu’en haut de la structure poreuse. Arrivée dans la partie supérieure de l’édifice récifal, l’eau interstitielle subit une rapide baisse de pression qui entraîne un dégazage en CO2 et un déplacement de l’équilibre CO2/carbonate. Cette situation accélère la cimentation de l’édifice, en soudant entre eux les blocs coralliens détritiques et en augmente la longévité.

Le développement du corail se déroule en eaux peu profondes. En mourant les coraux laissent des squelettes calcaires formant une structure où se développent de nouveaux coraux. La structure monte par la couche supérieure la plus exposée à la lumière solaire. Les interstices des squelettes des coraux morts sont au fil du temps tassés, colmatés, cimentés par des algues calcaires qui constituent l’essentiel du substrat et des matériaux détritiques (foraminifères, mollusques, piquants d’oursins, débris coralliens) consolidant ainsi la masse sous jacente sur de grandes épaisseurs. Les parties les plus profondes s’enfoncent, cet affaissement ou un abaissement du niveau de la mer fait émerger la cime, l’érosion qui s’ensuit constitue une partie des sédiments utiles au développement de la végétation et de la vie terrestre.

2. Les récifs

2.1. Facteurs déterminants pour la croissance des coraux.

On le voit, nous sommes en présence d’un animal capable de se reproduire, croître, s’épandre. Faisons un petit récapitulatif des conditions propres à sa croissance.

2.2. Répartition des récifs

Carte des vents

Les conditions ci dessus sont réunies dans les zones tempérées subtropicales et équatoriale ou les Alizés réchauffent les courants de surface propices au développement du corail dans les 20 premiers mètres de profondeur.

Les planulae de coraux colonisent de préférence les côtes exposées au vent du fait des températures, des apports planctoniques et d’une meilleure oxygénation de l’eau. Ils disparaissent généralement des zones sous le vent. Les coraux se localisent principalement à l’ouest des océans.

2.3. Evolution des récifs

Les planulae errant au gré des courants doivent pour développer de nouveaux polypes s’accrocher sur une côte continentale ou une ile. Les conditions de développement du corail étant optimales, la croissance du récif est telle qu’elle influe en plusieurs étapes la géographie propre des îles coralliennes océaniques. Voyons les différentes phases de la formation des récifs.

A – Mouvements tectoniques

Le centre de la terre est formé d’un noyau de plus de 3400 km de diamètre. Sous des pressions énormes ce noyau est le siège de températures élevées. Autour de la graine centrale solide le noyau est sous forme liquide à plus de 3500 °C.
Le manteau de 2900 km d’épaisseur, recouvert d’une fine croûte terrestre de 12 à 70 km, est constitué d’un magma plastique qui a pour effet de faire flotter la croûte terrestre solide, moins dense et plus froide. Les grands écarts de températures, les différences de densité des matériaux, créent des mouvements de convection dans les magmas du manteau qui se répercutent sur la croûte terrestre.

La croûte terrestre s’écarte alors en plaques (l’accrétion) suivant un axe médian (le rift) qui se déplacent en mouvements gigantesques et extrèmement lents autour de la terre entrainant la création des montagnes et bassins océaniques. C’est la « dérive des continents » ou la « tectonique des plaques ». Sous les océans, les plaques glissent en s’écartant formant une « dorsale océanique » mais le plus souvent elles se rapprochent, la plaque océanique plus lourde s’enfonce dans le manteau supérieur, sous la plaque continentale (c’est la subduction) créant une fosse océanique. Lorsque la plaque avance au dessus d’un point chaudfixe, il en résulte la formation d’un arc insulaire constitué d’îles volcaniques (Iles Hawai).

Stade 0 – Naissance des îles volcaniques

Dans certaines conditions de pression et de température générées
soit par les mouvements tectoniques (au niveau des dorsales océaniques
et des zones de subduction) soit des points chauds issus des concentrations
locales de chaleur à grande profondeur, il se crée des cheminées
dans le manteau, par lesquelles le magma perce la surface pour donner naissance
aux iles volcaniques comme Tahiti, Hawaï ou la Réunion.

Stade 1 – Le récif frangeant

Durant la vie du volcan ou immédiatement après qu’il a cessé
son activité, les coraux viennent coloniser les fonds peu profonds et
construire tout autour de l’île une frange récifale, c’est le stade
initial, le récif frangeant. Le récif peut être séparé
de la terre par un chenal peu profond dû à la turbidité
excessive des eaux littorales ou l’apport d’eau douce côtière des
fleuves.

Stade 2 – Le récif barrière

Concernant les récifs barrière des îles océaniques, le déplacement latéral de la plaque entraine un abaissement progressif du volcan par rapport au niveau marin. Il existe également des barrières continentales comme La Grande Barrière australienne, dans ce cas le corail implanté lors de la période glacière soit plus de 100 m en dessous du niveau actuel a poursuivi sa croissance au rythme de la remontée des eaux lors du réchauffement climatique.

Les coraux les plus profonds périssent, leur squelette constitue les fondations du récif. Les coraux capables de maintenir un rythme de construction vertical suffisant pour suivre le rythme de l’abaissement ou de la montée des eaux, développent au large du littoral une large plate-forme insulaire : la barrière qui subit les assauts de la mer et protège la côte. En arrière du récif barrière qui progresse vers le large, se situe un lagon de largeur variable (jusqu’à plusieurs kilomètres) et profond de l’ordre de 10 à 70 m avant, parfois, un petit récif frangeant. Des petites îles coralliennes peuvent se former sur le récif. avec sa petite barrière récifale et son lagon.

Stade 3 – L’atoll

Avec la poursuite de l’abaissement de la plaque océanique, le sommet du volcan en vient à être totalement submergé. La construction verticale de la marge récifale constituée de sables ou les cocotiers dominent et des débris coralliens accumulés par les vagues forme un anneau émergeant de quelques mètres, avec au centre le fameux lagon bleu dont la profondeur très variable en général quelques dizaines de mètres peut approcher la centaine de mètres. L’île peut être continue totalement fermée, le lagon est parfois même comblé ou au contraire l’atoll est ouvert et communique avec l’océan par des passes à fort courant de marée.

Il existe des atolls dits « de faro » atolls circulaires autour d’un autre atoll, surtout dans l’Océan Indien, notamment aux Maldives.

Les bancs récifaux

Le banc récifal ou récifs plates-formes est un édifice corallien construit sur un haut fond en pleine mer, contrairement aux précédents types de récifs, ils ne sont adossés à aucun rivage. Les sédiments accumulés par les vagues sur le récif permettent la formation de petites îles coralliennes, les « cayes » à fleur d’eau véritables pièges pour la navigation.

3. Les biotopes récifaux

3.1. Structure générale d’un récif

L’implantation des colonies dépend des zones géographiques, des conditions locales, de leur caractère colonisateur (reproducteur) ou compétiteur, de la capacité des larves à s’implanter, leur aptitude à s’adapter au milieu ou de leur spécialisation mais également de ce que leur propose le milieu, par exemple les facteurs chimiques, la température, la circulation de l’eau. Ainsi les récifs Caraïbes présentent des différences avec les récifs du Pacifique ou ceux de Mer rouge.

Mais de tous les facteurs, la zonation récifale est l’un des plus importants. En effet chaque récif peut se décomposer en plusieurs zones propres à accueillir certains organismes. La succession de ces zones peut varier, voici un schéma classique.

Logiciel de CAO Solidworks

3.2. Zonations récifales

La population varie localement selon qu’il s’agit de récifs frangeants ou barrière, océaniques ou continentaux, en présence ou non d’alluvions terrestres ou encore si le récif est « au vent » ou « sous le vent ».

Zonation du récif

Zone	Environnement	Intensité lumineuse	Hydro- dynamique	Sédimentation	Population corallienne (Indo-Pacifique)
Lagon	15 à 60 m Alternance d’ilots, pâtés, pinacles. herbiers, sable, sédiments	Forte à faible	Energie faible à modérée, flux laminaires de marée	Plus ou moins importante, terreuse à l’approche des côtes.	Globalement hétérogène, constructions peu massives, espèces fragiles : Acroporafinement branchus Astreopora, Halomitra, Echinophyllia, Pectinia, Turbinaria, Pocillopora, Seriatopora, Faviidae, Pavona, Pachyseris, Goniopora, Alveopora, Symphyllia, Plerogyra, Goniastrea Sur fonds calmes sédimentés : Seriatopora hystrix, Acrhelia, Euphyllia, Catalaphyllia, Trachyphyllia geoffroyi, Turbinaria, Madracis, Fungiidae, Leptoseris, Cycloseris, Heteropsammia, Caulastrea, Echinopora, Echinophyllia, Mycedium, Pectinia, Dendrophyllia, Heteropsammia, Turbinaria crater, Heterocyathus, Montipora, et coraux mous : Heliopora, Sarcophyton, Lobophytom, Sinularia, Zoanthaires, Corallimorphaires, Alcyonaires…
Pente interne	2 à 15 m Faible déclivité	Forte, diminue avec la profondeur	Flux cisaillants réduits	Gros débris, blocs, légers sédiments	En général : Pâtés avec colonies importantes de Porites, Acropora, Stylophora, Montipora, Cyphastraea… Dans les zones calmes : Hydnophora rigida, Galaxea, Merulina, Tubastrea, Leptastrea, Lobophyllia, Symphyllia, Desmophyllum, Dendrophyllia…
Platier	0 à 1 m Plateau horizontal parfois exondé soumis aux tempêtes	Intense	Flux turbulents à cisaillants	Nulle à faible	Au centre du platier : colonies éparses aux formes massives ou encroûtantes Platygyra, Acropora (humilis, abrotanoides, millepora, robusta, rotumata , variabilis,..), Favia, Favite, Stylophora palmata, Pocillopora damicornis et espèces supportant l’exondation Porites, Montipora , Goniastrea Vers l’intérieur : peu de coraux
Crête récifale	0.5 à 2 mForte densité de coraux et algues rouges calcaires Exposé aux plus basses mers	Intense	Flux turbulents à cisaillants > 40 cm/s ou ondulatoires	Nulle	Au sommet : formes trapues, colonies massives, encroûtantes et robustes Faviidés (Favia, Favites), Montipora, Montastrea, Platygyra, Leptoria, Goniastrea, Acropora branchues à branches courtes (humilis, abrotanoïdes, intermedia, palifera, hyacinthus, cytherea, digitifera, loripes, gemmifera); Hydnophora, Porites, Turbinaria, Pocillopora (damicornis, verrucosa), Dans les cavités : petites colonies à branches épaisses Acropora, Pocillopora, Montipora, Millepora. Octocoralliaires :Lobophytom, Sarcophyton, Sinularia, Palythoa
Pente externe	2 à 20 m et plus Forte déclivité. Succession de terrasses escarpées, éperons et sillons. Nombreux coraux et algues calcaires. L’activité corallienne est maximale avec un éclairage fort et une hydrodynamique modérée, inexistante vers 60 m	Forte à faible	En surface : Flux turbulents 40 cm/s et ondulatoiresAu fond : Flux laminaires faibles 10 cm/s	Faible	Partie haute 2-5 m : espèces massives petites Faviidae et formes tabulaires et branchues Acropora (florida, spendida, clathrata, hyacinthus, cytherea), Pocillopora damicornis, Stylophora Partie intermédiaire 5-10 m : colonies tabulaires d’Acropora (abrotanoïdes, clathrata, hyacinthus, cytherea, efflorescens, symplex), Acropora (squamosa, haimei, aculeus, subglabra, digitifera, isopora, suharsonoi), Coscinarea, Platygyra, Diploastrea, Pavona, Mycedium, Pachyseris, Lobophyllia, Echinopora, Pectinia, Montipora foliosa. Partie basse 8-20 m : Formes massives Porites (cylindrica, dannae), Platygyra, Favia, Favites, Leptoria, Leptastrea, Cyphastrea, Gardineroseris, Goniastrea, Montastrea, Leptastrea, Cyphastrea. Coraux branchus verticaux et digités Acropora (formosa, palifera, muricata), Stylophora pistillata, Pocillopora danae, Seriatopora. formes plateaux ou foliacées Turbinaria (peltata, reniformis), Echinopora (lamellosa, gemmacea), Montipora (capricornis, foliosa),Acanthastrea, Pavona, Astreaopora, Pachyseris,, Leptoseris, Oxypora, Mycedium, Merulina, LPS et formes libres ou ahermatypiques Hydnophora, Pectinia, Fungia, Galaxea, Lobophyllia, Caulastrea, Symphyllia, Parascolymia, Pectinia, Goniopora, Alveopora,Tubastrea Octocoralliaires répartis sur la pente : Palythoa, Lemnalia, Lobophytom, Nephtea, Sarcophyton, Sinularia, Xenia, gorgones…
Bas du récif	+ 20 m Pente modérée, plaine sédimentaire, sableuse	Faible	Flux laminaires lents	Forte	Coraux durs mobiles : Fungia, Herpolitha, Trachyphyllia geoffroyi, Heteropsammia, Heterocyathus, Cycloseris, Formes sessiles, fragiles, en recherche de lumière verticales ou en larges en lames horizontales : Seriatopora, Pocillopora damicornis, Montipora, Plesiastrea, Galaxea, Pachyseris, Acanthastrea, Leptoseris, Echinophyllia, Dendrophyllia. Balanophyllia, Merulina,Mycedium… Echinopora, porites, Turbinaria Coraux azooxanthellés :Dendronephthya, Pennatulaires, tubastrea, Stylaster
Passes	jusqu’à 50 m Fond meuble, sableux, vaseux	Moyenne	Flux laminaires de marées importants 70 cm/s	Faible	Au fond : Favidés (Cycloseris, Diaseris) Sur bords latéraux : Organismes souples, solidement fixés Gorgones, Dendronephthya, Clavularia
Baies	jusqu’à 30 m Fonds turbides, meubles, sableux, vaseux.	Réduite	Faible (compensée par phyto et zoo)	Moyenne à forte	Peu de coraux vivants Porites, Leptastraea, Alveopora, Trachyphyllia, Turbinaria, Fungidae. Parfois l’apport de nutriments favorables au développement de plancton et zooplancton compense la faible luminosité.

3.3. Ecomorphe des coraux

3.3.1. Ecomorphe environnemental

Les morphes des coraux dépendent de la zonation récifale, ainsi les colonies d’une même espèce vivant dans différents biotopes peuvent adapter leur morphologie à l’écosystème environnant comme par exemple Pocillopora qui occupe aussi bien la zone brassées des brisants en surface que les eaux calmes et profondes jusqu’à 40 m, ou bien Turbinaria reniformis qui adopte un forme foliacée dans le lagon et plus turbinée sur la pente externe. L’exposition aux conditions variant ne serait ce la croissance des espèces limitrophes, une même colonie peut également changer de morpholgie au cours de sa croissance. Ainsi une situation peut être la vision à un instant précis mais en cours d’évolution, aussi la prudence s’impose dans l’interprétation des données.

Voici quelques bases permettant de s’y retrouver.

Morphologie selon l’écosystème

Morphologie des colonies	Exemple	Morphologie – Ecosystème	Prof.	Brassage	Eclair.	Turbid.
Encroûtante		Les lames enveloppent le substrat et y adhèrent fermement, dans les zones battues par les vagues. Elle peut présenter des pousses columnaires dans les eaux plus calmes.	*	***** turbulent	*****	*
Digitée à rameaux courts, (Acropora humilis)		Les branches fortes radiales améliorent la résistance aux vagues fortes. Les petits polypes résistent aux flux puissants.	*	***** turbulent	*****	*
Massive de taille moyenne qq. décimètres (Favia),		Les colonies épaisses et globuleuses de taille moyenne présentent peu de prise aux fortes vagues dans les faibles profondeurs bien brassées.	**	**** turbulent	*****	*
Buissonnante prostrée (A. abrotanoïdes),		Les branches massives entremêlées ou soudées, replieés vers le sol, cassent le courant des zones légèrement agitées par la houle.	***	*** laminaire	****	**
Arborescente (A. formosa),		Branches de grande taille et épaisses dressées en forme d’arbre, en recherche de lumière multidirectionnelle dans les zones moyennement brassées.	****	*** laminaire	***	***
Tabulaire (A. cytherea).		Forment des tables horizontales permettant de capter la lumière diffuse et les particules des zones calmes profondes.	****	*** laminaire	***	***
Laminaire (Montipora foliosa).		Forme de lames ou plaques horizontales à plusieurs étages. (A. cytherea, Pachyseris, ), particules des zones calmes en profondeur.	****	*** laminaire	***	***
Buisonnante fragile (A. subglabra).		Structures à branches fragiles, fines, entremêlées, serrées (peu poreuses) de zones calmes ou protégées, élancées à la recherche de lumière.	*****	*** laminaire	***	***
Columnaire avec colonnes ascendantes (Porites) ou Massive de grande taille (mètre) (Porites lutea)		Forme d’eaux calmes profondes. Le faible courant oxygène de façon égale les polypes qui s’exposent à une lumière diffuse, les sédiments sont facilement évacués	*****	* laminaire	***	***
Foliacée (Turbinaria sp)		En feuilles ou lames fines plutôt verticales et plus ou moins entrelacées et spiralées, (Turbinaria reiniformis, Montipora foliosa, Pavona, Echinopora). C’est une forme éclairée progressant par la tranche verticalement et évitant la sédimentation des zones abritées ou moyennement brassées. La présence de courants turbulents contribue au nettoyage interne.	**	*** peu turbulant	****	***
Turbinée (Turbinaria sp)		En entonnnoir évitant l’accumulation des sédiments des zones peu agitées, légèrement éclairées.	****	*** laminaire	***	***
Libre (Fungia sp.)		Colonies ou polypes solitaires simplement posés sur un substrat dur ou meuble (vase, sable…) , dans des eaux calmes, turbides pour les formes charnues (Cynaria, lobophylia) et dans les courants moyen pour les polypes moins développés (Fungia, Trachyphyllia, Goniopora)	*** à ****	*** laminaire	***	****
Gros polypes (Plerogyra)		Polypes fragiles, gonflés permettant de mieux capter la lumière, et d’expulser les particules de sédiments des eaux calmes et chargées.	****	** laminaire	***	****
Grands polypes mobiles (Goniopora)		Adaptés pour attraper le plancton dans les courants faibles <10 cm/s.	****	** laminaire	**	***
Coraux mous élancés (Dendronephthya)		Le gonflement et le faible mouvement du corail assure l’oxygénation et l’exposition à la lumière ou au plancton des polypes.	****	*** laminaire	* à ***	***
Coraux mous encroutant (zoanthus)		Zones variables, l’étendue des conditions favorables à leur développement est limitée.	**	**** laminaire	***	****

3.3.2. Ecomorphe hydrodynamique

Les colonies branchues se définissent d’après des notions propres qui renseignent sur leur positionnement et leur taille maximale au delà de laquelle la vitesse de l’eau interne est limitée et la croissance impossible.

• La porosité, c’est la proportion d’espace libre entre les branches. Les colonies poreuses, peu denses, pemettent le passage de l’eau plus facilement à coeur, facilitant l’oxygénation et l’apport de nourriture aux polypes internes.
• Le diamètre des branches relativement à la colonie. Les branches isolées et épaisses favorisent le passage des flux.
• La régularité dans l’alignement des branche favorise les écoulements d’eau.

Ainsi, les structures buissonnantes, peu poreuses de branches fines entremêlées occupent lez zones de faible énergie à courants laminaires parfois puissants, les formes arborescentes à branches épaisses s’exposentaux fortes houles et les colonies poreuses à branches épaisses supportent le brassage vigoureux des vagues.

4. Le récif… et la planète

Si le récif nous parait, à nous récifalistes et de façon égoïste, vital pour le développement de nos poissons et coraux, il abrite aussi un million d’espèces vivantes interdépendantes végétales ou animales qui sans lui ne pourraient survivre. Maillon essentiel de la chaîne alimentaire, il est indispensable à la vie sous-marine.

On l’a vu, cet écosystème dépend de phénomènes naturels antagonistes de construction et de destruction, mais il subit surtout maintenant les agressions humaines : pollution lié à l’activité humaine côtière (c’est le principal facteur), pêche, déforestation, tourisme, réchauffement climatique…).

• 10 % des récifs coralliens de la Planète sont morts.
• 30 % d’entre eux sont d’ores et déjà condamnés.
• 60 % sont menacés de disparaître dans les années à venir

Un récif a mis plusieurs millions d’années pour s’implanter

A nous récifalistes de pratiquer une aquariophilie responsable permettant d’économiser au mieux les ressource de ce milieu si précieux par le bouturage, reproduction, connaissance des animaux, accueil, conditions de maintenance.

En savoir plus

• Base de Connaissances sur les Coraux des Mascareignes
• Les coraux de la Nouvelle Calédonie – CRISP
• Définition et répartition des récifs coralliens – IRD
• Agression du corail ou comment le placer dans nos bacs – Nanozine n°21
• Aquariums récifaux écotypiques – Reef magazine n°04/2006
• Morphologie pratique des madrépores – ZebrasO’mag n°04/2008
• La diversité des modes de reproduction chez les coraux – Mehdi ADJEROUD

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1. Salinité des océans

La salinité représente le taux de sels dissous dans l’eau. Elle s’exprimait en g/kg (gramme
de chlorure de sodium NaCl par kilogramme d’eau) ou en parties pour mille (‰) ou encore en en psu (practical salinity unit). Face à la difficulté de mesurer la teneur des sels en laboratoire, elle représente maintenant le rapport entre la conductivité électrique de l’échantillon d’eau de mer et celle d’une solution de chlorure de potassium (KCl) de référence. On évoque alors la salinité pratique de symbole S, une mesure sans unité (ex. S=35).

La composition chimique de l’eau de mer est identique dans tous les océans du monde, seule la quantité de sel varie et dans une moindre mesure quelques éléments. Elle Indépendante de la température.

La salinité moyenne des océans et des mers non fermées est S35. Elle diffère selon les régions : plus élevée dans les zones tropicales à fort taux d’évaporation et plus faible dans les zones subpolaires où les précipitations sont plus intenses

L’illustration montre une salinité de surface plus forte dans l’Atlantique Nord que dans le Pacifique Nord, résultant d’un transfert de vapeur d’eau de l’Atlantique vers le Pacifique. Ainsi, avec la température, elle contribue aux grands flux océaniques et influe sur le climat de la planète. Les variations de salinité s’expliquent également par la configuration des mers plus ou moins fermées, la profondeur ou plus localement par la proximité des estuaires.

2. Salinité dans l’aquarium

La concentration du sel est un paramètre particulièrement important puisqu’il conditionne indirectement le taux de tous les composants de l’eau : calcium, magnésium, carbonates etc. Elle doit donc être en relation avec l’écosystème reproduit, proche de S35 pour un aquarium tropical.

L’aquariophile marin doit maintenir la salinité de son eau avec le minimum de variations et jamais brutales. Outre les vérifications régulières qui peuvent conduire à des ajustements ponctuels, l’aquarium dispose d’une régulation automatique du niveau (osmolateur) permettant de compenser l’évaporation d’eau pure.

2.1. Métabolismes

La salinité influe sur le métabolisme des animaux. Trop élevée ou trop faible elle stresse l’ensemble des habitants. Invertébrés et vertébrés sont plus ou moins sensibles aux écarts, ils tolèrent de l’ordre de S30 à S38, en évitant les variations brusques.

2.2. Bioindicateurs

Une forte dérive se traduit par la réduction de la croissance des coraux, la perte de couleur, des polypes rétractés et des octocoralliaires contractés.

2.3. Ajuster la salinité

Trop forte : compléter par de l’eau moins saline voire de l’eau osmosée.

Trop faible : ajouter progressivement de l’eau saturée en sel éventuellement par osmolation. Une forte concentration s’obtient dans une eau continuellement brassée et légèrement réchauffée.

3. Mesure de la salinité

La salinité est couramment évaluée par la mesure de sa densité, de sa conductivité (parfois traduite en taux de solides dissous : TDS) et de sa réfraction. Ces caractéristiques, dont certaines dépendent d’autres paramètres environnementaux (température, pression…), sont reliées entre elles. Le tableau et les courbes qui suivent en sont une représentation simplifiée dans des conditions normales de température à pression atmosphérique.

Relation entre salinité, densité et conductivité

4. Moyens de mesures

La salinité étant étant une caractéristique essentielle de l’eau, on la mesure en exploitant certaines caractéristiques de l’eau avec des équipement adaptés à l’aquariophilie marine, fiables et étalonnés :

• Densité : hydromètre, aréomètre, densimètre
• Réfraction : réfractomètre
• Conductivité : conductimètre
• Taux de solides dissous (TDS) : conductimètre, TDSmètre.

En savoir plus

• Propriétés physiques du milieu marin Cours de l’Institut des Sciences de l’Ingénieur de Toulon et du Var
• IES80 : équation d’état de l’eau de mer
• Algorithms for computation of fundamental properties of seawater UNESCO Technical paper in marine science

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