IV- Une véritable forêt-filtre

Un filtre pour les eaux polluées

En véritable filtre naturel pour l'eau, les mangroves sont capables de purifier l'eau par un système complexe biologique et chimique : c'est ce qu'on appelle la bioremédiation. Les mangroves absorbent alors les nutriments en excès dans l'eau comme les composés azotés par le biais de leurs racines, et ces nutriments sont alors stockés dans les racines et les feuilles. Elles peuvent aussi dégrader les phosphates dans les sédiments pour les rendre disponibles aux autres plantes.

Dans le cas des métaux lourds comme le cuivre et le zinc présents dans l'eau et qui ne peuvent pas être dégradés naturellement, ceux-ci sont piégés dans les racines ou séquestrés dans la vase. Cela permet aux métaux de s'accumuler en restant isolés des autres organismes vivants pour lesquels ils peuvent être toxiques.

La concentration de la salinité

Les mangroves sont des écosystèmes évoluant dans des eaux saumâtres, c'est-à-dire qui ont une teneur en sels inférieure à celle de l'eau de mer (30 à 40g de sels par litres contre 10 à 20g/L pour l'eau saumâtre).

Les palétuviers font partie des rares espèces d'arbres halophiles (qui sont adaptés aux milieux ayant une forte teneur en sels). En effet, les Rhizophora peuvent supporter les eaux ayant une teneur en sels de 60 à 65g/L tandis que les Avicennia vont au delà et supportent jusqu'a 90g/L de sels.

Pour pouvoir s'adapter à ces milieux riches en sels, les palétuviers ont développé une technique de filtration de l'eau : l'exclusion. Les racines de ces palétuviers agissent comme un filtre par le biais des parois des cellules racinaires qui refoulent les sels. De ce fait, au fur et à mesure que l'eau avance dans la racine, il y a une baisse de la salinité telle que la concentration en sels est 100x moins importante que dans l'eau où baignent les racines. En complément de la filtration racinaire qui refoule la majorité du sel chez les Rhizophora et 30 à 90% du sel chez les Avicennia, la quantité restante de sel sera sécrétée sous formes de cristaux à la surface de certaines feuilles qui seront ensuite "sacrifiées" par l'arbre.

Expérience de mesure de la salinité de l'eau avec et sans mangrove

Nous avons émis l'hypothèse que si les palétuvier rejettent le sel de l'eau qu'ils absorbent, alors la salinité de l'eau au pied des racines des palétuviers sera plus élevée que celle de l'eau au milieu de la lagune. Pour déterminer la salinité de l'eau, nous avons étudié leur conductivité σ en mS/cm. (Nous avons limité notre définition de la salinité à la présence d'ions chlorure et d'ions sodium, qui sont les principaux composants du sel de mer)

MATERIEL

- sonde de conductivité

- fiole jaugée de 100mL

- pipette de 20mL

- béchers de 100mL

- eau distillée

- sel de mer (NaCl)

- échantillon d'eau de la lagune prélevé au pied des racines d'un palétuvier

- échantillon d'eau prélevé au milieu de la lagune

PROTOCOLE

Nous avons réalisé 6 solutions salées nommées de S1 à S6 pour former une échelle de référence. Pour cela, nous avons versé 100mL d'eau distillée dans chacun des 6 béchers puis nous avons versé une quantité précise de sel dans chacun des béchers (1g, 1.5g, 2g, 2.5g, 3g et 4g) pour arriver aux concentrations voulues :

S1 : 10g/L de sel

S2 : 15g/L de sel

S3 : 20g/L de sel

S4 : 25g/L de sel

S5 : 30g/L de sel

S6 : 40g/L de sel

Ensuite, nous avons dilué ces solutions 5 fois afin de pouvoir mesurer leur conductivité avec la sonde qui possède un seuil maximal ( σ=20mS/cm). Pour cela, nous avons prélevé 20mL de chaque solution que nous avons ensuite versé dans 6 autres béchers. Après cela, nous avons versé dans chaque bécher 80mL d'eau distillée que nous avons mesuré avec la fiole jaugée de 100mL. Nous avons également rajouté deux solutions: SL (100mL) qui est constituée d'eau du milieu de la lagune diluée 5 fois dans de l'eau distillée et SM (100mL) qui est constituée d'eau prélevée au pied des racines des palétuviers diluée 5 fois dans de l'eau distillée.

Les 8 solutions diluées préparées

Nous avons alors mesuré la conductivité de chacune de ces 8 solutions à l'aide de la sonde de conductivité.

Mesure de la conductivité de SL

Mesure de la conductivité de SM

Puis, nous avons multiplié toutes ces valeurs par 5 pour revenir aux valeurs initiales avant la dilution.

A l'aide du logiciel Regressi, nous avons représenté le dosage par étalonnage de conductimétrie sous forme d'un graphique de la conductivité en fonction de la concentration en sel. Nous sommes alors arrivés à une fonction linéaire de la forme σ = a.C (avec a = 2,1)

Cette fonction respecte la loi de Kohlrausch qui établit que la conductivité d'une solution salée et la concentration en ce sel sont proportionnelles.

Ainsi, grâce à ce graphique, nous pouvons associer 31,85 en ordonnée avec 14,86 en abcisse, et 36,63 en ordonnée avec 17,36 en abcisse.

Ainsi, nous pouvons affirmer que la solution SL prélevée au milieu de la lagune contient environ 14,86g/L de sel et que la solution SM prélevée au pied des racines des palétuviers contient environ 17,36g/L de sel. L'eau au pied des palétuviers contient plus de sel que l'eau au milieu de la lagune donc notre hypothèse est vérifiée.