Composition minérale des biofilms épiphytiques développés sur l’espèce Phalaris arundinacea et des substrats artificiels de bambous Mineral composition of epiphytic biofilms growing on Phalaris arundinacea and artificial substrates made of bamboo

Résumé

Les éléments minéraux contenus dans les eaux jouent un rôle important dans la croissance et la structure des biofilms élaborés en eaux douces. De plus, les concentrations en minéraux contenus dans les biofilms dépendent de leurs concentrations dans les eaux et sont susceptibles d'évoluer. Ces éléments minéraux peuvent être assimilés par les algues et les microorganismes présents dans les biofilms. C’est pourquoi l'étude a porté sur la répartition et le temps d'incorporation des principaux minéraux retrouvés au sein d'un biofilm épiphytique élaboré en eau douce anthropisée. Deux types de supports à biofilms ont été sélectionnés, dont Phalaris arundinaceae (baldingères) qui est très répandue au sein de notre zone d’étude, et des substrats artificiels de bambous plantés afin de connaître l’âge du biofilm. Les principaux paramètres physico-chimiques des eaux ont été suivis au cours du temps (de mars à juillet 2007) au sein de trois stations situées sur le bassin versant du Ribou (Cholet, France) notées TR, ZB et AV. Les résultats de l’étude ont révélé que les éléments chimiques majoritairement retrouvés sont le Si, le Fe, le Mn, l'Al, et dans une moindre mesure, le K, le Na, le Mg, le S, le P, et le Ca dont les proportions sont variables selon les biofilms et le temps de colonisation. La présence de Si est toujours majoritaire dans les biofilms étudiés (40 - 80 %) grâce à la présence de diatomées. Certains éléments comme le Fe, le P, le Ca, le K sont présents sur l'ensemble de la surface colonisée puisque toutes les cellules bactériennes ou algales contiennent ces éléments. Enfin, des relations entre les paramètres physico-chimiques et biologiques dans les eaux et les biofilms ont été mises en évidence par Analyses en Composantes Principales (ACP), notamment les concentrations en Fe dans les eaux et les proportions atomiques dans les biofilms en période estivale. Cette étude a apporté de nouvelles données de terrain sur la dynamique de fonctionnement entre les eaux et les biofilms.

Mots-clés :

• Biofilm épiphytique,
• éléments minéraux,
• microanalyse EDX,
• MEB,
• analyses semi-quantitatives,
• algues

Abstract

The mineral content in water plays an important role in the growth and the structure of biofilms grown in fresh waters. Moreover, the concentration of inorganic ions within biofilms depends on their concentrations in waters. The minerals can be assimilated by algae and microorganisms within biofilms. Therefore, this study focused on the distribution and the assimilation time of the main minerals within epiphytic biofilms grown in fresh waters contaminated by human activities. Two kinds of biofilm substrates were selected such as Phalaris arundinacea, which was widespread in our study area, and artificial substrates made of bamboo planted to control the biofilm age. The main physicochemical parameters of the water were monitored at three stations TR, ZB and AV. The results revealed that several inorganic elements, such as Fe, Mn, Si, Al, Na, K, Mg, S, P and Ca, were found within the natural biofilms. Among them, Si, Fe, Mn and Al were found in a high proportion. The Si was the most common element found within all biofilms studied (40-80%), reflecting the presence of diatoms with their silica walls. Some elements such as Fe, P, Ca, K were present throughout the colonized surface. We noted that Fe, Mn, Si and Al, which can form oxides, were most often found in biofilms. Finally, the relationships between physicochemical and biological parameters in waters and biofilms were explored by Principal Component Analysis (PCA), e.g., the Fe concentrations in waters and Fe proportions within the biofilms during the summer. The research has provided new information on the dynamics operating between waters and biofilms.

Keywords:

• Epiphytic biofilm,
• mineral compounds,
• X-ray microanalysis,
• SEM,
• semi-quantitative analysis,
• algae