eau douce avril2010 AlainRouanet

Ecosystèmes
et Biodiversité
en eau douce
eaux courantes: ruisseaux, rivières
eaux stagnantes: lacs,carrières,
gravières,étangs,marais,prairie inondée,
tourbières,lagunes,mers mortes.
section EBS
avril 2010
Alain
Rouanet
Milieux d ’études
des milieux humides
Limnologie = Étude des lacs, réservoirs, étangs, lagunes
Potamologie = Étude des fleuves, rivières, ruisseaux
Milieux astatiques = Étude des mares temporaires
Eaux souterraines = Étude des lacs et rivières sous terre
• Milieux lénitiques = lacs, étangs, lagunes
• Milieux lentiques = réservoirs
• Milieux lotiques = fleuves, rivières, ruisseaux
• Mers mortes???
SOURCES
• Ecoguides BORDAS: Lacs et rivières
milieux vivants - Gérard Lacroix
• La vie dans les étangs, les ruisseaux et
les mares ed. Vigot
• ww.awquaventure.com
• DORIS - FFESSM
Zone littorale: où la lumière
atteint le fond
Zone limnétique ( ou
pélagique ou trophogène):
partie de la zone éclairée qui
n'est pas en contact avec le
fond et où ne peuvent
pousser que des plantes
flottantes ou des algues
planctoniques
variations saisonnières; bloom
du plancton au printemps
Zone benthique (ou
trophollytique ): non
éclairée(moins de 1% de
lumière incidente);
décomposition , quelques
poissons, zooplancton
manque d’oxygène; eau froide
sangsue
lacs et étangs
•
•
•
•
•
origines multiples : glaciaire, subsidence, tectonique, volcaniques,
glissements de terrain, animaux, humains
1 mètre à 1700 mètres de fond (Baïkal) (Tanganika :1400 m de fond )
1 ha à 83000 km2 ( lac Supérieur )
les étangs ont des plantes enracinées : moins de 3m
mares : moins d’1 m
•
Mer Caspienne: 436000 km2 et 79000 Km3
•
plusieurs thermoclines en été.
---------------zone pélagique-------------------
epilimnion
hypolimnion
Eutrophisation:
Oligotrophe: (peu nourri) lacs pauvres en matières nutritives et contenant plusieurs
espèces d’organismes aquatiques, chacune d’elles étant représentée en nombre faible.
L’eau se caractérise par une grande transparence, une importante teneur en oxygène et
peu de matières organiques.
Mésotrophe: Par rapport aux lacs oligotrophes, on y note une augmentation des
matières organiques et des organismes aquatiques (végétaux, animaux, bactéries).
Eutrophe: (bien nourri) lacs riches en matières nutritives. Ces lacs sont relativement peu
profonds, recouverts d’une large ceinture de végétation aquatique et on y note la
présence d’espèces de poissons peu exigeants en oxygène. Le fond est couvert de
sédiments riches en matières organiques.
Vieillissement accéléré par les activités humaines :
Les apports en matières nutritives, comme le phosphore et l’azote, provenant entre
autres d’installations septiques mal entretenues ou d’usages excessifs de fertilisants,
sont responsables de l’eutrophisation accélérée du lac. D’autre part, les apports en
sédiments, provenant essentiellement de l’érosion des sols du bassin versant, envasent
le fond et contribuent également à l’eutrophisation accélérée du plan d’eau.
Eutrophisation:
• l’apport de matière
organique
peut changer la
structure mais aussi
phénomène naturel
(cycle)
• plancton
• oxygène
•
affecte l’épilimnion : couche
de 15 à 30m d'eau plus
chaude et moins dense située
au dessus du thermocline
• Impact humain
important:
• engrais , espèces
étrangères…
Les principales sources de nutriments :engrais domestiques et agricoles (engrais chimiques,
lisiers, etc.) ; eaux usées (domestiques, municipales) ; détergents, lessives et savons ;
coupes forestières (sols mis à nu) ; érosion des rives ; rejets de sites d’enfouissement et
industriels.
Tourbières: formation sur argile sur des milliers
d’années
L’accumulation de tourbe s’élève au dessus de l’environnement
tourbes
calciques
ou
acides
zones humides
• couvertes d’eau et favorisant les plantes aquatiques
• grande variété de biotopes:
– Variation suivant la périodicité des inondations.
– Variation suivant la saturation et l’oxygène disponible.
– Salinité et géographie.
zones humides
plantes adaptées aux milieux humides
nymphea
cyprès chauves
Étagement des plantes
phragmitaie
caricaie
Zone littorale:
– La plus grande diversité et spécialisation
– Beaucoup d’espèces animales
– Création de matière organique pour tout l’écosystème
mai
juillet
octobre
algues /plantes
cladophore
Spirogyra (gluant)
Cladophore( filaments ramifiés rêches)
Potamot
Dour Belgique
Neuchatel
Œufs de perche
Leman
Fontinalis, jonc bulbeux,
manne
aeste
spirogyra
Ranunculus fluitans
Cornifle ou
ceratophylle
Ceratophylle
prêles
utriculaire
prêles
Tapis végétal
pesse
myriophyllum
Elodee canadienne
Elodee nutallii
Mousse de fontaine
Ceratophyle
Spirée ulmaire
Œillet
des pres
sur les bords des
zones
humides…
Laitue ou
linaigrette
stratiote
Carex
Rubanier
Douve
(bouton d’or)
ficaire
Myosotis
des marais
cressonnette
Acore ou jonc odorant
Millepertuis
Eupatoire à feuilles de chanvre equisetum
salvinia
volvox
hottonie
Renouée amphibie
renoncule
lentilles
grenouillette
Plantin d’eau
Tillée nlle
zélande
Vallisnérie ou
herbe des
rivières:cache les
Perches
callitriche
wolffia arrhiza
Carex ou
laîches
sagitaires
• massette
sagitaires
vallisnérie
eupatorium
Trefle d’eau
salicaire
jussie
Lotus sacré
Faux nénuphar
Nénuphar jaune
Lys d’eaunympheas
volvox
microplancton
Desmidiacee
Ophrydium versatile
unicellulaire! colonie à
la surface d’une boule
de gelée; algues
endosymbiotiques
Lac Bleu – 15cm – 6m
lacs,lagunes
et étangs
animaux
des
rivières et
ruisseaux
brouteurs
decoupeurs
perceurs
bactéries et champignons transforment
les feuilles et détritus
• EAUX COURANTES:
• de la source à l’embouchure, plancton,
végétation et animaux changent
COURS D’ EAU
courant rapide
La vie s’adapte
à la vitesse du
courant…
courant lent
estuaires
ESTUAIRES:
certains bars sont semi anadromes
• dans un estuaire, les sédiments se fixent.
• flux de l’eau dans les 2 directions, eaux saumâtres
variables: 2 fois par jour , la salinité passe de 30-35 à
0.5-7 NACL pour mille.
• Espèces euryhalines: mulet, plie, épinoche, anguille,
athérine et même brochet.
régulation des fluides chez les poissons osseux
Boit !
ne boit pas !
• LAGUNES
transition entre le domaine marin
franc et le domaine continental, ceci
que l'on soit en milieu saumâtre
(climat tempéré ou froid) ou en milieu
sursalé (climat chaud et sec).. Cette
zonation n'est pas liée à la salinité
mais au plus ou moins fort
renouvellement de l'eau de mer ;
selon que l'on se trouve plus ou
moins éloigné du pertuis ouvrant sur
la mer (le « grau » ou la passe de la
lagune, l'entrée du port, l'ouverture du
bassin, etc.L'appartenance au
domaine paralique est indépendante
de la taille du bassin (une lagune de 3
km² aussi bien que la mer Baltique);
bonne récupération, rapide, après un
épisode de dystrophie; la forte
productivité en fait un milieu privilégié
pour l'implantation d'aquaculture
milieux marginaux
PREEMINENCE DES FILTREURS
caractérisés par une production
primaire forte.Cette forte productivité
est illustrée ici par ces laitues de mer
Ulva lactuca de l’étang de Thau, qui
sont abondantes et à l’origine de
chaînes alimentaires illustrées ici par
ces Cérithes Bittium reticulatum,
gastéropodes brouteurs G.Breton
lagunes côtières
distribution des plantes suivant la topographie et le recouvrement par les eaux
• Les barrages ont un effet déterminant sur
le débit des cours d’eau.
– ils créent des lacs, ralentissent l’eau,
réduisent les innondations,
– retiennent les sédiments;effets cumulés de
plusieurs barrages
Construction de barrages
quantité et qualité deviennent des contraintes
Conflit entre les besoins humains et
les écosystèmes
Biodiversité
Utilisation des espèces d’eau douce pour la nourriture ou autres usages
groupes
utilisation
crustacés
Écrevisses, crevettes
nourriture
mollusques
Moules, palourdes
nourriture
grenouilles
ranidae
nourriture
crocodiles
nourriture , cuir
chéloniens
Tortues à carapace molle
(Trionychidae)
nourriture, médecine (en Asie)
Volaille d’eau
canards, oies, autres
Nourriture, chasse
Mammifères à fourrure
Castor, loutres (famille des
Lutrinae) et rats musqués (Ondatra
zibethicus, Neofiber alleni),
peaux
diversité des poissons
ressources en eau de la planète
un monde salé !
L’eau, c’est la vie!
rôle central intermédiaire
entre
atmosphère,lithosphère et
biosphère
seulement 1% est
disponible dans les lacs,
rivières et étangs
utilisation mondiale de l’eau
Biodiversité
45000 espèces décrites y compris les
poissons, mollusques, reptiles, insectes,
plantes et mammifères; peut-être un million
avec les espèces inconnues.
Biodiversité en eau douce
Le nombre d’espèces est inférieur au milieu maritime et terrestre.
Pour certaines espèces comme les poissons, cependant, par rapport à
l’habitat, c’est l’inverse: 40% des 25,000 espèces; c’est l’équivalent d’une
espèce de poisson pour 100,000 km3 d’eau de mer, comparé à une espèce
pour 15 km3 d’eau douce.
C’est le cas aussi pour les mollusques bivalves, libellules et autres groupes
d’animaux.
Le nombre d’espèces croit vers l’équateur comme pour les espèces marines;
exception pour les écrevisses.
4 tonnes
Pyramide des énergies: PHYTOPLANCTON
ZOOPLANCTON CARNIVORE 400 kg
ZOOPLANCTON HERBIVORE 80 kg
POISSONS
30 kg
+ décomposeurs
CHAINE ALIMENTAIRE- réseau trophique
phylums d’eau douce +
amphibiens+insectes…
Cténophores et Echinodermes sont des phylums marins.
Phylum Porifères
• 25 espèces décrites
• pas d’organes, mais cellules
specialisées pour la
nourriture et la digestion.
• filtreurs: grand pouvoir de
filtration.
• quelques espèces ont des
algues symbiotiques (comme
pour les coraux), souvent
vertes comme la Chlorella.
éponge
choanocyte
consommateurs
bactéries of
Can
be important de
consumers
aussi as bacteria
microbes as small
Torcy
gemmules
Lac baïkal
LOPHOPHORATES: Classe des
PHYLACTOMENES …
Genus: Pectinatella sp.
Zoarium
Lophophore
en fer a cheval
Zoarium
Cristatella sp. (Zoarium)
www.psteinmann.net
www.psteinmann.net
cnidaires: coelentérés
(hydraires et méduses)
• symétrie radiale et nématocytes
• ( cellules défensives).
• Les hydraires sont les cnidaires les plus courants:
– algue symbiotique: Chlorella.
– souvent sessile; epibionte
hydraires
Plathelminthes et Némertes:
• Turbellaria (vers plats autonomes)
sont habituels dans les habitats
benthiques ou epibiontes.
• certains planaires disposent de
nematocystes pour défense en
absorbant des hydraires (les vers
marins font pareil).
• Trematodes (douves), groupe d’
animaux parasites; certains ont des
phases aquatiques.
• la bilharziose est une maladie
intestinale chez les humains causée
par les douves.
• les némertes ont un anus et un
système circulatoire fermé.
Dendrocoelum lacteum- planaire
cycle de vie Schistosoma :
la bilharziose est une maladie
intestinale chez les humains
causée par les douves
ascaris ou nématodes: vers ronds
•
vers ronds non-segmentés ; dans tous
les habitats aquatiques (sol d’étang,
maritime); filiformes.
•
faune benthique (dans les sédiments).
détritivores, herbivores, carnivores
( prédation aussi sur les autres
nématodes).
•
certaines espèces sont des parasites
d’animaux (y compris les humains),
utilisant les insectes comme hôtes.
“cécité de rivière”, onchocercose
transmis par la mouche noire en
Afrique (Simulie).
(et rotifères)
(insecte diptère)
300000 aveugles et 500000 malades !
colonies…
Annelidés: vers segmentés
tubulaires, corps segmenté avec un
système digestif spécialisé, bouche et
anus. Représentants habituels:
oligochètes, sangsues, hirudinés( 650
espèces de 1 à 20cm dont la moitié
sont parasites,une ventouse à chaque
extrémité, respirent par la peau, 2
coeurs )
Oligochètes comme les vers de terre
mais benthiques, enfouis dans les
sédiments.
– mangent des particules organiques
dans les sédiments; quelques uns, des
algues.
– résistants à la pollution et la pauvreté
en oxygène (bon indicateur: Tubifex).
– parasites d’où la maladie du tournis
chez le poisson.
maladies de la truite
Tubifex sp.
Myxobolus cerebralis
piscicola géomètre
Hirudinea ( sangsue
médicinale )
Phylum Rotifères
• 2000 espèces, plus qu’en mer!
• système digestif avec mastax (pour broyer la
nourriture), estomac, intestin, anus; système
nerveux et organes sensitifs (yeux).
• reproduction sexuée produit un cyste dormant et
plusieurs espèces peuvent survivre des années
de sécheresse.
• organe en forme de roue ciliée qui crée un
tourbillon pour apporter la nourriture à la bouche.
Prédateurs de bacteries et de petits protistes
comme les nanoflagéllés.
• planctonique ou attaché par un “pied” (avec
orteils).
rotifères
• PREEMINENCE DES FILTREURS
• Les bassins marginaux sont des lieux
où l’eau est calme : les animaux fixés
ne peuvent donc pas compter sur les
courants marins ou la turbulence de
l’eau pour leur apporter « à domicile »
la nourriture : les animaux benthiques
fixés sont donc en majorité pourvus
d’un système de pompage de l’eau,
ce qui en fait des filtreurs (on dit aussi
suspensivores) actifs.
Moules: le bord de leur manteau
ménage deux boutonnières, l’une
pour l’entrée d’eau, l’autre pour la
sortie.
Mollusques
corps mou, non segmenté; tête, pied musclé, estomac /
viscères, et souvent une coquille calcaire.
• Classe Gastéropodes:
escargots et patelles
– 500 espèces
– Coquille en un bloc et un
radula utilisée pour gratter la
nourriture
– Brouteurs de périphyton
(epilithic algues, bacteries,
etc.) mais aussi détritus,
macrophytes,
Spiral shell
Conical shell
Limnée stagnalis
physe
Limnée, physe et planorbe sont des pulmonées
radix
planorbe
DRESSENIA
Mollusques classe Bivalves:
– Les bivalves ont et des branchies
filtreuses.
– Enfouis dans les sédiments ou
attachés au substrat.
– Supportent les périodes de
sécheresse en fermant la coquille.
– Certains ont des étapes larvaires.
anodonte
Arachnides: mites et araignées
vraies araignées: l’argyronète (toile argentée)
Dolomède
• les mites aquatiques sont diverses( 900 espèces d’hydracariens
en Europe) et peuplent la surface des eaux;
•
pas de vraies araignées benthiques et pélagiques dans les lacs
• prédatrices d’insectes ou parasites au niveau de la larve
Fusion du
cephalothorax
et de l’abdomen
bouche
Six paires
d’ appendices ,
4 paires de pattes
phylum insectes
• 10 ordres ; une majorité sont des larves qui se transforment en
adultes.
– tête, thorax (trois segments), et un abdomen
– une paire d’antennes, oeil composite
• 1/ Ordre Collemboles (sauteurs): pas tout à fait insectes, datent
du dévonien.
– Sans ailes et aveugles.
– terrestre ou semiaquatique, souvent dans des lacs
wikipedia
2/ Plécoptères ou perles
• 2000 espèces au dessus des ruisseaux;
prédateurs et détritivores; larves et nymphes.
• sensibles à la pollution et aux bas niveaux
d’oxygène.
• semblables aux larves excepté 2 filaments à
l’arrière, et sont aplaties.
• métamorphose incomplète
wikipedia
métamorphose incomplète
3/ ordre des Ephéméroptères:
• seules les larves sont aquatiques; rivières et lacs. Les
espèces se répartissent par habitat ou comportement. La
forme du corps reflète le style de vie :
–
–
–
–
grimpeurs aplatis
nageurs ronds et fuselés.
fouisseurs avec mandibules
avec des branchies profilées
wikipedia
branchies
trois filaments
Cycle de vie des éphémères:
1) Les oeux éclosent dans l’eau,
2) les larves se développent.
3) Les larves nagent en surface; métamorphose en quasi-adulte
(subimago)
4) Subimago devient adulte; la femelle ponds dans l’eau et
meurt.
4/ Odonates: libellules
Demoiselles: petite libellules: ailes repliées au repos
• les larves sont aquatiques dans les lacs ou eaux calmes.
prédateurs de larves d’autres insectes.
• Se déplacent en surface; se cachent dans la végétation
aquatique, débris ou sédiments.
• Reproduction et métamorphose incomplète comme les
éphémères.
Cœur copulatoire
déprimée
Agrion jouvencelle
5/ ordre des Trichoptères
souvent lotiques; larves
(phrygane) et crisalides
aquatiques; cycle complet
de métamorphose.
– certains construisent des
abris à partir de matériaux
de l’ environement, paturent
le periphyton ou des résidus
de feuilles.
– certains construisent des
filets de capture.
– d’autres plus libres,
prédateurs
métamorphose complète
larve de phrygane
6/ ordre Mégaloptères
•
•
•
•
aquatiques en tant que larves
grandes larves avec grandes mandibules; prédateurs.
le cycle de reproduction peut durer plusieurs années.
dans milieux lotiques et lentiques.
sialis
7/ ordre hétéroptères ou punaises
30000 espèces surtout terrestres, vivent aussi en surface ou sous
l’eau; environnements lotiques et lentiques; appendices specialisés
pour la nage et la respiration.
nage sur le dos
ranatre
mange insectes,
crustacés,poissons
Noctonecta_glaucaheteroptere
gerris
hydrometre
corise
gerris
8/ Coléoptères
•
•
•
•
•
Dysticidés:192 espèces en France
3% des scarabées sont aquatiques,
ce qui représente une population
significative.
certains immergent des bulles pour
respirer.
prédateurs, brouteurs de plantes.
Gyrin:
(tourniquet)
2 paires yeux
bulle d’air
Dytique: terreur des mares
« tigre d’eau » attaque
poissons, grenouilles
Dytiscus circumflexus (femelle)
Tigre d’eau douce
Agabus nébulosus
le plus grand coléoptère (5 cm) hydrophile brun
(piceus)
9/ Lépidoptères (papillons)
• très peu d’espèces aquatiques; associés aux étangs à la
végétation dense; quelques brouteurs de periphyton en eau
calme.
• métamorphose complète.
Branchies-filaments
10/ Diptères: mouches
• Le plus grand groupe d’insectes aquatiques, dominé par
la famille des Chironomidae( moucherons ou simulies) .
• Quelques simulies possèdent de l’hémoglobine pour
survivre dans des environements pauvres en oxygène.
• Comprend des nuisibles comme les moustiques,
mouches noires…
Phylum Arthropodes
liens importants entre écosystemes.
• ( aquatiques et terrestres )
– squelettes et carapaces chitineux
– appendices rigides et articulés
acariens
nauplie
Crustacés
•
4000 espèces
• importantes dans la chaine alimentaire:
– Les espèces du zooplancton sont les principaux
consommataeurs primaires (brouteurs de plancton)
– Les omnivores benthiques se nourissent de détritus,
cadavres, etc.
• caractérisés par:
– respiration par branchies et surface du corps
- squelette chitineux, deux paires d’antennes,
appendices par paires et articulés.
décapodes
• macroinvertébrés comme les écrevisses, crevettes et crabes
environments lentiques et lotiques, grottes, eaux souterraines, zones
humides.
• certaines espèces font l’objet d’élevages.
Les écrevisses sont omnivores ; les crevettes font davantage partie
des brouteurs et détritivores.
lac Léman
écrevisses
ostracodes (crustacés bivalves)
• ils sont des espèces benthiques ; carapace faite de chitine et de calcium
carbonate. ex: cypris
• broutent les algues et mangent les détritus.
• quand les ostracodes meurent, la carapace résiste à la dissolution; dans
les sédiments .
•
la composition des carapaces peut révéler les climats antérieurs
(température).
Copépodes
zooplancton; également benthiques
dans les cours d’eau, lacs et eaux
souterraines, ou parasites.
• reproduction: dévelopement divisé
entre 6 nauplies (analogues à des
larves) et 6 copepodites (juveniles) .
branchiopodes
•
Cladocères ou puces d’eau
(daphnies) importantes dans la
niche écologique, tetards,
artémies, etc.
lentiques, certains bentiques,
certains planctoniques.
• oeufs (cystes) et larve résistants à
la sècheresse
forme crevette
thorax et abdomen fusionnés
isopodes
• pattes semblables
• cloportes (pillbugs);
espèces terrestres,
marins et d’eau douce .
• 3500 espèces.
• en eaux propres et
oxygenées (sources,
cours d’eau, nappes
souterraines).
• détritivores et mangeurs
de cadavres.
• applatissement dorsoventral
amphipodes
• gamarres ou crevettes
d’eau douce; ressemblent
aux isopodes mais sont
aplatis latéralement.
• omnivores ; principalement
benthiques.
waliboo
gamarre du Baïkal
les vertébrés
• Les poissons constituent la part la plus importante;
plus de 24,000 espèces décrites; près de la moitié en eau
douce.
– Pertomyzontiformes, poissons sans machoires (lamproies)
– Classe Chondrichthyes, cartilagineux
– Classe Osteichthyes, poissons osseux
carassin
Lotte Léman
bremes
chabot
gobie
fluviatile
lotte leman
lamproie
Chabot de petit
Loche d’étang
Raverat alligator
carnassiers: brochet, sandre,poissonchat,perche,black-bass
sandres
perches
leman
raie d’eau douce
en Thaïlande
tétrapodes
amphibiens, reptiles, oiseaux et
mammifères.
• Amphibiens : salamandres,
grenouilles; crapauds, prédateurs
mais aussi brouteurs et détritivores
(larves).
– indicateurs de pollution;
diminution de leur diversité.
Anoures
crapaud calamite
Salamandre géante du
japon: 1,75m
caudata: 530 espèces,
triton palmé, marbré
axolotl
chien d’eau,
dieu de la mort
Salamandre
reptiles, oiseaux et mammifères
beaucoup de représentants familiers:
– tortues, serpents, crocodiles
– pélicans, martins pêcheurs, cormorans, canards, quelques rapaces.
– campagnol amphibie, rat musqué, ragondin, castor, loutre, vison.
– dauphins, castors, hippopotames
ces animaux peuvent modifier leur environnement;
ils sont associés à des habitats peu profonds et une interface eau-terre.
cistudes
CHELONIENS
•
Chrysemis picta (peinte)
molle
•
Tortue hargneuse –
chelydra serpentina
Quebec
Emyde lépreuse (France)
Tortue de Floride
Alain Rouanet
CHELONIENS
latortuefacile.fr
cistude
Clemmyde à gouttelettes (est)
Clemmyde marbrée (ou Tortue de l'ouest américain)