Florida Bay is a shallow, subtropical lagoon located south of the Florida mainland. Bordered by the Florida Keys to the east and south, and shallow mud banks to the west, the Bay is protected from wave action and is considered a low energy environment. Utilizing a 100 year bathymetric dataset the geomorphology of Florida Bay was examined to see if significant changes were occurring despite the lack of strong wave action and water circulation. Changes in bathymetry were investigated from using a high-resolution bathymetric dataset from 1890 and 1990. Analysis was concentrated on the three main ecological habitats of Florida Bay: seagrass beds, mud banks and basins. This study of changes in geomorphology revealed that percent coverage of seagrass beds was positively correlated to amount of shallowing, basins larger than 27 km2 have gotten deeper and the mud banks of Florida Bay have been migrating southward at approximately 1 m/y. The significant changes to bathymetry within Florida Bay reveal that the environment is quite dynamic despite being sheltered from open waters. Most importantly, the presence of the 1890 bathymetric dataset allows for remote sensing techniques to be used to follow geological processes.

Le littoral guyanais accueille chaque année les pontes de tortues marines. En Guyane, les tortues doivent faire face à l’instabilité côtière liée au passage d’imposants bancs de vase le long du littoral. Dans ce contexte, les plages de ponte peuvent devenir non attractives si elles présentent une érosion trop marquée ou si elles sont envasées. L’instabilité de ce littoral peut également induire la création de nouveaux sites sableux (cheniers), sites de ponte potentiels.Ce travail de thèse s’attache à étudier la dynamique morphosédimentaire des plages sableuses servant d’habitat de ponte aux tortues et les répercussions de la migration des bancs sur ces plages. La principale zone d’étude, la plage d’Awala-Yalimapo, a été instrumentée entre 2011 et 2013, et a permis de comprendre le fonctionnement hydro-sédimentaire d’une des principales plages de ponte guyanaises à une échelle mensuelle à pluriannuelle. Parallèlement à ce travail, l’activité de ponte des tortues marines a été recensée permettant de mettre en évidence l’utilisation de certains paramètres environnementaux dans la sélection finale du site de ponte. Les principaux déterminants sont la configuration de l’avant-plage, la hauteur d’eau, les courants de marée et la dynamique morphosédimentaire de la plage d’accueil. / French Guiana coast host, each year, marines turtles nesting. In French Guiana, marine turtles managed with the extreme coastal variability due to the migration of huge mud bank. In this context, nesting beaches could be unattractive if erosion is too intense or if there are silted-up. The instability of this coast could induce the creation of new sandy coastline (cheniers) and so on potential nesting site.The aim of this PhD work was to study the morphodynamics of sandy beaches which are also nesting site for marine turtles and the consequence of mud bank migration on these beaches. In-situ measurements were carried-out on the principal study area, Awala-Yalimapo beach, and permitted to increase our knowledge on the hydro-sedimentary evolution of one of the primary nesting site from daily to multiannual time scale. In the same time, the nesting activity of marine turtles was listed to highlight the use of environmental parameters in the finale selection of the nesting site. Principal environmental clues were the beach configuration, the water level, tidal current and the morphodynamics of the nesting habitat.

La mangrove de Guyane est caractérisée par un dynamisme spatial exceptionnel. Ce caractère découle de processus hydro-sédimentaires côtiers très intenses. Les objectifs de la thèse ont été de : (1) quantifier la dynamique spatiale de l'écosystème mangrove à l'échelle régionale et multi-décennale par l'analyse de données d'archives issues de la télédétection ; (2) tester l'hypothèse selon laquelle le climat océanique serait à l'origine de cette dynamique en évaluant les corrélations avec des séries temporelles de données atmosphériques et d'états de surface de l'océan ; (3) quantifier les conséquences de cette dynamique spatiale sur le stockage du carbone en mangrove. Les résultats ont montré qu'environ 15 000 ha de mangrove fluctuent à l'échelle multi-décennale en opposition avec les phases de l'Oscillation Nord Atlantique (NAO), principal mode de variabilité atmosphérique en Atlantique Nord. Le lien est opéré par l'intermédiaire des vagues océaniques dont l'énergie est modulée par les phases de la NAO. L'étude suggère que la diminution des surfaces de mangrove est la conséquence de périodes où les vagues sont puissantes (phase NAO+), ce qui favorise l'érosion côtière, la remise en suspension des sédiments et leur transport le long de la côte. Au contraire, les périodes où les vagues sont faibles (phase NAO-) favorisent le dépôt des sédiments, ce qui est à l'origine de l'expansion des surfaces de mangrove. Les résultats montrent que l'alternance entre des périodes d'expansion et de retrait génère une mosaïque d'âges de mangrove qui détermine la capacité de stockage du carbone par l'écosystème. A partir de ce dernier résultat, l'étude suggère qu'au cours du temps la mangrove puisse alternativement passer d'une fonction de puis à celle de source de carbone pour l'océan côtier et l'atmosphère. / Mangroves in French Guiana are characterized by their spatial dynamism. This specificity is the result of intense coastal sedimentary processes. The goals of this study are to: (1) quantify mangrove spatial dynamics on a regional level and a multi-decadal timescale using archives of remote sensing images; (2) test the hypothesis of the role played by the atmosphere using correlations with time series of atmospheric and ocean surface reanalysis datasets; (3) quantify consequence of this spatial dynamism on coastal carbon storage. Results showed that approximatively 15 000 ha of mangroves fluctuate on a multi-decadal timescale in opposition to the North Atlantic Oscillation (NAO) phases, the main mode of atmospheric multi-decadal variability in the North Atlantic. This relation is operated by ocean waves whose energy is modulated by NAO phases. The study suggests that, on the one hand, decrease of mangrove surface areas is due to periods of high wave energy (NAO+) which favour coastal erosion and mangrove retreat, sediment resuspension and transport. On the other hand, the study suggests that periods of low wave energy (NAO-) favour sediment deposition on the coast and is at the origin of mangrove surface area expansion. Results also showed that alternation between phases of retreat and expansion generates the demographic structure of mangrove ages, which determines the mangrove carbon storage capacity. The study finally suggests that through time mangrove can switch from a source to a sink of carbon, and vice and versa, for the ocean and the atmosphere.

La migration des bancs de vase observée le long des côtes Guyanaises génère des problématiques de navigation, particulièrement pour l'unique port de commerce de Guyane localisé dans l'estuaire du Mahury. La dynamique hydrosédimentaire de cet estuaire mésotidal et l'influence des bancs sur cette dernière sont très peu renseignées. Les principaux résultats de cette étude mettent en évidence l'importance relative du débit et des courants de marée sur la dynamique des sédiments fins. Bien que l'asymétrie de la marée soit dominée par le flot, les courants de jusant sont prédominants en saison humide et équivalents aux courants de flot en saison sèche. La dynamique des sédiments fins est gouvernée par la remise en suspension, bien que des épisodes de stratification puissent fortement atténuer la turbulence durant les premières heures du jusant. Les flux résiduels de sédiments sont généralement orientés vers l'amont durant la saison sèche et vers l'aval en saison humide, excepté lorsque les débits sont inférieurs aux moyennes saisonnières. L'évolution des fonds de l'estuaire sur 20 ans indique néanmoins une stabilité des dépôts et souligne la capacité de l'estuaire à évacuer les sédiments apportés durant la phase d'envasement. L'interdépendance entre l'estuaire du Mahury et le banc de Kaw sera ainsi soumise à discussion. Elle permettra d'évaluer la capacité du banc de Kaw à influencer la sédimentologie de l'estuaire et inversement d'évaluer la capacité de l'estuaire à perturber la migration du banc. / The mud banks migration observed along the Guyanese coastline generates navigating issues, especially for the unique harbor of French Guiana located in the Mahury Estuary. The hydro-sedimentary dynamic of this mesotidal estuary and the influence of the mud banks migration is poorly documented. The main results have brought to light the relative importance of the river discharge and tidal currents on the fine sediment dynamics. Even though the tidal asymmetry is dominated by the flood, the ebb currents are predominant during the wet season and are equivalent to the flood currents during the dry season. The fine sediment dynamics are mainly governed by the resuspension even though some stratification events can highly damp turbulence during the first hours of the ebb. The residual fluxes of sediment are generally landward during the dry season and in the wet season when river discharges are lower than the seasonnal averages. However, the bathymetric evolution over 20 years indicates the stability of the deposits and underlines the estuary's capacity of flushing sediments brought from the mud bank. The interdependence between the Mahury Estuary and the Kaw mudbank will therefore be subject to discussion. It will allow us to evaluate the mud bank influence on the estuarine sedimentology or, inversely, evaluate the capacity of the estuary to interfere with the mud bank migration and slowing down its progression with the currents.

La compréhension des processus contrôlant le fonctionnement des mangroves est capitale au vu des services socio-économiques/écosystémiques rendus par ces écosystèmes et des menaces qu’ils subissent. En Guyane Française, les mangroves se développent rapidement en réponse aux contraintes sédimentaires récurrentes induites naturellement par les apports sédimentaires amazoniens. Cette thèse étudie la structure et la composition de trois classes de taille de communautés benthique (méso, macro, mégafaune), et les activités de bioturbation associées (remaniement sédimentaire biologique : RS, terriers) dans les jeunes stades de mangrove. 51 taxons de méso-macrofaune et 12 espèces de crabes (mégafaune) ont été identifiés. Bien que la biodiversité benthique soit spécifique à l'âge de la mangrove, des taxons tolèrent les modifications brusques du milieu, et cette persistance maintient des fonctions clés du remaniement sédimentaire tout au long du développement des mangroves. L’intensité du RS varie le long de ce gradient (21-146 g PS.m-2.cycle tidal-1). Si les crabes dominent le RS, cette thèse souligne la contribution effective de la méso-macrofaune aux transports particulaires. Les communautés benthiques montrent des capacités de bioturbation adaptées aux instabilités récurrentes du littoral. Les variations du RS au cours du temps pourraient indiquer l’état fonctionnel des mangroves. Cette étude conclut que l’hétérogénéité morpho-sédimentaire au sein des jeunes stades de mangroves influence la structuration spatiale des crabes, le remaniement sédimentaire qu’ils induisent, et la morphologie des terriers. Les microhabitats devraient être considérés lors de l'évaluation du rôle fonctionnel de la faune benthique des mangroves. / Understanding the processes that control mangroves functioning is essential regarding the socioeconomic/ecosystemic services these ecosystems provide and the increasing threats they suffer. In French Guiana, mangroves grow rapidly in response to natural sedimentary perturbations caused by sediment inputs from the Amazon River. This thesis characterizes the structure and the composition of benthic fauna communities (three size classes: meso-, macro- and megafauna) and the associated bioturbation activities (biological sediment reworking: SR, burrows) in mangrove early growth stages. 51 meso- macrofaunal taxa and 12 crab (megafauna) species were identified.Despite a mangrove age specific biodiversity, some taxa tolerate abrupt environmental changes, and such persistence maintains key sediment reworking functions along mangrove development.The SR intensity varies along this gradient from 21 to 146 g DW.m-2.tidal cycle-1. Burrower crabs dominate the SR but this thesis also outlines the non-negligible contribution of smaller-sized (meso- and macrofauna) organisms to particulate transport. Benthic communities’ bioturbation capacities are adapted to recurrent environmental instabilities. Changes of the biologicallyinduced SR may be used as a proxy of the functional status of mangrove ecosystems. This study concludes that morpho-sedimentary heterogeneity of early-growth mangrove stages influences crab spatial structuration, the crab-induced sediment reworking and burrow shapes. Thus, microhabitat specificities should be considered when evaluating the role of benthic fauna in mangroves ecosystem functioning.