Le Grand Cul-de-Sac Marin, devenu cœur marin du Parc national depuis 2009, au-delà du lagon, est une baie constituant un réservoir de biodiversité abritant des sites naturels littoraux humides ou marins remarquables à de nombreux égards. Dans une aire géographique à la fois vaste et bien délimitée, le Grand Cul-de-Sac Marin présente une juxtaposition de nombreux écosystèmes dont les herbiers de phanérogames marines qui forment de véritables « prairies sous-marines », appelées herbiers sur les fonds sédimentaires. A la différence des Algues, elles ont de véritables branches, racines, feuilles, fleurs et fruits..
Nées d’ancêtres terrestres, il y a une centaine de millions d’années, ces plantes à fleurs ont gardé de leurs cousines terrestres une allure de jonc ou d’iris, avec de longs rhizomes (tige souterraine, généralement horizontale) et des feuilles fines. Elles se reproduisent par une pollinisation sous-marine, en libérant sous l’eau les grains de pollen qui sont transportés par les courants. Ces herbiers vont offrir nourriture et abris à toute une faune d’Invertébrés et de poissons. L’écosystème ainsi formé représente un véritable oasis de vie par rapport aux fonds sédimentaires nus.
On les rencontre de la surface à trente mètres de profondeur et, dans le Grand Cul-de-Sac Marin, ils constituent un écosystème de transition entre la mangrove et le récif corallien. Zones de nurseries et de frayère pour de nombreuses espèces de poisson, les herbiers à phanérogames marines sont composés de 4 espèces de plantes marines à fleurs, dont la plus abondante est l’herbe à tortue (Thalassia testudinum). D’une importance écologique primordiale pour le lagon car ils contribuent à l’oxygénation des eaux grâce à leur intense activité photosynthétique, les herbiers sont également les stabilisateurs naturels des sédiments côtiers : ils les piègent et les empêchent de se déplacer. Par ailleurs, ils contribuent au maintien d’une bonne clarté des eaux et ralentissent les courants.
Les herbiers sont aussi une source de nourriture pour de nombreux organismes. La plupart ne prélèvent que les épiphytes vivant sur les feuilles, comme les poissons chirurgiens (Acanthuridae) et les lambis (Mollusques). Les Reptiles tels que la tortue verte (Chelonia mydas) recherchent les feuilles de Thalassia fraîches sans épiphytes. Les Siréniens (lamantins) mangent des feuilles de Thalassia et les rhizomes. Un adulte peut consommer entre 30 et 50kg de Phanérogames par jour. Les Oursins noirs (Diadema antillarum) et blancs (Tripneustes esculentus) se nourrissent des feuilles de Thalassia et des épiphytes. Les populations de l’espèce d’oursin (Tripneustes esculentus) sont en voie de forte régression.
Cet écosystème est menacé dans les régions tropicales par les ouragans et les activités humaines (aménagements des littoraux, chalutage, extraction, pollution...). Un protocole a été développé par le parc pour fournir une méthode d’évaluation rapide de la flore et de la faune des herbiers de Phanérogames dans la région Caraïbe en partenariat avec l’Université des Antilles et de la Guyane.