1. Les écosystèmes
aquatiques
Les écosystèmes aquatiques continentaux
méditerranéens sont particulièrement exposés à l’impact des perturbations du
fait des conditions climatiques et des nombreux aménagements provoquant des
variations de débit. La prise en compte de cet impact pour une approche de la
dynamique spatio-temporelle des peuplements algaux et de macro-invertébrés
s’est donc avérée primordiale. L’impact des déséquilibres a aussi été relié aux
phénomènes d’invasion ou de prolifération (algues, macrophytes,
cyanobactéries…).
La démarche est complétée par l’étude de
l’écologie de macro-invertébrés aquatiques dont la valeur indicatrice en
paléo-écologie (diptères – chironomidés) est incontestable. Parallèlement, le
groupe d’hydrobiologistes s’attache aussi à développer des méthodologies
scientifiques pour des suivis opérationnels.
1.1
Structuration
de la biodiversité et perturbations : approche systématique et
fonctionnelle
1.1.1
Biodiversité et Régulation de Débit
La prise en compte des différents régimes hydrologiques
générés par la gestion hydraulique des barrages EDF, en Durance a montré
plusieurs niveaux de réponses des communautés algales et macrophytiques
(Fayolle 1998, Fayolle et al. 2001).
Les communautés algales répondent bien, en terme de traits biologiques, au
concept de “l’Intermediate Disturbance Hypothesis” (Fayolle et al. 1998). Au niveau populationnel
apparaissent, en fonction des différents régimes, plusieurs processus de
fixation des Chromophytes Diatomophycées aux substrats du lit de la rivière
(Fayolle et al. 1999).
Ces régulations entraînent de profondes
modifications des caractéristiques physiques notamment un accroissement des
variations thermiques journalière et annuelle ainsi qu’une réduction des
habitats disponibles. Ceci se traduit, pour les algues, par une réduction de la
diversité et pour les invertébrés, par l’apparition d’espèces eurythermes
polyvoltines et psychrothermes monovoltines (Cazaubon & Giudicelli, 1999).
1.1.2. Rôle des crues et inondations
A l’échelle de la plaine alluviale d’une grande
rivière telle que le Bas-Rhône, les crues entraînent des modifications de
connexion des milieux annexes. Ceci augmente la diversité de substrats
rencontrés dans ces milieux et donc indirectement, la biodiversité (Diversité
des "traits"
Figure 11
: Schéma synthétique des thèmes de recherche développés par le Thème 3
« Ecologie des Perturbations »
biologiques) des macroinvertébrés et en particulier celle des Diptères
Chironomidés (Franquet, 1999).
De même l’inondation plus ou moins fréquente, et
plus ou moins importante de marais temporaires, entraîne la mise en place d’une
mosaïque d’habitats plus ou moins diversifiés, qui va jouer un rôle important
sur la distribution spatiale des macroinvertébrés et en particulier des pontes
d’Aedes caspius et detritus (Franquet et al.,
2002).
1.1.3 La
temporarité
En ce qui concerne, les milieux aquatiques
temporaires, des résultats préliminaires montrent que la structure des
peuplements des milieux lotiques est en partie déterminée par les principales
phases du cycle hydrologique (Cazaubon, 1999); on peut ainsi rapprocher ces
communautés à celles observées au sein des mares temporaires (Giudicelli, J.
& Thierry, A., 1998). Il apparaît, en premiers résultats, une nette
influence du temps de mise en eau sur la structure des peuplements d’algues en
dérive et benthique ainsi que de Diptères chironomidés (Franquet et al. 2001).
1.2 Production primaire et proliférations
Dans l’approche fonctionnelle des cours d’eaux
(naturels et anthropisés) les producteurs primaires jouent un rôle primordial.
Dans certains hydrosystèmes on note des proliférations de diatomées (Asterionnella formosa, Melosira varians),
de Cyanobactéries potentiellement toxiques (Planktothrix
agardhii) et de macrophytes aquatiques (Ludwigia)
qui constituent des nuisances pour les gestionnaires de l’eau (adduction et
potabilisation) et les activités ludiques (Bertrand et al. sous-presse, Bertrand et
al. 2001, Comte et al. 2000,
Comte et al., 2001, Cazaubon et Dandelot,
2002).
Certaines macrophytes proliférantes telles Potamogeton pectinatus et Groenlandia densa réduisent l’écoulement
des eaux, favorisent la sédimentation et modifient les microhabitats de
certains groupes d’algues (épiphyton) et d’invertébrés.
1.3 Ecologie des macroinvertébrés aquatiques et
utilisation en paléo-écologie (Diptères Chironomidés)
Les connaissances concernant l’écologie des
Diptères Chironomidés permettent de développer des passerelles avec les
paléo-environnementalistes. De plus en plus, les études paléoécologiques
intègrent différents modèles biologiques (études multi-proxy). Ainsi, les
Diptères chironomidés ont pu être pris en compte dans deux études :
Reconstruction de paléo-environnements et climats
en milieu lacustre (tourbières).
Ce travail s’inscrit dans un programme de
recherche pluridisciplinaire paléo-écologique (dendro-écologie, palynologie et
paléo-entomologie) visant à reconstruire les paléo-environnements de la Vallée
des Merveilles depuis le Tardiglaciaire jusqu’à la période la plus récente de
l’Holocène. L’un des objectifs est de valider le couple pollen-chironomes comme
outil de reconstitution des paléo-environnements et paléo-climats (Gandouin,
2000 ; Gandouin & Franquet (sous-presse).
1.4 Développement de méthodologies pour des suivis opérationnels
Monitoring des rivières
Les algues ont une forte réactivité en présence
d’une pollution organique. On observe une augmentation importante des effectifs
cellulaires et la disparition d’espèces polluosensibles qui sont remplacées par
un cortège d’espèces polysaprobes qui dominent le peuplement (Kelly et al, 1998). On constate aussi que la
biomasse des pigments chlorophylliens est sous l’influence de la charge
polluante. En secteur de référence (non soumis à la pollution), on note des
valeurs modérées de chlorophylles a et c, dans les secteurs pollués on
enregistre des teneurs élevées en chlorophylles a et b qui traduisent les
modifications de la composition de ces communautés microphytiques.
Traitement anti-culicidiens
Dans le cadre d’un programme Life, le suivi de la
dynamique des macroinvertébrés peuplant des milieux temporaires stagnants
(marais de chasse, prairies humides), après traitements anti-culicidien au Bti
et à l’Abate permet de développer une méthodologie de suivi scientifique
utilisable en routine par les gestionaire (Pont et al, 1999, Franquet et al.
sous-presse).
1.5 Listes des programmes financés
Programme Life (N° LIFE99 ENV/F/000489) en collaboration avec l’EID (Entente
Interdépartementale pour la démoustication).
Parc Naturel Régional de Camargue (Appel d’offre N/ref :
JPT/MJ/AT-98/096).
Programme Invabio (2002) du MEDD, en collaboration avec le CEMAGREF de Bordeaux et l'ENSAR de Rennes.
Mémoires de 3ème cycle
ABOU-HAMDAN H. 2002 “ Influence des apports du Rhône sur la densité,
la diversité et la biomasse des communautés benthiques du plateau continental
méditerranéen » Rapport de DEA. Université Aix-Marseille II. 30 pp.
BARDIN O., “ Dynamique des peuplments piscicoles
colonisant les milieux estuariens et lagunaires du delta du Rhône. Etude de
deux cas : le domaine de la palissade et le pertuis de la Fourcade ”.
Thèse d’Ecologie, Université Aix-Marseille III, 189 p., thèse soutenue le 24
mai 2002 . Directeurs de recherche, G. Metge et E.
Franquet.
BERTRAND C. , “ Réponses de la communauté phytoplanctonique et de la
population de la Diatomophycée, Asterionella formosa Hassal, à la variabilité
physique, chimique, biotique de l’environnement à l’échelle d’un complexe
hydraulique composé de 9 retenues artificielles en région méditerranéenne
(Sud-Est de la France) ”. Thèse d’Ecologie, Université Aix-Marseille III,
247 p., thèse soutenue le 5 juillet 2002 . Directeur
de recherche, A. Cazaubon.
BERTRAND, C. 1998. Facteurs physico-chimiques favorisant le développement
de Diatomées de grande taille dans le système d’adduction de la S.E.M. (Société
des Eaux de Marseille). Rapport de DEA. Université Aix-Marseille III. 38 pp.
CHOMERAT, N. 2001. Dynamique spatio-temporelle des paramètres
physico-chimiques et du phytoplancton d’un étang méditerranéen
hypereutrophe : l’étang de Bolmon. Rapport de DEA.Université Aix-Marseille
III. 41pp.
COMTE K., “ Etude de la variabilité épiphytique algale en
rivière mediterranéenne. Comparaison des communautés microphytiques sur différentes
plantes–Hôtes ”. Thèse d’Ecologie, Université Aix-Marseille III, 224 p.,
thèse soutenue le 18 janvier 2001 . Directeur de
recherche, A. Cazaubon.
DANDELOT S. 2002 « Autoécologie de la jussie
(Ludwigia) dans les écosystèmes aquatiques naturels et artificiels
méditerranéens du Sud-Est de la France ».Rapport de DEA. Université
Aix-Marseille II. 42 pp.
FAYOLLE S., “ Réponse des communautés végétales aquatiques
(algues et macrophytes) aux perturbations hydrodynamiques (débits réservés,
restitution) en Durance aménagée ”. Thèse d’Ecologie, Université
Aix-Marseille III, 227 p., thèse soutenue le mars 1998 .
Directeur de recherche, A. Cazaubon.
GANDOUIN, E. 2000. Evolution des assemblages fossiles de Chironomidae
au cours du Tardiglaciaire et de l’Holocène sur le site du lac Long Inférieur
(Vallée des Merveilles, Alpes Maritimes, France). Rapport de DEA. Université
Aix-Marseille III. 42 pp.
- Thèses en cours
ABOU-HAMDAN H., « Réponse des peuplements des végétaux
aquatiques se développant dans les cours d’eau méditerranéens, à des
perturbations d’origine naturelles et anthropiques » (soutenance prévue en
septembre 2004).
DANDELOT S., « Ecologie de Ludwigia, plante aquatique
anvahissante dans le Sud-Est de la France ».(soutenance
prévue en novembre 2005).
CHOMERAT N., « Dynamique spatio-temporelle du phytoplancton d’un
étang méditerranéen fortement anthropisé. Etude autoécologique de la Cyanophyte
potentiellement toxique Planktothrix agardhii (ex Gom.) Anagn. &
Kom. » (soutenance prévue en novembre 2004)
GANDOUIN E., “ Enregistrement du bassin de St-Omer, analyse
d’une nouvelle séquence climatique. Application pour l’analyse de l’évolution
du climat au cours des derniers 400000 ans et de sa variabilité spatiale à
l’échelle de la France ” (soutenance prévue en novembre 2003).