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Généralités
Si
le plateau continental de la Guyane, du fait de sa très faible
déclivité, est relativement étendu au large (l'isobathe
200m est située en moyenne à 150 km de la côte), le
talus continental est particulièrement abrupt et crée une
transition très nette entre les domaines côtier et hauturier.
Les
côtes de la Guyane, entre les fleuves Oyapock à l'Est (frontière
avec le Brésil) et Maroni à l'Ouest (frontière
avec le Suriname), s'étendent sur 378 km. Elles sont caractérisées
par une dynamique hydro-sédimentaire hyper-active résultant
d'un équilibre transitoire de divers processus qui interviennent
selon des échelles de temps et d'espace multiples. Ces dynamiques
concernent l'ensemble des côtes du plateau continental des Guyanes
(nord-est du Brésil, Guyane, Suriname, Guyana, Venezuela) et
leur confèrent une grande unité au plan sédimentaire,
géomorphologique et écologique.
Compte
tenu de leur rôle structurant majeur et de leur implication multiple
(en particulier climatologique, courantologique et sédimentologique),
deux facteurs apparaissent essentiels: la proximité de l'équateur
et de l'embouchure de l'Amazone. En effet, compte tenu de la direction
des courants océaniques de surface et de la situation géographique
de la Guyane, au Nord-Ouest de l'embouchure de l'Amazone, ses côtes
sont périodiquement sous l'influence des apports en eau et en
sédiment de l'Amazone (Photo
1).
Distribution en mer de la charge sédimentaire de l'Amazone
L'Amazone,
d'une longueur supérieure à 6400 km, draine un bassin
versant de plus de 7 millions de km2 et contribue respectivement à
18% et 10% des apports en eau douce (débit moyen: 1,8.105 m3.s-1)
et en sédiment (12.108t/an) aux océans mondiaux. Les débits
de l'Amazone présentent de faibles variations saisonnières.
Au cours de la période d'étiage, d'octobre à novembre,
les débits représentent approximativement de 25 à
50% des débits de crue (2,3 105 m3.s-1 de mai à juin).
Au
cours de l'année, les apports sédimentaires varient d'un
facteur 6 entre les périodes de décharge minimale et maximale
(de 4 à 6.106.j-1) qui précède de 2 à 3
mois le pic de crue. Ces apports sont essentiellement constituées
d'argiles (les sables représentent moins de 5% des particules),
principalement issues de l'érosion des sols des Andes, avec des
apports secondaires hérités du bas-bassin amazonien. Les
suspensions de l'Amazone, dont les concentrations sont supérieures
à 100 mg.l-1 sont associées à des charges particulaires
organiques dont les apports sont estimés à 63.106 t/an.
L'essentiel (94%) de cette matière organique, correspondant à
des débris végétaux issus du continent, est minéralisée
au sein et à proximité de l'estuaire. Cette perte contribue
à la disparition de 4 à 6% de la charge particulaire totale.
La
moitié de la charge particulaire de l'Amazone sédimente
à proximité du delta de l'Amazone (6,3±2,0.108t)
et moins de 5% sont directement exportés vers le large. La fraction
restante est entraînée par les courants océaniques,
vers le Nord-Ouest, sous la forme de suspensions (1,5.108t) et, à
partir du Cabo Cassipore (Etat de l'Amapa, Brésil), au sein de
masses turbides dont la consistance est intermédiaire entre une
suspension et un sédiment déposé (1,0.108t). Dénommées
bancs de vase, ces zones d'accumulation de vase fluide sont obliques
par rapport à la ligne de rivage, et de forme convexe et asymétrique
(Photo 2). Ils mesurent jusqu'à
5m de haut, 50 à 60 km de long et de 10 à 20 km de large;
leur limite vers le large se situe vers les fonds de -15m, et ils représentent
une masse globale estimée à 108t.
Les
bancs sont séparés par des zones d'interbanc, plus profondes.
A la côte, les profondeurs respectives en situation d'interbanc
et de banc de vase sont de 3m et 1m et 10 km au large, de 8m et 4m.
Le sédiment des interbancs est de même nature granulométrique
et minéralogique que celui des bancs de vase mais avec une beaucoup
plus forte compaction.
L'extension
des interbancs le long de la côte est sensiblement équivalente
à celle des bancs de vase. Sous l'action, principalement de la
houle générée par les alizés, la succession
bancs de vase-zone d'interbanc transite le long des côtes du plateau
des Guyanes avec une vitesse de déplacement moyenne estimée
à 1,5 km/an. Approximativement 250.106 m3 de sédiments
amazoniens sont ainsi en transit chaque année le long des côtes
des Guyanes. La géomorphologie de la majorité des estuaires
et donc l'hydrologie des fleuves de Guyane) est ainsi périodiquement
modifiée en fonction de la localisation des zones de dépôt
des sédiments amazoniens (Photo
3).
Les courants océaniques et le transport sédimentaire
Le
régime des courants océaniques au large de la Guyane et
à l'ouest de l'Atlantique équatorial présente une
forte variabilité intra-annuelle, en réponse au déplacement
Nord-Sud de la Zone Inter-Tropicale de Convergence des alizés (ZITC).
Ce balancement est régi par l'importance relative des anticyclones
des Açores (hémisphère nord) et de St-Hélène
(hémisphère sud). La migration de la ZITC de part et d'autre
de l'équateur détermine le régime des précipitations
et des vents auxquels est soumise la Guyane.
Au cours de la première partie de l'année, la ZITC est dans
sa position la plus au Sud et les vents dominants sont les alizés
de nord-est humides et instables. De juin à octobre, la ZITC se
situe au Nord et ce sont les alizés de Sud-Est humides au Brésil
et plus secs en Guyane qui dominent. Le passage de la ZITC au-dessus de
la Guyane est à l'origine des maxima pluviométriques (lors
de la migration descendante de décembre à février
et au cours de la migration ascendante d'avril à juillet). Ce balancement
de la ZITC et la modification du régime des alizés a également
d'importantes conséquences sur la circulation océanique
et donc sur les modalités de transport des apports de l'Amazone.
Lié
à la rotation de la Terre, il existe, en surface de l'Atlantique
tropical, un système de courants équatoriaux d'Est en
Ouest (soit de l'Afrique vers l'Amérique), située respectivement
au Nord (au delà de 10°N) et au Sud de l'équateur
(de 5°S à 2°N), et entre lequel circule le Contre-Courant
Equatorial Nord (CCEN). En atteignant le continent sud-américain,
le courant équatorial sud se subdivise en deux branches: le Courant
du Brésil (CB, vers le Sud-Ouest) et le Courant Nord Brésil
(CNB, vers le Nord-Ouest) qui est ensuite prolongé par le Courant
des Guyanes (CG) portant jusqu'à l'arc des Antilles.
A
ce schéma classique se superpose, devant les côtes de la
Guyane, le phénomène de rétroflexion du CNB (lié
à l'établissement des alizés de Sud-Est) dont l'effet
est la déviation vers le large (vers l'Est) du flux côtier
qui alimente alors le CCEN. En moyenne, la période de rétroflexion
s'étend de juillet à décembre. Un effet direct
de cette déviation des courants océaniques est l'exportation
vers le large d'une fraction de l'énorme charge sédimentaire
de l'Amazone. Dans ce contexte océanographique et climatologique,
la mer, au cours de cette période, est généralement
calme et peu turbide en Guyane.
Trois
facteurs concourent à cette relative plus grande transparence
des eaux littorales en situation de rétroflexion:
-
l'essentiel des suspensions amazoniennes est directement exporté
et dispersé vers le large;
-
les débits de l'Amazone sont minimaux;
-
les houles ont une orientation Est, tangente à l'orientation
générale de la côte. La hauteur des vagues, dépendante
de l'intensité des vents, est en général inférieure
à 2 m. Au cours des mois d'août et septembre la quantité
de sédiment transporté le long des côtes de Guyane
est estimée à 2.106/mois (Nedeco, 1968).
De
janvier à juin, le courant des Guyanes est renforcé par
les alizés du Nord-Est et près de 250.106t. de sédiments
sont entraînées vers les côtes de l'Amapa (soit 20-25%
de la charge sédimentaire annuelle de l'Amazone). Environ 60%
de ces sédiments sont stockés temporairement sur les côtes
de l'Amapa, alors que 40% se maintiennent en suspension dans les eaux
et transitent le long des côtes de la Guyane.
A ces apports nouveaux, s'ajoute la remise en suspension des sédiments
initialement déposés sur la zone littorale proche de la
Guyane. Les houles, qui présentent à cette période
une orientation Nord-Est (perpendiculaire à la côte) et
des hauteurs de vagues supérieures à 2m, engendrent des
mouvements turbulents qui se propagent de la surface vers le fond et
qui déstabilisent, puis dispersent, les vases en cours de consolidation
et de stabilisation. A cette période, les eaux littorales de
la Guyane sont ainsi très agitées et hyper-turbides (charge
en suspension de l'ordre de 400 mg.|-1). Au cours des mois d'avril à
mai, la quantité de sédiment transporté le long
des côtes de Guyane est estimée à 25.106t/mois (Nedeco,
1968).
La dynamique des écosystèmes littoraux guyanais, résultante
de la conjonction de variabilités spatiale et temporelle
Compte
tenu des vitesses moyennes estimées du déplacement des bancs
de vase, chaque point de la côte se trouvera, tous les 20 à
30 ans alternativement en situation d'inter-banc ou d'hyper-sédimentation.
Cette instabilité a de très importantes conséquences
sur l'exploitation et la mise en valeur des zones littorales de la Guyane
qui concentrent l'essentiel de la population et des activités du
département (Photo 4).
Si
les courants littoraux sont les moteurs principaux de cette dynamique
à macro-échelle (le plateau continental des Guyanes),
l'origine du déplacement des bancs par glissement sur un sédiment
de base très compact fait appel à des processus plus complexes
qui agissent à méso-échelle (celui d'un système
banc et interbanc) et à microéchelle (au sein d'un banc
et lié, à un instant donné, aux caractéristiques
physiques des suspensions et aux conditions courantologiques locales).
A méso-échelle et microéchelle, les houles, mais
aussi les courants de marée, contribuent à fluidifier
la vase et à en disperser les particules.
Ces
processus de fluidification et de remise en suspension devraient se
traduire par une érosion généralisée des
bancs. Cependant, il existe des interactions fortes entre la vase (matériel
cohésif) et les forces qui interviennent dans son transport.
En particulier, la houle est totalement amortie par la vase fluide qui
existe en surface du banc ce qui contribue à sa protection. Les
sédiments de la partie du banc accolée à la côte
et protégée de la houle sont alors soumis à un
processus progressif de tassement et de consolidation (Photo
5). Cette dynamique va rapidement s'accélérer
lorsque la hauteur des vases accumulées sera supérieure
au niveau des plus hautes mers. Progressivement, ces bancs de vase constitueront
alors des
vasières, point de départ d'un processus de colonisation
biologique qui, à terme, va aboutir au développement d'un
écosystème forestier spécifique de la zone tropicale
et intertropicale: la mangrove.
Les
zones d'interbanc, non protégées par la vase fluide, sont
soumises à des actions érosives très intenses qui
se traduisent par un recul du trait de côte. En fonction de la
topographie locale, l'action de sape et de remobilisation des sédiments
par les houles a des conséquences importantes au plan écologique,
voire économique, en particulier en zone urbanisée. La
conjonction de ces deux processus auto-entretenus sédimentation
au niveau des bancs et érosion accélérée
entre les bancs devrait aboutir: 1) à une avancée continue
du continent vers l'océan en secteur protégé par
la présence d'un banc de vase, et 2) à un recul du trait
de côte en zone d'interbanc.
Ce
bilan est en contradiction avec la migration plus ou moins régulière
des bancs, vers le Nord-Ouest, constatée à macro-échelle.
L'origine du déplacement des bancs de vase ferait alors appel
à des cellules de circulation particulière tournant autour
des bancs. Des simulations numériques ont décrit un processus
d'érosion de la partie amont du banc avec une sédimentation
des matériaux érodés principalement en aval du
même banc et suggérant ainsi de faibles relations entre
les bancs consécutifs.
La dynamique des écosystèmes littoraux guyanais, résultante
de la conjonction de variabilités spatiale et temporelle
Les
processus, qui interagissent dans les dynamiques présentées
précédemment, s'inscrivent, en outre, dans des évolutions
de plus grande ampleur. Elles résultent globalement d'un déséquilibre
du bilan importation/exportation sédimentaire et elles se traduisent
par des phases généralisées de recul ou de progradation
(avancée) du trait de côte. Pour expliquer ces évolutions,
deux hypothèses relatives à des modifications des conditions
climatologiques à grande échelle, sont actuellement envisagées:
- soit
des variations quantitatives des apports de l'Amazone en relation
avec les grands cycles climatiques et leurs anomalies. Les phénomènes
El Niño (phase chaude d'un système de fluctuation climatique
global appelée ENSO: El Niño-Southern Oscillation) et
La Niña (phase froide d'ENSO), qui affectent les côtes
est de l'océan Pacifique, pourraient se traduire par des modifications
des précipitations et des processus d'érosion sur les
versants est des Andes qui constituent la principale source des sédiments
entraînés par l'Amazone;
-
soit des variations de l'orientation et de l'intensité des
alizés et en particulier au cours des mois de février
à avril qui correspondent à la période de migration
accélérée des bancs de vase.
Enfin, ces fluctuations s'intègrent à des dynamiques qui
concernent des échelles de temps d'ordre géologique:
-
existence d'un mouvement de subsidence (enfoncement) de la partie
marine du plateau continental et de surrection (bombement) de la partie
terrestre: une dynamique qui est confirmée par l'existence
de terrasses alluviales et d'un processus érosif actuel du
bas cours du fleuve Maroni. Ces mouvements verticaux, qui correspondent
à un processus de flexure de la marge du plateau des Guyanes,
seraient attribués au poids des sédiments sur le plateau
continental et au développement du cône sédimentaire
sous-marin de l'Amazone;
-
Photo
6
En situation d'interbanc et peut-être de variation globale
du niveau océanique, recul du trait
de côte au nord-ouest de la Guyane s'accompagnant
d'une érosion de la plage sableuse et d'une submersion
par l'eau de mer des zones humides littorales d'eau douce,
dont certaines ont été poldérisées
pour la production de riz
cliché R. Le Guen, Société
Panacaco
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variations
des niveaux marins à l'échelle planétaire en
conséquence des grands cycles climatiques. Au cours des épisodes
froids du Quaternaire, le volume des océans a considérablement
été réduit avec l'immobilisation d'une quantité
très importante d'eau au niveau des pôles. Ainsi, vers
-20.000 ans, le niveau marin en Guyane se situait vers -90 à
-110m par rapport à son niveau actuel. A cette époque,
les sédiments de l'Amazone étaient expulsés via
un canyon dans le prolongement actuel du fleuve. Toutes les côtes
des Guyanes présentaient alors des eaux océaniques claires
et favorables au développement de formations coralliennes dont
l'on retrouve les traces actuellement, en limite du plateau continental.
Comparativement
à cette période et par rapport à l'ensemble des
épisodes climatiques du Quaternaire, la situation actuelle correspond
à une période de haut niveau marin. Dans un tel contexte,
un réchauffement généralisé de la Terre,
s'il se traduit par une élévation généralisée
du niveau des océans (si le réchauffement est confirmé,
ses conséquences sur les variations du niveau moyen des océans
font encore l'objet de discussions au sein de la communauté scientifique),
aurait, de toute évidence, un impact fort sur les dynamiques
du trait de côte (et donc sur les écosystèmes et
l'économie) en Guyane (Photo
6).
Vasières et mangroves
L'amortissement
des houles entraîne une stabilisation temporaire des apports sédimentaires
accumulés au sein des bancs de vase. Les sédiments de la
partie du banc accolé à la côte sont alors soumis
à un processus de tassement et de consolidation. Cette dynamique
va rapidement s'accélérer lorsque la hauteur des vases accumulées
sera supérieure au niveau des plus hautes mers. Périodiquement,
en fonction des cycles de marées, ces bancs de vase constitueront
alors des vasières ; point de départ d'un processus de colonisation
biologique qui, à terme, va aboutir au développement d'une
mangrove.
En
Guyane, cependant, à la différence des autres écosystèmes
de mangrove, cette formation arborée n'a pas un rôle de
protection du trait de côte. La stabilité de la mangrove
reste strictement dépendante de la dynamique hydrosédimentaire
littorale. En phase d'interbanc, les arbres sont déchaussés
par l'action mécanique des vagues déferlantes (Photo
7). En situation d'arrivée massive de sédiment,
liée au passage d'un banc de vase, des modifications du régime
hydrique d'alimentation en eau de la mangrove peuvent conduire à
une destruction totale des palétuviers (Photo
8). Ainsi, le stade de développement des mangroves
en Guyane résulte de la vitesse de déplacement des bancs
de vase et à plus grande échelle de temps, du bilan global
des sédiments amazoniens importés et exportés sur
l'ensemble du littoral de la Guyane (Photo
9).
Dans
un contexte de milieu aquatique potentiellement riche mais hyper-turbide,
les communautés algales (diatomées et cyanobactéries
coloniales) trouvent, sur les vasières, des conditions d'éclairement
optimales au cours des périodes de basse mer diurne. Ces communautés
présentent en outre des adaptations comportementales (migrations
verticales des diatomées en fonction des cycles de marée
au sein du sédiment) et éco-physiologiques (quasi absence
de photo-inhibition et grande thermotolérance) remarquables leur
assurant une utilisation optimale de l'énergie incidente. Progressivement,
la colonisation algale se généralise sur l'ensemble des
zones faiblement indurées de la vasière (Photo
10).
Simultanément,
une faune originale, regroupant des organismes de petite taille très
agrégatifs (nématodes, tanaïdacées et foraminifères)
et des crabes fouisseurs, exploitent cette nouvelle biomasse phytobenthique.
En quelques mois, l'ensemble de cette communauté (algues, micro-
et macro-faune) constitueront les bases trophiques d'un nouvel écosystème
au sein d'un milieu initialement dépourvu de toute vie.
Très
rapidement, en fonction de la disponibilité des graines issues
des mangroves avoisinantes, les premières plantules s'installeront
sur la vasière (Photo 11).
Cette colonisation progressive par les arbres se soldera par une élimination
de l'écosystème pré-pionnier basé sur les
communautés algales et sur la faune associée.
Les
mangroves de Guyane couvrent une superficie de 951 km2. Elles ne comprennent
que cinq espèces appartenant à 3 genres: les palétuviers
rouges, Rhizophora mangle et R. racemosa (Rhizophoracea), les palétuviers
gris, Laguncularia racemosa (Combretaceae), les palétuviers blancs,
Avicennia germinans (Verbenaceae) et une espèce très rare
Conocarpus erecta (Combretaceae) et actuellement localisée à
un seul site en Guyane. Les Avicennia et les Laguncularia correspondent
à des espèces pionnières héliophiles (recherchant
les zones à fort éclairement) et adaptées à
des sols salés (Photo 12).
La croissance des Avicennia est nettement plus rapide que celle des
Laguncularia
qui sont progressivement supplantés. Ils se maintiennent uniquement
dans des secteurs à forte influence océanique, particulièrement
le long des chenaux qui drainent les vasières à marée
basse.
La
biomasse moyenne totale des parties aériennes (phytomasse épigée:
parties vivantes chlorophylliennes et ligneuses) de la mangrove mature
guyanaise est de l'ordre de 250t de poids sec par hectare. Au plan mondial,
cette valeur est élevée mais reste dans la gamme des estimations
basées sur la seule prise en compte de la position latitudinale
de la Guyane. En effet, au sein de l'aire de répartition des
mangroves, les biomasses présentent une décroissance depuis
l'équateur vers les latitudes plus élevées, tant
pour l'hémisphère nord que sud.
La
production de litière des mangroves de Guyane est estimée
à 11t de poids sec par hectare et par an. La contribution des
feuilles à ce total est, en moyenne au cours de l'année,
supérieure à 50%, alors que les feuilles ne constituent
qu'un pourcentage inférieur à 3% de la phytomasse épigée.
Cette production de litière est très nettement supérieure
aux estimations similaires effectuées pour les forêts primaires
de Guyane (inférieure à 8t.ha-1.an-1). Cependant, cet
écart ne traduit pas uniquement une plus grande productivité
des mangroves, il résulte aussi de la très faible qualité
nutritive des palétuviers. Ainsi, et à l'opposé
des forêts terrestres tropicales, la quasi totalité de
la biomasse foliaire des mangroves, non consommée sur pied, se
retrouve intégrée à la litière.
D'une
manière générale, les mangroves ne constituent
pas des zones de reproduction pour la faune aquatique mais elles ont
un rôle essentiel pour la vie de très nombreuses espèces
qui exploitent temporairement ses ressources, soit au cours de leur
vie (formes juvéniles des populations migrantes), soit en fonction
des rythmes de marée (juvéniles et adultes des peuplements
estuariens). Cette fonction de nourricerie concerne, en Guyane, les
crevettes pénéides. Après reproduction en mer,
les crevettes, au stade larvaire, migrent vers la côte pour exploiter
les potentialités trophiques résultant de la colonisation
biologique des vasières. Au stade juvénile, elles regagnent
ensuite le plateau continental où elles font l'objet d'une pêche
professionnelle très active par chalutage (plus de 65 bateaux
et des captures limitées à 4 000 t par an). Ainsi, les
produits de la mer, après les activités spatiales et l'exploitation
aurifère, constituent la troisième richesse de la Guyane
assurant un tiers des recettes d'exportation du département.
Une richesse qui, à terme, dépend de la productivité
des zones littorales et donc du processus et des aléas du transport
sédimentaire des vases amazoniennes le long des côtes de
la Guyane.
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04.99.57.32.18