406 - La mangrove, filtre pour les métaux lourds - Institut de recherche pour le développement (IRD)

© IRD / Olivier Barrière Brûlis de terre agricole en vue de la mise en place de zones d'abattis (environs de Elahé, village amérindien Wayana). L'agriculture sur brûlis est un système agraire dans lequel le transfert de fertilité se fait par le feu, éventuellement après une période de jachère longue. C'est un mode de culture qui peut conduire à une dégradation durable des sols. Indigo 44480  

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406 - La mangrove, filtre pour les métaux lourds

Juin 2012

Fiches d'actualité scientifique

© P. Desenne Mangrove vue du ciel Indigo 42114  

Milieu particulier entre terre et mer, la mangrove est une forêt spécifique des zones de marée des littoraux tropicaux constituée de palétuviers. En Nouvelle-Calédonie, des scientifiques de l’IRD et leurs partenaires( 1) ont observé que les mangroves en aval des sites miniers contenaient de 10 à 100 fois plus de nickel et de chrome que celles non impactées par l’extraction de ces métaux. Ils ont comparé les concentrations de divers éléments métalliques dans des mangroves en aval ou non de sites miniers, afin d’étudier le rôle de filtre végétal de ce milieu. Ces travaux montrent comment les palétuviers transforment la matière, notamment organique, et piègent les métaux grâce à leur système racinaire remarquable. Ces plantes ont en effet développé des capacités d’adaptation à des conditions extrêmement sélectives, avec notamment des racines échasses ou des excroissances verticales.

Véritable puits à contaminants sur le long terme, la mangrove rend encore bien d’autres services écosystémiques : protection contre l’érosion des côtes, source de nourriture, conservation de la biodiversité… Mais sa superficie diminue de 1 à 2% par an, du fait de l’urbanisation et de l’exploitation des ressources naturelles comme celle du nickel.

© IRD / E. Coste Mangrove de Nouvelle-Calédonie Indigo 44805  

La mangrove est une forêt de palétuviers qui se développe les pieds dans l’eau, à l’interface entre la terre et la mer. Elle couvre les trois quarts des littoraux tropicaux, soit près de 200 000 km². En Nouvelle-Calédonie, elle occupe jusqu’à 80% de la côte ouest de l’île. Elle constitue une zone tampon entre le lagon et les massifs miniers, caractérisés par leur grande richesse en éléments métalliques (fer, manganèse, nickel, chrome et cobalt, pour la plupart des polluants toxiques).

© IRD / A. Beauvais Mine de nickel. Indigo 25845  

La Nouvelle-Calédonie, 3e producteur mondial de nickel avec 30 % des réserves planétaires, connaît une activité minière particulièrement intense depuis la fin du 19e siècle. À ce jour, environ 300 millions de m3 de stériles riches en métaux lourds ont été remaniés. Une partie significative de ces déchets miniers a été transportée vers les zones littorales à la faveur d’épisodes climatiques violents (orages et tempêtes tropicaux, cyclones) qui interviennent régulièrement dans cette région. Accentuée par l’exploitation minière, cette érosion représente la plus importante source de dégradation du littoral, de la mangrove, des récifs frangeants et du lagon.


Des mangroves polluées

© IRD / C. Marchand Mangrove en aval d'une mine.

Une équipe de l’IRD et de ses partenaires( 1) vient de montrer que les concentrations en métaux tels que le fer, le nickel et le chrome sont 10 à 100 fois supérieures dans les mangroves en aval des sites miniers. Récemment, deux études ont été publiées concernant, d’une part, une mangrove en aval d’une mine de nickel exploitée au 20e siècle, située à l’embouchure de la rivière Dumbéa au sud-ouest de l’île, et d’autre part, une mangrove dont le bassin versant n’est pas exploité, servant ainsi de référence, dans la baie de la Conception près de Nouméa.

© V. Noël Les chercheurs ont analysé les sédiments de différentes mangroves.

Des carottes de sédiments de 70 cm de long ont été prélevées à marée basse dans les différentes zones de mangrove, de façon à tenir compte de la couverture végétale. En effet, la mangrove est un milieu caractérisé par un fort zonage : l’écosystème est composé de différentes zones, chacune dominée par une espèce de palétuviers, en fonction de la topographie du sol et de la durée d’immersion par les marées. Au niveau de la zone en liaison avec la mer, se trouve la mangrove à Rhizophora , des palétuviers de grande taille aux racines aériennes. Sur la zone centrale émergée par intermittence à marée haute, pousse la mangrove à Avicennia, des arbustes de taille moyenne. À l’arrière, on observe le « tanne », partie la moins fréquemment submergée par la mer et constituée de sols sursalés, généralement nus ou peu végétalisés.

© IRD / J-M Boré Les différentes zones de mangrove. Indigo 44919  

Les échantillons des carottes prélevées ont été soumis à divers traitements chimiques destinés à dissoudre les minéraux contenant les éléments métalliques. Ces analyses ont permis de déterminer et de comparer les concentrations en métaux des sédiments des deux mangroves étudiées ainsi que leur possible toxicité, mais aussi de mettre en évidence des processus biogéochimiques spécifiques aux diverses espèces de palétuviers.


La mangrove, une forêt bien adaptée

© IRD / S. Robert Système racinaire remarquable des palétuviers. Indigo 43948  

Les palétuviers déploient un véritable arsenal de survie pour s’affranchir des contraintes extrêmes de leur milieu naturel. Pour pallier l’absence d’oxygène au sein de la vase, ils développent notamment des systèmes racinaires remarquables, qui permettent à l’air de pénétrer dans le sol. Les Rhizophora , situés en front de mer, ont développé des racines échasses, émises depuis les branches, afin de lutter contre la houle et les courants. Il en résulte une forte accumulation de litière dans le sédiment, où se déroulent des processus anoxiques( 2) conduisant à la précipitation de minéraux de type « sulfures ». Dans ce type de forêt, les métaux peuvent alors s’associer aux matières organiques en décomposition, ou co-précipiter avec les sulfures, et donc être piégés par la mangrove.

© IRD / P. Laboute Grâce à leurs racines , les palétuviers piègent les contaminants. Indigo 7860  

Les Avicennia sont quant à eux caractérisés par un système racinaire en étoile, se développant en sub-surface et projetant des excroissances vers le ciel. Ces formations appelées « pneumatophores » permettent au palétuvier de puiser son oxygène dans l’atmosphère. Cependant ces organes de respiration ne sont pas étanches, et perdent une partie de leur oxygène dans le sédiment. Ainsi, sous cette végétation, les éléments métalliques associés aux oxydes de fer peuvent être dissous et transférés vers les palétuviers.

© P. Dumas La mangrove est aussi source de nourriture pour les habitants. Indigo 38627  

Ces travaux contribuent à une meilleure connaissance globale des processus régissant l’écosystème mangrove. Ils confirment que celle-ci agit comme un puits à contaminants sur le long terme. Mais sa surface diminue de 1 à 2 % par an. En cause, la croissance démographique le long des littoraux tropicaux et l’urbanisation, ainsi que la prospection et l’exploitation des ressources naturelles telles que le nickel en Nouvelle-Calédonie. Sans le réseau végétal dense que constituent les palétuviers, les sédiments chargés en polluants pourraient être remobilisés vers le lagon, joyau de la biodiversité mondiale et importante source de revenus pour les populations locales à travers la pêche et l’aquaculture.

1. Ces travaux ont été réalisés avec l’université de la Nouvelle-Calédonie, la société Koniambo Nickel SAS et le laboratoire AEL/LEA à Nouméa, l’université d’Orléans et de l’université Paris-Sud.

2. qui se produisent en l’absence d’oxygène.

Rédaction – Dic, Mina Vilayleck