A cockle-induced bioturbation model and its impact on sediment erodibility: A meta-analysis - Archive ouverte HAL Accéder directement au contenu
Article Dans Une Revue Science of the Total Environment Année : 2024

A cockle-induced bioturbation model and its impact on sediment erodibility: A meta-analysis

Résumé

Modelling the dynamics of an estuary and the evolution of its morphology requires a process-based description not only of the physical processes, but also of the influence of benthic fauna on sediment characteristics at ecosystem scale. A meta-analysis was tested as an approach for modelling the effect of bioturbation exerted by the cockle Cerastoderma edule on sediment erodibility. Six different erosion flume datasets were collected to ensure a broad range of experimental conditions including bed shear stress, population characteristics, and sediment composition. First, a model was built to describe the biogenic fluff layer created by C. edule activity in relation to (i) bioturbation activity using the population metabolic rate [mW.m-2 ] as a proxy for faunal metabolic energy, and (ii) the silt content [%] of the sediment. Second, different erosion models were compared by testing parameterization steps incorporating both erosion of the fluff layer and/or mass erosion of the sediment bed. Structural differences in the flumes and in the preparation of samples in the six different datasets makes it difficult to propose a single model that satisfactorily simulates all the data and encompasses both types of subsequent erosion, that of the fluff layer and that of the underlying consolidated bed. However, a generic model is proposed for the surficial fluff layer erosion covering a moderate range of bed shear stress (<1 Pa). This study shows that including several datasets covering a wide range of environmental conditions is a key to the robustness of this model, and that new insights can be gained by integrating the complexity of sediment features. We expect that this two-part model can be used in broad contexts in terms of cockle populations, estuarine habitats, and climatic conditions and can combined with various hydro-morpho-sedimentary models that include these biological effects.
La modélisation de la dynamique d'un estuaire et de l'évolution de sa morphologie nécessite une description non seulement des processus physiques, mais aussi de l'influence de la faune benthique sur les caractéristiques des sédiments à l'échelle de l'écosystème. Une méta-analyse a été réalisée comme approche pour modéliser l'effet de la bioturbation exercée par la coque Cerastoderma edule sur l'érodabilité des sédiments. Six ensembles de données d'érosion ont été collectés afin de garantir un large éventail de conditions expérimentales, y compris la contrainte de cisaillement du lit, les caractéristiques de la population et la composition des sédiments. Tout d'abord, un modèle a été construit pour décrire la couche biogénique créée par l'activité de C. edule en relation avec (i) l'activité de bioturbation en utilisant le taux métabolique de la population [mW.m-2] comme indicateur de l'énergie métabolique de la faune, et (ii) la teneur en vase [%] du sédiment. Dans un second temps, différents modèles d'érosion ont été comparés en testant des étapes de paramétrage incorporant à la fois l'érosion de la couche biogénique et/ou l'érosion en masse du sédiment. Les différences structurelles dans les canaux et dans la préparation des échantillons dans les six ensembles de données font qu'il est difficile de proposer un modèle unique qui simule de manière satisfaisante toutes les données et qui englobe les deux types d'érosion, celle de la couche biogénique et celle du fond consolidé sous-jacent. Cependant, un modèle générique est proposé pour l'érosion de la couche biogénique couvrant une gamme modérée de contraintes de cisaillement du lit (<1 Pa). Cette étude montre que l'inclusion de plusieurs ensembles de données couvrant une large gamme de conditions environnementales est la clé de la robustesse de ce modèle, et que de nouveaux aperçus peuvent être obtenus en intégrant la complexité des caractéristiques des sédiments. Nous pensons que ce modèle en deux parties peut être utilisé dans des contextes larges en termes de populations de coques, d'habitats estuariens et de conditions climatiques et qu'il peut être combiné avec divers modèles hydro-morpho-sédimentaires qui incluent ces effets biologiques.
Fichier principal
Vignette du fichier
Cockle Erosion paper pre-proof.pdf (1.8 Mo) Télécharger le fichier
Origine : Fichiers produits par l'(les) auteur(s)
Licence : CC BY SA - Paternité - Partage selon les Conditions Initiales

Dates et versions

hal-04356296 , version 1 (20-12-2023)

Identifiants

Citer

Amélie Lehuen, Francis Orvain. A cockle-induced bioturbation model and its impact on sediment erodibility: A meta-analysis. Science of the Total Environment, 2024, 912, pp.168936. ⟨10.1016/j.scitotenv.2023.168936⟩. ⟨hal-04356296⟩
19 Consultations
35 Téléchargements

Altmetric

Partager

Gmail Facebook X LinkedIn More