Quantitative estimation of biodiffusive and bioadvective sediment mixing : In situ experimental approach

RÉSUMÉ Expérimentation in situ Sédiment littoral Magali GERINO, Georges STORA and Jean-Pierre DURBEC Centre d'Océanologie de Marseille, URA 41, Station Marine d'Endoume, rue de la Batterie des Lions, 13007 Marseille, France. Received 10/02/94, in revised form 5/09/94, accepted 13/09/94 An in situ experiment was conducted over a short period of time to quantify bioturbation with a pulse input of particulate and conservative tracers, the luminophores. Application of a biodiffusive and bioadvective model gives estimations of the mean biodiffusive mixing rate (D = 4.3 ± 2.8 cm2.y-1) and the mean vertical transport rate (V= 27.5 ± 15.1 cm.y-1). The heterogeneity of the results from every core is attributed to the different composition of the benthic community in each of them, and provides evidence of the horizontal variability of the bioturbation measurements on the same site. Only experiments of brief duration permit assessment of the bioadvective and non-local mixing events that superimpose biodiffusion effects in most of the cores. The inclusion of the bioadvective term in the model decreases the biodiffusive mixing rate previously estimated from a simple biodiffusive model. Quantification du mélange du sédiment par biodiffusion et bioadvection : une expérience in situ. Une expérience a été réalisée dans les conditions in situ pour quantifier la bioturbation sur une courte période de temps. Des traceurs particulaires et conservatifs, les luminophores, sont déposés au début de l'expérience à la surface du sédiment dans une série de carottiers. L'application d'un modèle de mélange biodiffusif et bioadvectif sur les profils de traceurs permet d'estimer un mélange moyen biodiffusif (D = 4,3 ± 2,8 cm2.a-1) et une vitesse moyenne de transport vertical (V= 27,5 ± 15,1 cm.a-1). L'hétérogénéité des résultats est attribuée à la différence de composition de la communauté benthique à l'intérieur de chaque carottier. Ces résultats démontrent la variabilité horizontale de la bioturbation mesurée sur un même site. Seule la mesure de la bioturbation sur une courte durée permet l'estimation des processus biologiques de transport vertical du sédiment, la biorégénération et la bioadvection, qui se superposent au mélange biodiffusif dans la plupart des carottiers. L'inclusion d'un terme pour la bioadvection dans le modèle diminue les estimations du mélange biodiffusif calculées antérieurement avec un modèle simplement biodiffusif. OceanologicaActa, 1994.17, 5, 547-554.