First Observations of Benthos and Seston from a Submersible in the Lower St. Lawrence Estuary Premières observations du benthos et du seston à partir d’un submersible dans l’estuaire maritime du Saint-Laurent Erste Benthos und Seston Beoachtungen von einem U-Boot aus, in der unteren Skt Lorenz Strom Mündung

ABSTRACT

Six dives with the submersible PISCES IV have permitted a unique description of the benthic and pelagic environments of a large, deep Canadian estuary. The estuarine floor and continental slopes are divided into five depth-dependent benthic zones. In order of decreasing depth are the Bathyal Trough Zone, the lnfaunal Zone, the Ophiura Zone, the Ice Rafting Zone and the Wave Base Zone. The zonal boundaries are based on changes in the faunal community, sediment texture, current energy, level of bioturbation and suspended particulate loading. Biological resuspension appears important in the Bathyal Trough and lnfaunal Zones. Current resuspension dominates the Ophiura and Ice Rafting Zones with storm waves additionally reworking the Wave-Base sediments. Seston characteristics are strongly influenced by the source and dynamics of the host water mass. The Surface Layer, the entrained outflow from the St. Lawrence River, is the source of most suspended matter found beneath. Large particles, mostly organo-mineral aggregates, become even larger with depth and indicate a rapid downward transfer of suspended sediment. The upper Intermediate Layer is complicated by stratified zones of turbulence that temporarily reduce the floe size. With the absence of such fine water structure, the lower Intermediate Layer is characterized by long chains of marine "snow" joined by delicate filaments. The Bottom Layer, a zone of increased turbulence, had aggregates breaking up into a haze of fine particles.

RÉSUMÉ

Six plongées à bord du submersible Pisces IV ont permis de décrire les milieux benthique et pélagique de l'estuaire, large et profond, du Saint-Laurent. Le fond de l'estuaire et les talus continentaux ont été divisés, selon la profondeur, en cinq zones benthiques. Ce sont, du fond vers la surface, la zone bathyale du chenal Laurentien, la zone endobenthique, la zone à Ophiura, la zone de dépôts glaciels et la zone sous l'influence des vagues. Ces zones ont été déterminées à partir des variations des populations macrobenthiques, de la texture des sédiments, de l'énergie des courants, du niveau de bioturbation et de la concentration des particules en suspension. La resuspension biologique semble être importante dans les zones bathyale et endobenthique, mais la resuspension par les courants domine dans les trois autres zones. Les sédiments de la zone sous l'influence des vagues peuvent aussi être remaniés par les vagues de tempêtes. Les caractéristiques du seston sont fortement influencées par la source et la dynamique des différentes masses d'eau. Une grande partie du matériel en suspension provient de la couche superficielle, entraîné par le courant du Saint-Laurent. Les grosses particules, surtout les agrégats organo-minéraux, sont de plus en plus grosses en profondeur, ce qui suppose une descente rapide du matériel en suspension vers le fond. Dans la couche intermédiaire supérieure, des zones de turbulence stratifiées réduisent temporairement la taille des agrégats. La partie inférieure de la couche intermédiaire ne contient pas de ces stratifications fines et est plutôt caractérisée par la présence de longues chaînes de particules rattachées par un filament délicat. Dans la couche de fond, l'accroissement de la turbulence transforme les agrégats en un brouillard de fines particules.

ZUSAMMENFASSUNG

Sechs Tauchmanôver mit dem U-Boot Pisces IV haben eine einzigartige Beschreibung der benthis-chen und pelagischen Umgebung einer grossen, tiefen, kanadischen Mùndung erlaubt. Der Aestuarboden und die Kon-tinentalhànge sind in fùnf tiefenbedingte benthische Zonen eingeteilt. Der Ordnung nach, in abnehmender Tiefe, liegen die bathyal Zone des Skt-Lorenz Kanals, die endobenthische Zone, die Ophiura Zone, die Eisstrandungs Zone und die Wellen-Einfluss-Zone. Die Zonengrenzen sind auf Verànderungen in der Faunenwelt, Sedimenttextur, Strômungsenergie, Niveau der Bioturbation und der Konzentration der Schwebstoffe gegrùndet. Biologische Resuspension ist in der bathyalen und endobentischen Zone wichtig, wàhrend die Resuspension durch die Strômung in der Ophiura und Eisstrandungszone ùberwiegt, mit zusàtzlicher Bearbeitung der Wellen-Basis-Elemente durch Sturmwellen. Seston Kennzeichen sind durch die Dynamik der Gastgewàsser stark beeinflusst. Ein grosser Teil der Schwebstoffe kommt aus der oberen Schicht und wird durch die Strômung des Skt Lorenz Stromes mitgeschleppt. Grosse Teile, meistens organischmineral Aggregate werden mit wachsender Tiefe noch grosser und zeigen ein schnelles Sinken der Schwebstoffe an. In der oberen Zwischenschicht verringern die stratifizierten Turbulen Zonen zeitweilig die Grosse der Aggregate. Der untere Teil der Zwischenschicht zeigt keine solche feinen Stratifikationen und kennzeichnet sich eher durch die Gegenwart von langen Ketten von Schwebstoffteilchen, die durch einen dùnnen Faden zusammenhalten. In der Grundschicht, einer Zone mit vermehrterTurbulenz, werden die Aggregate zu einem Nebel feiner Teilchen aufgebrochen.