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Caractérisation et fonctionnement des écosystèmes littoraux et marins guyanais singularité, richesse, usages et vulnérabilité Bilan de l’atelier scientifique 5-8 novembre 2012 Cayenne Groupe Mer

Atelier pluridisciplinaire:

Atelier pluridisciplinaire BRGM CNRS DEAL Ifremer IRD UAG Université du Littoral Université La Rochelle Université de Aix-Marseille ONCFS Université d’Artois Caractérisation et dynamique des habitats Axe 1: 6 chercheurs invités Fonctionnement des écosystèmes côtiers et marins Axe 2 : 15 chercheurs invités Vulnérabilité des territoires côtiers et marins et remédiation Axe 3 : 7 chercheurs invités

Singularité, richesse, usages et vulnérabilité :

Singularité : Dimension et dynamique exceptionnelle Biodiversité à caractériser Forte fréquentation d’espèces à statut Fonctionnement des écosystèmes Services écosystémiques : ex. mangrove Ressources exploitables : minérales , minière, halieutique, subst. naturelles ? Singularité, richesse, usages et vulnérabilité Aménagement du littoral : urbanisation, installation portuaire , agriculture Pêche, chasse Transport Espaces naturels, loisirs et tourisme Spatial Erosion , mobilité du trait de côte, submersion Changement climatique Pollution domestique/industrielle/agricole Destruction des habitats et des espèces pêche Richesse : Usages principaux Vulnérabilité (risque x aléas) :

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Dimension et dynamique exceptionnelle - Saison sèche Apports amazoniens

Les écosystèmes marins, côtiers et littoraux guyanais: un continuum terre-mer:

Les écosystèmes marins, côtiers et littoraux guyanais: un continuum terre-mer Estuaires et apports locaux Plages Vasières, m angroves, marais (« pri-pris ») Zone côtière (jusqu’isobathe 20m) Océan et talus Plateau continental Océan et talus Vasières et mangroves Marais sub -côtiers Estuaires Plages CONTINENT Plateau continental OCEAN Zone côtière < 20 m

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Connaissances existantes mais fragmentaires 126 000 km² 84 000 km²

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Trois approches La mangrove guyanaise, du banc de vase à la forêt La richesse et la diversité des milieux marins guyanais - plateau continental et milieu hauturier Les espèces emblématiques et à statut …. dans un contexte de vulnérabilité

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Données existantes, mais fragmentaires, avec des compartiments inexplorés Météo-Océanographie physique Géomorphologie littorale Halieutique (pêche) Domaines inexplorés Phytoplancton - Benthos Synthèse des connaissances par domaine Données météo acquises par MF au quotidien Bonne dynamique d’études des vasières et mangroves depuis qqs années, mais manque de données in situ Suivis des pêcheries, mais campagnes en diminution, manque de connaissance de la biologie des espèces côtières et leurs interactions , ressources pélagiques à évaluer Données océanographiques et campagnes en forte diminution depuis 10 ans Modélisation à peine survolé, manque de bathymétrie actualisé Zooplancton, vibrions et virus halophiles, couplages pélagos-benthos, dynamique de contaminants dans la chaîne trophique, étude du talus, domaine social… Quelques études réalisés de faible emprise spatio-temporelle, forte richesse spécifique, nombreuses espèces inconnues !

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Cas du benthos Des 591 sp recoltées seulement 88 identifiés Situation inédite depuis plus de 100 ans

Constat:

Constat Connaissances descriptives acquises au cours de grands programmes passés Besoin de nouvelles connaissances Vers une vision intégrée des écosystèmes Dans un système complexe et encore préservé Dans un contexte soumis à des changements globaux (naturels et anthropiques)

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CONNAÎTRE et COMPRENDRE Caractérisation et dynamique des habitats CONNAÎTRE et COMPRENDRE Fonctionnement des écosystèmes littoraux, côtiers et marins IDENTIFIER ET EVALUER Vulnérabilité des territoires côtiers et marins et remédiation PARTAGER LA CONNAISSANCE ET AIDE A LA DECISION Objectifs et approches de la recherche sur les écosystèmes côtiers et marins de la Guyane

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La mangrove guyanaise, du banc de vase à la for êt

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Espace c ôtier amazonien Littoral guyanais Banc de vase et mangrove C ôtes guyanaises sous influences amazoniennes.

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Une dynamique unique sous influence amazonienne

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Connaissance de la dynamique morpho-sédimentaire parcellaire ?

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Etudier les échanges sédimentaires entre la zone des petits fonds, les vasières et la côte - Prise en compte des apports fluviaux régionaux Meilleure compréhension des interactions sable/vase à l’origine de la morphodynamique des plages sableuses Efforts de recherche à fournir pour améliorer les connaissances sur les processus morpho-sédimentaires:

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Un marqueur de la dynamique littorale Un intégrateur des changements climatiques Un r ôle majeur dans le stock et le cycle du carbone 1987 1999 1951

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Un marqueur de la dynamique littorale Un intégrateur des changements climatiques Un r ôle majeur dans le stock et le cycle du carbone 1987 1999 1951

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Un marqueur de la dynamique littorale Un intégrateur des changements climatiques Un r ôle majeur dans le stock et le cycle du carbone 1987 1999 1951

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Procaryotes dont bactéries Biodiversité de la vase fluide (<=1µm Dégradation de la matière organique Abondance peu connue

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Microalgues visible à marée basse: (10 à 500 µm) Producteur primaire à la base de la chaine alimentaire (200 µg/g.sed) Biodiversité de la vasière

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Biodiversité de la vasière Ichtyofaune Méconnaissance sur le recrutement des poissons

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Biodiversité de la vasière Méiofaune (40 à 200 µm) Consommateurs Des consommateurs abondants sur les bancs de vase (200 individus/ml de sédiment)

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Tanaidacés: de 0 à 40,000 ind.m- 2 mais avec une très forte variabilité spatiale Macrofaune (200 à quelques cm) Vers, mollusques très peu présents Crustacés:Tanaidacés Biodiversité de la vasière Consommateurs

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Biodiversité de la mangrove Macro et méga faune (ex: crabes 3 a 100 ind/m2) Consommateurs, organismes ingénieurs

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Stieglitz et al., 2012 marée montante marée descendante Rôle de cette diversité – un exemple dans d’autres mangroves Role méconnu dans les mangroves de Guyane Rôle de la bioturbation dans l’oxygénation des vasières et dans le recyclage des nutriments (pour les arbres et pour les eaux adjacentes)

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Continent Ocean BIOFILM Export biologique Détritus Détritus Vasières intertidales Virus * Bécasseau Poissons Meiofaune Tanaïdacés Macrofaune * Aigrettes + grands limicoles Larves poissons Crabes Oiseaux Rôle des bancs de vases sur le littoral guyanais: Structure et fonctionnement de la chaine alimentaire des vasières Flux à étudier Export biologique

Richesse et diversité des milieux marins guyanais plateau continental et milieu hauturier:

Richesse et diversité des milieux marins guyanais plateau continental et milieu hauturier

Milieu marin Guyanais :

Milieu marin Guyanais Proximité de l’Amazone et présence de grands fleuves Panache d’eau douce Apport massif de matière en suspension Apport de nutriment Au centre d’une circulation méso-échelle intense Semi-diurne : Ondes M2 Amplitude : 1-3m Extrême variabilité dans les conditions hydrographiques du plateau continental adjacent Mosaïque d’habitats complexes pour la croissance du phytoplancton et la structuration des réseaux trophiques. Marée

Les écosystèmes marins pélagiques Guyanais :

Les écosystèmes marins pélagiques Guyanais Avec une dynamique intense … Les fleuves locaux La zone littorale fonds de 0 à 20 m Le plateau continental fonds de 20 à 250 m Qui interagissent … 4 systèmes contigus … Zone côtière Talus continental et Océan fonds > 250 m

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La couleur de l’eau • Le spectre solaire est fortement modifié lorsqu’il pénètre dans la colonne d’eau selon la composition des masses d’eau ( phytoplancton, substances dissoutes, matière détritique particulaire ) Permet d’estimer quantitativement les propriétés bio-optiques et biogéochimiques marines en utilisant les capteurs optiques large couverture spatiale / haute résolution temporelle possibilité séries à long terme suivi dynamique des écosystèmes

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Etude de l’influence Amazonienne en Guyane Française : les campagnes ELISA et CHICO

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CHICO 0 / CHICO 1 : distributions de surface salinité de surface beaucoup plus faible en avril 1999 (influence marquée de l’Amazone) et plus faible extension des eaux dessalées en octobre 2003 apports d’éléments nutritifs (silicate, nitrate) par les eaux amazoniennes

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CHICO 0 / CHICO 1 : profils verticaux extension verticale de la « dessalure » significativement réduite en octobre 2003 réchauffement marqué des eaux en octobre 2003 et disparition des eaux plus froides observées à proximité du fond en avril 1999 disparition des concentrations maximales de sels nutritifs observées au fond en avril 1999 : possible modification de la circulation des masses d’eau

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Panache Salinité de surface le long de la radiale R4 à 36 h d’écart.

Salinité de surface le long de la radiale R4 à 36 h d’écart. :

Salinité de surface le long de la radiale R4 à 36 h d’écart. Panache Forte variabilité du panache de l’Amazone. Panache

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37 Oscillatoria (Trichodesmium) thiebautii- Melosira moniliformis-lineata Skeletonema tropicum- Hemidiscus ovalis- Cymatodiscus planetophorus Biodiversité phytoplanctonique en Guyane From G. Paulmier (1993)

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39 CHICO 1 leg 1 : Phosphate (µmol L -1 ) CHICO 1 leg 2 : Phosphate (µmol L -1 ) CHICO 1 leg 1 : NItrate (µmol L -1 ) CHICO 1 leg 2 : Nitrate (µmol L -1 ) Leg 1 Leg 2

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40 CHICO 1 leg 1 : Chlorophyll a (µg L -1 ) CHICO 1 leg 2 : Chlorophyll a (µg L -1 ) Leg 1 Leg 2

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Stations côtières Mise en évidence de l’influence de la circulation au large sur les conditions hydrologiques à la côte Influence des conditions hydro-dynamiques locales sur les variations de salinité de surface (estuaires du Kourou et du Mahury) – noter les échelles de salinité différentes Deux sites instrumentés : Île Royale (Kourou) et Ile du Salut : thermosalinographe et marégraphe – 1996-2004 Ilet la Mère (Mahury) : thermosalinographe et station météo (+ marégraphe DDE) – 2002-2004

ELISA: chlorophylle a et MES:

42 ELISA: chlorophylle a et MES November 2002 Dry season Retroflexion July 2003 Begining of dry season Retroflexion June 2004 Rainy season No retroflexion

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43 Contribution moyennes des espèces phytoplanctoniques principales en zone côtière centrale de Guyane Française Espèces phytoplanctoniques de Guyane Française Guiana coastal waters (A) Skeletonema tropicum , (B) Thalassionema frauenfeldii , (C) Coscinodiscus jonesianus , (D) Odontella mobiliensis , (E) Lauderia annulata , (F) Cyclotella meneghiniana , (G) Ceratium lineatum et (H) Cylindrotheca closterium . Phytoplancton côtier Doctorat Ivaneide do Rosario Marinho-Jaussaud

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Complexité de la circulation sur le plateau et interaction avec le circulation du talus (rétroflexion et anneaux associés) Importance des mouillages pour rendre compte de la variabilité saisonnière. Suivi courantologique et des conditions hydrologiques renseigne utilement sur les interactions côte large. Modèles ont été « validés » permettent d’expliquer plusieurs caractéristiques de la zone (bathymétrie actualisée semble indispensable) Les zones littorales demeurent productives tout au long de l’année Gradients SE-NW et côte-plateau assez marqués Blooms saisonniers en eaux de plateau interne (isobathe 20m) – blooms sporadiques localisés (tourbillons) sur le plateau (origine plateau amazonien) Besoin de suivi in situ de tous les compartiments planctoniques (des bactéries au zooplancton et aux poissons). Mesures de la production primaire, secondaire, des flux trophiques et du couplage pélagos-benthos. Intérêt de coupler observation in situ et descripteurs « couleur de l’eau » - Nécessité de développer les produits satellitaires adaptés à la forte complexité optiques de ces milieu. Bilan et enjeux écosystèmes pélagiques guyanais

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Physiographie des fonds marins

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Sédimentologie du plateau Guyamer 1975 BRGM-IGBA Bathymétrie du talus Guyaplac 2003 Programme Extraplac IFREMER, IFP, SHOM, IPEV roches (anciens récifs) *

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Atelier du groupe Mer du GIS IRISTA, Cayenne, 5-8 novembre 2012, Peuplements de la macrofaune bentho - démersale du plateau et du talus continental Peuplement profond des « eaux claires » des fonds de 55 à 85 m de sables moyens et grossiers et récifs coralliens : crevettes Farfantepenaeus brasiliensis , soles, poissons coralliens, vivaneaux rouges, sébastes, gorettes. Peuplement semi profond des fonds de 55 à 65 m de sables fins avec affleurements rocheux : Vivaneau rayé ( Lutjanus synagris ), gorettes ( Orthopristis ruber ) et grondins ( Prionotus punctatus ). Peuplement de milieu de plateau des fonds de 45 à 55 m, de sables vaseux, très fins et fins : crevettes F. subtilis , quelques Sciaenidés ( Micropogonias furnieri , Stellifer rastrifer , Cynoscion similis ). Peuplement littoral des « eaux turbides » des fonds de 15 à 35 m, de vases et sables vaseux : crevettes seabob ( Xiphopenaeus kroyeri ), Ariidés ( Arius grandicassis , Bagre bagre ), importance des Sciaenidés ( Cynoscion virescens , Macrodon ancylodon , Paralonchurus elegans , P.brasiliensis ), raies ( Dasyatis americana ). Campagne chalutage de fond, Green 0, avril 1999 Poissons de fond et invertébrés

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Schwartz, 2011. Structure spatiale des peuplements identifiée par MDS (abondance), Campagne benne Smith Mac Intire , 2009 Atelier du groupe Mer du GIS IRISTA, Cayenne, 5-8 novembre 2012, Peuplements de la macrofaune bentho - démersale du plateau et du talus continental Le benthos

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Structure spatiale du peuplement 2006 1994 Atelier du groupe Mer du GIS IRISTA, Cayenne, 5-8 novembre 2012, Peuplements de la macrofaune bentho - démersale du plateau et du talus continental

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u v w x => Prédation (poissons) => Pêche => Courants marins défavorables => Conditions hydrologiques hors seuils de tolérance (T°, S‰, O 2 , pH,….) => Manque de nourriture => Maladies Phases 4 ( ≈ 4 mois après ponte) - Juvénile => Vents défavorables => Courants marins défavorables => Prédation (zooplancton, poissons) => Manque de nourriture (Mismach phytoplancton) => Conditions hydrologiques hors seuils de tolérance (T°, S‰, O 2 , pH,….) Phases 1 et 2 (3 à 4 semaines) - Œuf-larve => Forte houle => Courants marins défavorables => Prédation (zooplancton, poissons) => Manque de nourriture (Mismach) => Conditions hydrologiques hors seuils de tolérance (T°, S‰, O 2 , pH,….) => Apports fluviaux (contaminants, fortes dessalures,…) => Maladies (virus, champignons, bactéries) => Changement de la nature des sédiments => Disparition ou changement de la mangrove Phases 3 (2 à 3 mois) – Larve-juvénile => Impact de la pêche elle même Cas de la crevette guyanaise Facteurs influençant le cycle de vie Luis LAMPERT – 7 novembre 2012

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Origine des œufs et larves Hypothèse émise par P.Vendeville en 1992 Nouvelle hypothèse : dérive littorale Compatible avec les mesures de bouées dérivantes Hypothèse de source locale des œufs et larves de crevettes Luis LAMPERT – 7 novembre 2012

Bilan et enjeux des connaissances sédimentologiques du plateau:

Bilan et enjeux des connaissances sédimentologiques du plateau > 52 Données anciennes: maille large, quelques informations localisées Connaissances très générales de la morphologie, de la nature générale des fonds, de leur structure Dynamique sédimentaire …supposée, zones en sédimentation, zones de sédiments reliques, de substrat … Besoins bathymétrie détaillée imagerie de surface : sonar latéral sondeurs à sédiments / sismique réflexion THR prélèvements : sédiments carottages Enjeux de connaissance Nature détaillée des fonds par secteurs morphologiques Dynamique hydro-sédimentaire Habitats benthiques Stratégie de reconnaissance adaptée / superficie et secteurs morphosédimentologiques du plateau

Enjeux suivi de la macrofaune bentho-démersale du plateau et du talus continental et des crevettes:

Enjeux suivi de la macrofaune bentho-démersale du plateau et du talus continental et des crevettes Identification des espèces de fond Invertébrés benthiques: lacunes sur le plateau et talus Poissons : lacunes sur le talus, espèces pélagiques Identification des structures spatiales des peuplements Etagement depuis la côte vers le large Lacunes quant au(x) facteur(s) écologique(s) qui détermine(nt) l’étagement (nature du fond, nutriments, profondeur…) Dynamique des peuplements Changements à long terme dépassent la variabilité saisonnière pour peuplements de poissons de fond du plateau : évolution du système en relation avec changements climatiques? Dynamiques trophiques non connues (poissons et invertébrés) Dynamique des populations des crevettes Connaissance de la dynamique spatio-temporelle phytoplanctonique, des bancs de vase et de la mangrove, lacunes concernant les réseaux trophiques au plateau et en zone côtière et littorale

Conclusions:

Conclusions Mosaïque de masses d’eau et de substrats sur le plateau continental et au large Echanges particulaires et dissous entre les différents écosystèmes et compartiments Données disponibles concernent les grands traits descriptifs : prise en compte limitée de la variabilité spatio-temporelle, études processus manquant De nouveaux moyens/outils sont actuellement disponibles (télédetection satellitale, enregistrements en continu, imagerie acoustique à haute résolution) Nécessité de rendre compte de l’ensemble de la biodiversité marine (en incluant la diversité microbienne). Perception actuelle de la variabilité nécessitant des études nouvelles des facteurs de régulation et des forçages, dans un contexte de changement global et de pressions anthropiques croissantes.

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55 Merci pour votre attention! …et remerciements à toutes les équipes de recherche impliquées de Guyane et de Métropole, ainsi qu’aux organisateurs de ce séminaire pour leur invitation

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LES ESPECES REMARQUABLES DE GUYANE

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Les Limicoles Zone d’importance mondiale pour l’hivernage Reproduction Hivernage ≈ 200000

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transit alim. Cycle biologique Reproduction Migration 40% de la population mondiale Tortues marines

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Oiseaux marins ► 6 espèces (>10000 couples) ►Seul site de reproduction entre l’Amazone et le Venezuela ► 50% des effectifs mondiaux (sterne de Cayenne)

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Mammifères marins: Une richesse remarquable

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Reproduction Migration Cycle biologique Facteurs Anthropiques Captures accidentelles Prédation Aménagements Dérangement Pollutions Facteurs Naturels Facteurs abiotiques Facteurs biotiques Maladies (FP, Herpès,…) Modification de l’habitat Captures accidentelles Contaminants Nuisances sonores

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► Suivi des mortalités anthropiques ► Suivi du dérangement anthropique ► Suivi de la dégradation des habitats de reproduction et d’alimentation ► Suivi démographique à renforcer ► Suivi de la dynamique littorale ► Suivi spatio-temporel (individu) sur le long terme ► Rôle et importance dans l’écosystème marin Espèces remarquables comme bioindicateurs ECOLOGIE MENACES AXES DE RECHERCHES

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Axes prioritaires: Les sentinelles du milieu marin - Situés à un niveau trophique élevé - Se déplacent sur de grandes distances - Ressources marines - Contaminants Sentinelles de l’état de santé de l’écosystème

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 prise en compte des risques que ces derniers soient naturels, technologiques, voire sanitaires ou environnementaux vulnérabilité "classique" : capacité d'endommagement d’un écosystème, de biens et des personnes (enjeux) vulnérabilité globale : capacité de réponse de la société à des crises potentielles (résilience) liée à des facteurs conjoncturels (l'aléa) et structurels (contexte socioéconomique culturel, fonctionnel, institutionnel, …)  Création de connaissances dans une approche pluridisciplinaire et participant à l’aide à la décision La vulnérabilité : approche globale du fonctionnement d’un éco- sociosystème

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Deux dynamiques convergentes : télescopage prévisible, émergence des risques Urbanisme résidentiel

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Vulnérabilité liée à la dynamique du trait de côte - Effets de la dynamique du trait de côte sur les aménagements littoraux ? Comment identifier l es zones à risque ? Comment appréhender les incertitudes liées au changement climatique (élévation du niveau de la mer, forçages hydrométéorologiques) ?

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État actuel du niveau de contamination (hydrocarbures, autres contaminants organiques, contaminants inorganiques) du domaine maritime guyanais (estuaires, mangroves, vasières, milieu océanique profond, …) ? Vulnérabilité aux contaminants organiques et inorganiques MER TERRE

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Comment bâtir l’expertise nécessaire ? - Dans le contexte de la d irective cadre stratégie du milieu marin comment participer à la mise en place d’indicateurs ( e.g. espèces bioindicatrices et échantillonneurs passifs) du bon état écologique ? Vulnérabilité aux contaminants organiques et inorganiques

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R éflexion sur la vulnérabilité et de la gestion des risques s’inscrit dans un contexte de construction de projet de territoire Dynamique d’ouverture vers le domaine maritime avec de nouveaux enjeux d’emplois industriels et « verts » mais également associés à de nouveaux risques (démographie exponentielle, planification de l’espace associé, rejets urbains et industriels, …) + incertitudes des impacts liées au changement climatique Un projet de territoire ne peut se construire qu’avec l’intégration des sciences de l’environnement, des sciences de l’ingénieur et des sciences humaines et sociales Mise en œuvre d’une démarche participative Pour un projet de territoire

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TERRITOIRE INTEGRATION APPROPRIATION Démarche PARTICIPATIVE CONCERTATION Atelier Groupe Mer du GIS IRISTA Guyane

Coordination entre les thématiques identifiées:

Coordination entre les thématiques identifiées Des réseaux de chercheurs existant, à structurer (reconnaissance extérieure et animation) : vers un Groupement De Recherche ? Une forte demande transversale : bathymétrie de l’ensemble de la zone La mutualisation des équipements en vue de l’optimisation de leur usage L’organisation de l’archivage et de l’accès aux données scientifiques (portail guyanais d’accès aux bases de données spécialisées)

Moyens structurants:

Moyens structurants Court terme Moyen terme Laboratoires d’analyse commun (physico-chimique, biologique et moléculaire) Salle d’entreposage de matériel Instrumentation de terrain Biologging Petites embarcations Véhicules de terrain Imagerie satellite Surveillance aérienne Parc d’instrumentation de terrain (hauturier) Systèmes de mesures et prélèvement automatisés (au large) Station de terrain Infrastructure logistique Personnel technique de laboratoire et de terrain

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Merci de votre attention

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