Bioindicateurs

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Bioindicateurs
(récifs coralliens et phanérogames)
pour qualifier l’état écologique des
masses d’eaux côtières en outre-mer,
dans le cadre de la DCE
Étude Bibliographique
Juin 2012
1
Rédaction : Morgane Le Moal
Période de traitement: du 2 novembre au 9 décembre 2011.
Avec la participation de :
Annabelle Aish, Guillaume Dirberg, Pascale Joannot, Olivier Monnier, Eléonore Vandel,
Marie-Claude Ximénès.
Réalisé pour le compte de l’Office National de l’Eau et des Milieux Aquatiques et du
Ministère en charge de l'Ecologie.
Référence bibliographique du document :
Le Moal, M., 2012. Bioindicateurs (récifs coralliens et phanérogames) pour qualifier l’état
écologique des masses d’eaux côtières en outre-mer, dans le cadre de la Directive Cadre sur
l’Eau. Etude bibliographique. MNHN-SPN, Paris. 32 p.
2
Sommaire
1. Introduction ............................................................................................................... 4
1.1. Contexte ......................................................................................................................... 4
1.2. Bioindicateurs et niveaux de complexité biologique ............................................... 5
1.3. Stratégies de management de la qualité des eaux côtières : tendances actuelles
en terme de bioindicateurs ................................................................................................. 6
2. Les récifs coralliens ................................................................................................. 8
2.1. Quelles pressions s’appliquent sur les milieux coralliens ?................................... 8
2.2. Comment se traduisent ces pressions sur la biologie ? ......................................... 8
2.3. Quels bioindicateurs choisir ? Des exemples d’études......................................... 12
2.4. Bilan .............................................................................................................................. 16
3. Les phanérogames ................................................................................................. 17
3.1. Quelles pressions s’appliquent sur les herbiers? .................................................. 17
3.2. Comment se traduisent ces pressions sur la biologie ? ....................................... 17
3.3. Quels bioindicateurs choisir ? .................................................................................. 18
3.3.1. Exemples d’utilisation d’indices dans la biorégion Méditerranée ........................................... 18
3.3.2. Bioindicateurs dans les bio-régions Atlantique tropical et Indo-Pacifique tropical ?............ 23
3.4. Bilan .............................................................................................................................. 25
4. Conclusions et Perspectives ................................................................................ 26
Bibliographie ............................................................................................................... 28
3
1. Introduction
1.1. Contexte
Dans le cadre de la directive européenne sur l’eau (DCE), l’état écologique des
masses d’eau doit être qualifié dans le but d’atteindre, d’ici 2015, le bon l’état écologique de
toutes les masses d’eau. Le mauvais état d’une masse d’eau nécessite que soient mises en
œuvre des actions permettant de restaurer le bon état écologique.
L’état des masses d'eau peut être évalué à partir d’indicateurs biologiques reflétant
l’impact des pressions anthropiques sur le milieu. Dans le cadre de la DCE, il doit être mis en
place une méthode de bio-indication adaptée pour les invertébrés benthiques, les
macroalgues et les phanérogames. Pour les eaux côtières des départements d’Outre-Mer
(DOM), il s’agit plus précisément de travailler sur:
•
les récifs coralliens, en vue de développer un indice prenant en compte les coraux,
les algues associées, et si possible les invertébrés associés,
•
les herbiers de phanérogames présents dans ou hors des récifs coralliens.
Ces indicateurs biologiques doivent être définis en relation avec des pressions
anthropiques, notamment l’enrichissement en matière organique ou en nutriments, la
hausse de la turbidité ou de la sédimentation, les dommages physiques.
NB : Dans ce contexte, la présente synthèse bibliographique est focalisée sur les
bioindicateurs développés à l’étranger pour évaluer l’état écologique des masses d’eau
côtières. Les études et les suivis patrimoniaux rattachés au développement d’indicateurs de
biodiversité ou d’état de santé des récifs ou des herbiers ne sont ici pas ou peu abordés.
L’objectif de cette synthèse bibliographique est d’alimenter les discussions de
l’atelier « DCE-DOM Bioindicateurs benthiques », qui se déroulera à Paris du 31 Janvier au 2
Février 2012, et qui réunira les experts scientifiques des groupes de travail nationaux « récifs
coralliens » et « phanérogames marines ».
4
1.2. Bioindicateurs et niveaux de complexité biologique
Un bioindicateur est une réponse physiologique ou biochimique engendrée par une
perturbation d’origine anthropique, et qui se traduit par une réponse biologique à l’échelle
d’un organisme, d’une population, d’une communauté ou d’un écosystème (Mc Carty and
Munkittrick 1996). Autrement dit, un bioindicateur peut être mesuré à n’importe quel
niveau d’organisation ou de complexité biologique, allant de la biochimie ou du
métabolisme d’un organisme jusqu’aux propriétés d’un ensemble de communautés (Fig. 1).
Les réponses engendrées par une perturbation seront dans un premier temps détectables au
niveau physiologique/biochimique d’un individu, puis au niveau morphologique ou
comportemental, et enfin aux niveaux des populations et des communautés (Fig. 1).
Figure 1. Complexité biologique et temps moyen de réponse à une perturbation (d’après MartinezCrego et al. 2010).
5
1.3. Stratégies de management de la qualité des eaux côtières :
tendances actuelles en terme de bioindicateurs
Qualifier l’état écologique des masses d’eau dans le but d’atteindre un bon état
écologique est une problématique mondiale. Il existe en effet des équivalents de la DCE aux
Etats-Unis (Environmental Monitoring and Assessment Program, 2002, issu du Clean Water
Act) et en Australie-Nouvelle Zélande (Water Quality Management Strategy, 1992). Ces
stratégies de management à grandes échelles ont identifié des critères communs auxquels
doivent répondre les bioindicateurs (Martinez-Crego et al. 2010) :
•
Pertinence par rapport à l’intégrité biologique: les mesures biologiques doivent être
capables de refléter l’état de l’ensemble de l’écosystème
•
Capacité d’application à grande échelle, de l’ordre de centaines de kilomètres
•
Capacité à détecter tôt les perturbations
•
Capacité à être mis en application facilement
•
Possibilité d’interpréter les données par rapport à des conditions de référence
•
Capacité à relier les changements biologiques à un stress particulier
Afin d’identifier les bioindicateurs qui répondent au mieux à l’ensemble de ces
différents critères, Martinez-Crégo et al. (2010) ont analysé 90 études portant sur
l’utilisation de bioindicateurs dans l’évaluation de l’état écologique des masses d’eau
côtières. Les auteurs ont classé les indicateurs utilisés dans ces 90 études en 10 catégories,
et ont évalué les avantages et les faiblesses de chacune de ces catégories (Tableau 1).
6
Tableau 1. Avantages (+) et faiblesses (-) des différentes catégories de bioindicateurs (d’après
Martinez-Crego et al. 2010).
Pertinence / Application
Détection
intégrité
à
grande précoce
des
biologique
échelle
perturbations
En lien avec la fonction ou à la structure d’espèces sentinelles
Bioindicateur unique, à
l’échelle d’un individu
++
+
(ex : prof. max. herbier)
Regroupement
de
+
++
plusieurs biomarqueurs
Indices regroupant
plusieurs bioindicateurs
+
+
+
(ex : POMI)
En lien avec la structure d’une communauté
Indices de diversité et
autres indices univariés
++
+
(ex : Shannon-Wiener)
Indices multivariés
++
+
Indices espèces ou
taxons (ex : bloom
++
d’espèces, AMBI)
Indices multi-métriques
++
(ex : M-AMBI)
En lien avec la fonction d’une communauté
Indices trophiques
++
Facilité de
mise en
œuvre
Définition
conditions
de réf.
+
+
-
+
+
++
+
+
+
+
+
-
+
+
-
+
-
+
+
-
+
-
+
+
-
+
-
+
+
-
-
n/a
+
+
Indices
++
+
thermodynamiques
Assemblage de plusieurs bioindicateurs ou indices relatifs à plusieurs communautés
++
Lien avec les
perturbations
+
+
+
Il résulte de cette analyse que les stratégies les plus robustes, qui permettent de
répondre au mieux à l’ensemble des critères, sont les stratégies utilisant un ensemble de
bioindicateurs complémentaires. Plus précisément, il s’agit des stratégies :
1) utilisant un assemblage de bioindicateurs (regroupé dans un indice) se rapportant à
la fonction ou à la structure d’espèces sentinelles,
2) et/ou utilisant un assemblage de bioindicateurs ou d’indices se rapportant à
différentes communautés.
Ces stratégies utilisent des bioindicateurs de complexité biologique différente et/ou se
rapportant à des communautés différentes. Cela permet de détecter des perturbations
d’origines, de durées, et d’intensités variées, tout en permettant au mieux l’interprétation
des effets interactifs de différentes sources de stress.
7
2. Les récifs coralliens
2.1. Quelles pressions s’appliquent sur les milieux coralliens ?
Les perturbations en milieu corallien résultent le plus souvent d’une combinaison
complexe de différentes sources de stress. Ces sources de stress peuvent être le
changement climatique, les maladies, la prédation, les pratiques de pêches destructives, les
tempêtes, et les changements dans la qualité de l’eau (Cooper et al. 2009).
2.2. Comment se traduisent ces pressions sur la biologie ?
Ces différentes sources de stress induisent des changements sur les communautés
coralliennes. Par exemple, les apports en éléments nutritifs et en sédiments vont modifier
les taux de recrutement et de mortalité des coraux (Babcock and Davies 1991 ; Kline et al.
2006), les structures trophiques (Lapointe 1997; Fabricius 2005), et altérer la biodiversité
(van Woesik et al. 1999). L’ensemble de ces processus peut modifier l’avantage compétitif
des coraux et engendrer par exemple la dominance de certaines macroalgues (Fig. 2),
lorsque la productivité de ces dernières est plus importante que le taux d’herbivorie.
Figure 2. Effet de l’eutrophisation et de la pêche sur les récifs coralliens (d’après Folke et al. 2004).
Les réponses biologiques des communautés coralliennes face à des perturbations
d’origine anthropique sont nombreuses. Le tableau 2 en est une synthèse.
8
Tableau 2. Réponses biologiques face à des pressions d'origine anthropique : enrichissements en nutriments, hausse de la turbidité/sédimentation,
dommages physiques. Les perturbations par les métaux, herbicides et pesticides ne sont pas prises en compte. Ce tableau synthétise les informations
recueillies dans les articles de synthèse de Jameson et al. 2001, Jameson and Kelty 2004, Chabanet et al. 2005, Fichez et al. 2005, Cooper et al. 2009. Se
référer à la bibliographie de ces articles de synthèse pour les références citées dans le tableau.
Bioindicateur
Physiologie/biochimie
Ratios isotopes N
Pression
Détails, méthodologie
Espèces cibles
Reference
Nutriments
Spectro. de masse
Scléractiniaires,
Algues, Crustacés,
phanérogames
Ratios isotopes C
Ratios C:N:P
Activité phosphatase alcaline
Expression de gènes
Nutriments
Nutriments
Nutriments
Multiples
Spectro. de masse
Spectro. de masse
Spectro. de masse
Puces à ADN
Coraux
Macroalgues
Macroalgues
Coraux
Risk et al. 1994, Dunn 1995, Grice et al. 1996, Heikoop 1997, Mendes et al. 1997, Heikoop
et al. 1998, 2000, 2001, Lapointe 1999, Sammmarco et al. 1999, Heikoop et al. 2000, Risk
and Erdemann 2000, Risk et al. 2001, Lapointe and Thacker 2002, Yamamuro 2003, Barile
and Lapointe 2004, Lapointe 2004
Risk et al. 1994, Heikoop et al. 2000
Lapointe et al. 1997, Lapointe 1999, Lapointe and Thacker 2002, Barile and Lapointe 2004
Lapointe 1999
Ammar et al. 2000, Morgan et al. 2005
Indices histopathologiques
Ratios ARN/ADN
Protéines HSP
Concentrations lipidiques
Protéines et acides aminés
Concentration ATP
Concentrations chl-a
Sédiment
Multiples
Multiples
Multiples
Multiples
Multiples
Multiples
Histologie
Biologie moléculaire
Caractérisation mol.
Titration colorimétrique
HPLC
Bioluminescence
Extraction chl-a
Coraux
Scléractiniaires
Scléractiniaires
Scléractiniaires
Scléractiniaires
Scléractiniaires
Zooxanthelles
Vargas-Angel et al. 2004
Meesters et al. 2002
Tom et al. 1999, Downs et al. 2000, Rossi and Snyder 2001
Harriot 1993, Harland et al. 1992, Anthony and Fabricius 2000
Kendall et al. 1987
Fang et al. 1987
Hoegh-Gudberg and Smith 1989
Individu/Colonie
Morphologie
Epaisseur des tissus
Rugosité des surfaces
Recrutement
Abrasion des tissus
Multiples
Multiples
Multiples
Multiples
Physique
Densité squelettes, etc.
Compas
Chaînes
Microscope, tuiles
Transects, photos, etc.
Scléractiniaires
Scléractiniaires
Scléractiniaires
Scléractiniaires
Scléractiniaires
Mortalité partielle
Production de mucus
Perte des zooxanthelles
Densité des symbiontes
Multiples
Multiples
Multiples
Multiples
Estimation visuelle
Estimation visuelle
Scléractiniaires
Scléractiniaires
Zooxanthelles
Zooxanthelles
Atkinson et al. 1995, Steven and Broadbent 1997, Barnes et Lough 1992
Barnes and Lough 1992
Darke 1991
Van Veghel and Bak 1994, Richmond 1997, Zakai et al. 2000, Fox 2004
Brown and Howard 1985, Hawkins and Roberts 1997, Hawkins et al. 1999, Zakai and
Chadwick-Furman 2002
Ginsburg et al. 1996, Nugues and Roberts 2003
Stafford-Smith and ormond 1992
Gates and Brown 1985, Brown 1988, Jones 1997
Hoegh-Gudberg and Smith 1989
9
Bioindicateur
Taux de productivité
Pression
Multiples
Détails, méthodologie
Espèces cibles
Macroalgues
Reference
Lapointe 1999, Lapointe and Thacker 2002, Barile and Lapointe 2004
Productivité et calcification
Taux de croissance
Multiples
Multiples
Concentration O2, pH
Coraux
Scléractiniaires
Brown 1988, Barnes 1983, Chalker et al. 1985, McLanahan 1997
Lough and Barnes 1992, Guzman et al; 1994, Meesters and Bak 1993, Ferrier-Pages et al.
2000
Population
Bioérodeurs / Bioérosion
Multiples
Quadrats, etc.
Maladie des coraux
Multiples
Cyano., éponges,
polychètes, etc.
Observation, analyse tissus Coraux
Structure des tailles
Structure des populations
Multiples
Multiples
Modèles
Fréquence de taille, etc.
Coraux
Scléractiniaires,
macrofaune,
parasites
Communauté corallienne
Indice de vitalité du corail
Vitalité du récif
Multiples
Physique
Manta tow, etc.
Scléractiniaires
Scléractiniaires
Morphologie
Architecture
Multiples
Physique
Scléractiniaires
Scléractiniaires
Coraux cassés
Physique
Forme des coraux
Complexité structurelle,
rugosité
% coraux cassés, etc.
Dustan 1994, Gomez et al. 1994, Ginsburg et al. 1996
De Vantier 1986, Gomez and Yap 1988, Grigg and Dollar 1990, Naim 1993, Aroson et al.
1994, English et al. 1994, Chabanet et al. 1997, Lewis 1997, 1998, Mumby et al. 2001
Chabanet et al. 1997, Lewis 1998, Edinger and Risk 2000, Joyce and phinn 2002
Risk 1972, Luckhurst 1978, Williams and Polunin 2000, Brock et al. 2004
Scléractiniaires
Rogers et al. 1983, Hawkins and Roberts 1994, 1997, Zakai and Chadwick-Furman 2002
Fécondité, recrutement
Multiples
Nombre de juvéniles,
gamétogenèse, etc.
Coraux
Pearson 1981, Brown 1988, Tomascik and Sander 1987, Richmond 1993, 1994a, 1994b,
1995, 1996, Peter et al. 1997, Ward 1997, Gilmour 1999, Ward and Harrison 1999, 2000,
Miller and Barimo 2002, Smith et al. 2005
Indice de détérioration
Indice d'occupation de
l'habitat
Richesse taxonomique
Recouvrement
Multiples
Multiples
Coraux branchus
Coraux
ben-Tzvi et al. 2004
Capili et al. 2004
Multiples
Multiples
Mortalité / recrutement
Espace disponible pour le
recrutement
Inventaires taxonomiques
Transects
Coraux, algues
Coraux
Recouvrement / diversité
Multiples
Transects
Scléractiniaires
Fabricius et al. 2005
Birkeland 1977, Brown et al. 1990, Mc Cook 1999, van Woesik et al. 1999, Mc Cook et al.
2001
Adjeroud 1997, Brown et al. 2002
Prof. max. de développement
Multiples
Estimation visuelle
Coraux
Cooper et al. 2007
10
Rose and Risk 1985, Cuet et al. 1988, Sammarco and Risk 1990, Risk et al. 1995, Holmes
2000, Holmes et al. 1997, 2000, Hutchings and Peyrot-Clausade 2002
Garzon Ferreira and Zea 1992, Richardson 1996, Smith et al. 1996, Nagelkerken et al. 1997,
Ben-Haim and Rosenberg 2002, Bruno et al. 2003, Kuntz et al. 2005, Kline et al. 2006
Bak and Meesters 1998
Bak and Meesters 1999, Frouin 2000, Morand et al. 2000, Jameson et al. 2001, Meesters et
al. 2001, Smith et al. 2005
Bioindicateur
Autres communautés
Indice coelobite
Composition du sédiment /
FORAM index
Filtreurs benthiques
Indices de diversité
Macroinvertebrés
hétérotrophes
Pression
Détails, méthodologie
Espèces cibles
Reference
Sédiment
Multiples
Présence/absence
Taxonomie
Coelobites
Foraminifères
Multiples
Multiples
Multiples
Composition
Abondance, taxonomie
observation des
changements
Eponges, ascidies
Eponges, gorgones
Filtreurs, bioérodeurs,
etc.
Crustacés stomatopodes
Multiples
Abondance, taxonomie
Stomatopodes
Choi 1982
Mckee et al. 1956, Hallock and Schalager 1986, Hallock 1988, 1993, 1996, Alve 1995, Cockey
et al. 1996, Hallock 2000, Lidz and Hallock 2000, Hallock et al. 2003, Uthcke and Nobes 2008
Carballo and Naranjo 2002
Shannon and Weaver 1949, Pielou 1966, Green and Vascotto 1978, Alcolado et al. 1994
Tomascik and Sander 1987, Kinsey 1988, Tomascik et al. 1994, Risk et al. 1994, Dahl and
Lamberts 1977, Dahl 1981, Dustan and Halas 1987, Kinsey 1988, Tomascik et al. 1994, Risk et
al. 1994, Vail 2004
Jackson et al. 1989, Steger and Caldwell 1993, Erdmann 1997, Erdmann and Caldwell 1997,
Erdmann and Sisovann 1995, Kerans and Karr 1994
Corallivores
Abondance algues
Multiples
Multiples
Présence/absence
Abondance
Acanthaster, etc.
Algues
Birkeland and Lucas 1990, Turner 1994
Fong et al. 1993, Stimson et al. 2001, Schaffelke 2001, Fabricius and De'ath 2001, Thacker et
al. 2001
Biomasse algues
Composition comm. algale
Amphipodes
Multiples
Multiples
Multiples
Biomasse
Vidéo, quadrats
Abondance, taxonomie
Algues
Macroalgues
Amphipodes
Hugues 1994, Hugues et al. 1999
Lapointe et al. 1997, Lapointe 1999, Lapointe and Thacker 2002, Barile and Lapointe 2004
Hart and Fuller 1979, Oakden et al. 1984, USEPA 1990b, Thomas 1993, Baker 1971, Sandberg
et al. 1972, Percy 1976, Linden 1976a & b, Lee et al. 1977, Ahsanullah 1976, Swartz et al.
1985, Swartz 1987, Barnard 1958 & 1961, McLuskey 1967 & 1970, Widdowson 1971, Vobis
1973, Meijefing 1991, Jackson et al. 1989, Engle, and Summers 1999, Dauvin 2000
Plusieurs communautés / Ecosystème
Patron de zonation
Indice d'intégrité biotique
Multiples
Richesse, fréquence, etc
Structure des communautés
Multiples
Inventaires
Scléractiniaires,
macrofaune, algues,
parasites
Alcolado 1994, Done 1995, DeVantier et al. 1998, van Woesik et al. 1999, Cribb et al. 2000,
Frouin 2000, Morand et al. 2000, Fabricius and De'ath 2001, Jameson et al. 2001, Schaffelke
2001, Stimson et al. 2001
Espèces dominantes
Multiples
Quadrats, manta tow
Scléractiniaires,
éponges
Wilkinson and Cheshire 1990, English et al. 1997
Ratio des communautés
dominantes
Multiples
Transects, stat.
Scléractiniaires,
éponges, algues
Zea 1994, Mc Cook 1999, Miller et al. 1999
Changements écologiques
Multiples
Transects, stat.
Scléractiniaires,
éponges, algues
Fabricius and De'ath 2004 (2005)
Examen des récifs
Multiples
Questionnaire
Benthos, pelagos
Richemond 2004
Structure comm. globale
Multiples
Images satellites
Clarke et al. 1993
Karr and Chu 1999, Jameson 1998, Jameson et al. 1999, 2001
Andréfouet et al. 2003, Bouvet et al. 2003
11
Eléments de discussion / remarques :
(i) il existe un grand nombre de bioindicateurs
(ii) il existe peu de réponses biologiques spécifiques d’une perturbation. La plupart des
bioindicateurs sont connus pour répondre à des pressions multiples.
(iii) les réponses étudiées au niveau physiologique/biochimique nécessitent souvent du
matériel sophistiqué, coûteux et/ou des connaissances particulières en biologie
moléculaire, biochimie, physiologie (matériels/connaissances pas forcément
disponibles dans tous les laboratoires/bureaux d’étude dans les DOM).
Parmi tous ces paramètres biologiques, lesquels choisir pour une stratégie
d’utilisation d’un ensemble de bioindicateurs complémentaires ?
2.3. Quels bioindicateurs choisir ? Des exemples d’études
Deux études australiennes récentes ont adopté des stratégies d’utilisation d’un
ensemble de bioindicateurs complémentaires pour qualifier l’état écologique des masses
d’eau côtières en milieu corallien :
Etude de Cooper et al. 2009: “Bioindicators of changes in water quality on coral
reefs: review and recommendations for monitoring programs”.
Les auteurs ont évalué la pertinence de 21 paramètres biologiques et en ont retenu 11, qu’ils
qualifient de bioindicateurs à prendre prioritairement en considération dans les programmes
de monitoring à long terme. Les paramètres biologiques ont été évalués en fonction de cinq
critères (cf. tableau 3):
• leur spécificité de réponse face à un changement de la qualité de l’eau,
• leur monotonicité (l’intensité de la réponse doit refléter l’intensité et la durée de la
perturbation),
• leur variabilité (la réponse doit être régulière, quelle que soit l’échelle spatiale et
temporelle considérée),
• leur facilité de mise en application,
• leur pertinence.
12
Tableau 3. Pertinence des bioindicateurs pour évaluer la qualité de masses d’eau côtières (d’après Cooper et al. 2009). Le rang représente la somme des
scores positifs pour chaque critère d’évaluation. Les bioindicateurs retenus (soulignés) sont ceux qui répondent à au moins 4 des 5 critères.
Réponses biologiques
Méthode
Spécificité
Monotonicité
Variabilité
Faisabilité
Pertinence
Génétique/colonies
Expression de gènes
Ratios ARN/ADN
Photophysiologie des symbiontes
Couleur des colonies
Couleur des colonies
Couleur des colonies
Teneur en lipides
Epaisseur des tissus
Rugosité des surfaces
Croissance des coraux
Composition des squelettes
Mortalité partielle
Production de mucus
Puces à ADN
HPLC
Fluorimètrie (Chl-a)
Gamme de couleurs
Extraction de chl-a
Densité des symbiontes
Gravimétrie, TLC
Compas d'épaisseur
Chaîne
Densitométrie gamma
Spectro. de masse
Estimation visuelle
Estimation visuelle
Forte (+)
Forte (+)
Moy (+)
Moy (+)
Moy (+)
Moy (+)
Moy (+)
Moy (+)
Forte (+)
Moy (+)
Forte (+)
Faible (-)
Faible (-)
Forte (+)
Forte (+)
Forte (+)
Forte (+)
Forte (+)
Forte (+)
Faible (-)
Faible (-)
Faible (-)
Forte (+)
Forte (+)
Forte (+)
Faible (-)
Forte? ( )
Forte? ( )
Forte (-)
Forte (-)
Forte (-)
Forte (-)
Forte (-)
Faible (+)
Faible (+)
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Forte (-)
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Forte (+)
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Faible (-)
Forte (+)
Forte (+)
Forte (+)
Faible (-)
Faible (-)
Forte (+)
Forte (+)
Forte (+)
Forte (+)
Forte (+)
Forte (+)
Forte (+)
Forte (+)
Forte (+)
Forte (+)
Forte (+)
Forte (+)
Forte (+)
Forte (+)
Faible (-)
3
3
4
4
3
3
3
4
4
3
4
3
1
Taille des colonies
Estimation visuelle
Est. visuelle, quadrats
Faible (-)
Moy (+)
Forte (+)
Forte (+)
Forte (+)
Forte (+)
Forte (-)
Forte (-)
Forte (-)
Forte (+)
Faible (-)
Forte (+)
Forte (+)
Forte (+)
Forte (+)
3
3
4
Prélèvement sédiment
Trappes
Transects, quadrats
Transects vidéo/photo
Transects vidéo/photo
Inventaire taxonomique
Inventaire taxonomique
Estimation visuelle
Forte (+)
Faible (-)
Forte (+)
Faible (-)
Moy (+)
Moy (+)
Forte (+)
Forte (+)
Forte (+)
Faible (-)
Forte (+)
Forte (+)
Forte (+)
Faible (-)
Forte (+)
Forte (+)
Faible (+)
Forte (-)
Forte (-)
Forte (-)
Forte (-)
Forte (-)
Forte (-)
Faible (+)
Forte (+)
Forte (+)
Forte (+)
Forte (+)
Forte (+)
Forte (+)
Forte (+)
Forte (+)
Forte (+)
Forte (+)
Forte (+)
Forte (+)
Forte (+)
Forte (+)
Forte (+)
Forte (+)
5
2
4
3
4
3
4
5
Population
Structure des populations
Maladies des coraux
Abondance des bioérodeurs
Communautés
FORAM index
Apports de larves
Recrutement
Recouvrement coraux
Recouvrement macroalgues
Structure des communautés
Richesse taxonomique
Prof. max. de développement
13
Rang
Etude de Fabricius et al. 2011: “A bioindicator system for water quality on inshore
coral reefs of the Great Barrier Reef”.
Les auteurs ont testé et sélectionné des paramètres biologiques le long de cinq gradients
environnementaux situés au centre de la grande barrière de corail en Australie, en Août
2004. Les gradients environnementaux ont été validés/confirmés par le Water Quality Index
(WQI). Ce WQI prend en compte la profondeur secchi, la profondeur optique et les
concentrations en : chl-a, phaeophytine, matière en suspension, nitrate et phosphate
particulaire, carbone, nitrate et phosphate organique dissous, nitrate et phosphate
inorganique dissous et silicate. Les réponses des bioindicateurs en fonction des changements
de la qualité de l’eau ont été étudiées à travers des modèles linéaires, sous R.
Sur les 38 paramètres biologiques testés (listés ci-dessous), 12 ont été retenus (paramètres
soulignés) :
Génétique/colonies
Communautés (suite)
Couleur des colonies (Porites)
Recouvrement Turbinaria
Epaisseur des tissus (Porites)
Diversité foraminifères symbiontes
Rugosité des surfaces (Porites)
Recouvrement scléractiniaires
Chl-a (P. damicornis)
Richesse scléractiniaires
Densité symbiontes (P. damicornis)
Recouvrement octocoraux
Densité squelette (P. damicornis)
Richesse octocoraux
Teneur protéines (P. damicornis)
Recouvrement octocoraux azooxanthèles
Population
Recouvrement Lobophyllia
Abondance bioérodeurs (Porites)
Recouvrement Pectinia
Mortalité partielle (Porites)
Recouvrement Porites
Communautés
Recouvrement Millepora
FORAM index
Recouvrement Alcyoniidae
Densité juvéniles scléractiniaires
Recouvrement Sinularia
Densité juvéniles octocoraux
Recouvrement Sarcophytum
Richesse juvéniles scléractiniaires
Recouvrement Lobotophytum
Richesse juvéniles octocoraux*
Recouvrement Xeniidae
Recouvrement Acropora
Recouvrement algues brunes
Acropora/ total scléractiniaires
Recouvrement algues rouges
Recouvrement algues coralligènes*
Recouvrement Eponges
Recouvrement macroalgues
Recouvrement abiotique
* NB : dans l’article, la sélection des paramètres « richesse juvéniles octocoraux » et
« recouvrement algues coralligènes » n’est pas justifié par les analyses statistiques, et
aucune autre justification n’est fournie par les auteurs pour l’ajout de ces 2 paramètres.
14
Le tableau 4 précise les techniques utilisées pour échantillonner et mesurer les paramètres
retenus.
Tableau 4. Protocoles d’échantillonnage et d’analyse des 12 paramètres retenus dans l’article de
Fabricius et al. 2011.
Para mètres
Coul eur des col oni es de Porites
mas s i fs
Abonda nce des bi oérodeurs
Indi ce FORAM
Echa nti l l onna ge
Obs erva ti on di recte (1) de toutes
l es col oni es de Pori tes ma s s i fs
s ur 2 BELT trans ect (10x3m) OU (2)
l es 10 premi ères col oni es
rencontrée
Techni que
Uti l i s a ti on d'une charte de
coul eurs à 6 gra duati ons (1 =
pres que bl a nc, 6 = très noi r)
Abondance: tri pl i ca t 25x25cm
pour col oni es >1m, toute l a
col oni e qua nd <1m
Prél èvement des 2 premi ers cm
Identi fi ca ti on fora mi ni fères a u
de s édi ment au début de cha que pl us ha ut ni veau ta xo pos s i bl e.
tra ns ect
Ca l cul bas é s ur l 'a bonda nce
rel ati ve des taxons s ymbi ontes ,
opportuni s tes et hétérotrophes .
Recouvrement ma croa l gues
Tra ns ects vi déo ou photos
Recouvrement a l gues coral l i gènes
Recouvrement Turbinaria
Recouvrement Acropora
Acropora /tota l s cl éra cti ni a i res
Dens i té juvéni l es s cl éra cti ni ai res Recherche déta i l l ée da ns
Ri ches s e juvéni l es s cl éra cti ni a i res cei nture de 0,3 m a u début de
cha que tra ns ect (toutes s urfa ces ,
Dens i té juvéni l es octocoraux
creva s s es , s ous a l gues )
Ri ches s e juvéni l es octocoraux
Référence
Si ebeck et a l . 2006,
Cooper and
Fa bri ci us i n pres s
Cooper et a l . 2008,
LeGra nd a nd
Fa bri ci us 2011
Ha l l ock et al . 2003,
Uthi cke a nd Nobes
2008, Uthi cke et al .
2010
Identi fi ca ti on du s ubs trat
Abdo et al . 2004,
Jonker et a l . 2008
Identi fi ca ti on au pl us haut
ni veau ta xo pos s i bl e (genre,
fa mi l l e pour Faviidae,
Plexauridae)
Jonker et a l . 2008,
Swea tman et al .
2007
Eléments de discussion :
(i) Les études de Cooper et de Fabricius se situent dans la catégorie « Assemblage de
plusieurs bioindicateurs ou indices relatifs à plusieurs communautés » du tableau 1,
c'est-à-dire dans la catégorie proposant la stratégie la plus robuste à l’heure actuelle.
Ces études prennent en effet en considération différents niveaux de complexité
biologique et différentes communautés.
(ii) Ces stratégies ne nécessitent pas d’équipements sophistiqués, à part la mesure du
d15N dans l’étude de Cooper, et ne semblent pas non plus nécessiter de
compétences particulières. Selon les auteurs, l’expertise FORAM peut en effet être
acquise facilement. En revanche, certaines observations (sur les juvéniles) ou
analyses en laboratoire (indice FORAM) sont chronophages.
15
2.4. Bilan
Le tableau 5 synthétise les paramètres biologiques retenus dans les études de Cooper
et al. (2009) et Fabricius et al. (2011).
Tableau 5. Paramètres retenus dans les études de Cooper et al. 2009 (paramètres répondant à au
moins 4 critères de sélection sur 5) et de Fabricius et al. 2011 (sélection sur gradients
environnementaux). En bleu apparaissent les paramètres communs aux deux études. * NB : dans
l’article de Fabricius et al. 2011, la sélection des paramètres « richesse juvéniles octocoraux » et
« recouvrement algues coralligènes » n’est pas justifié par les analyses statistiques, et aucune autre
justification n’est fournie par les auteurs pour l’ajout de ces 2 paramètres.
Cooper et al. 2009
Photophysiologie symbiontes
Couleur des colonies (Porites)
Epaisseur des tissus (Porites)
Rugosité des surfaces (Porites)
Composition isotopique squelettes
Abondance macro-bioérodeurs
FORAM index
Recrutement
Recouvrement macroalgues
Richesse taxonomique
Profondeur max de développement
Fabricius et al. 2011
Couleur des colonies (Porites)
Abondance macro-bioerodeurs
FORAM index
Densité juvéniles scléractiniaires
Densité juvéniles octocoraux
Richesse juvéniles scléractiniaires
Richesse juvéniles octocoraux*
Recouvrement macroalgues
Recouvrement algues coralligènes*
Recouvrement Turbinaria
Recouvrement Acropora
Acropora/scléractiniaires
16
3. Les phanérogames
3.1. Quelles pressions s’appliquent sur les herbiers?
Les perturbations s’exerçant sur les herbiers de phanérogames marines sont
multiples. Les sources de stress peuvent être les apports de nutriments, de matière
organique, les perturbations physiques, les maladies, les espèces invasives, les
efflorescences algales, les pratiques de pêches destructives, l’aquaculture, les tempêtes, le
changement climatique (Orth et al. 2006).
3.2. Comment se traduisent ces pressions sur la biologie ?
Les réponses biologiques des phanérogames face à des perturbations d’origine
anthropique sont nombreuses. Le tableau 6 en est une synthèse.
Tableau 6. Réponses biologiques des phanérogames face aux pressions d’origine anthropique. Entre
parenthèse est indiqué le nombre de publications faisant référence à ce type de réponse (d’après
Martinez-Crego et al. 2008).
Niveaux de complexité biologique
et paramètres
Physiologie/biochimie
Teneur en N, P
Teneur en acides aminés
Teneur en C et carbohydrate
d13C
d15N
Individu
Paramètres morphologiques
Nécroses
Population
Densité, recouvrement
Type de croissance des rhizomes
Dénudation des rhizomes
Communauté
Biomasse des épiphytes
Teneur en N, C des épiphytes
Pression herbivore
Réponses face à des perturbations d'origine anthropique
Privation de
Enrichissement
physique /
lumière
en nutriments
MO / anoxie
sédimentation
ꜛ (4)
ꜛ (1)
ꜜ (6)
ꜜ (3)
ꜛ (9)
ꜛ (6)
ꜜ (3)
ꜛ (6) ꜜ (4)
ꜜ (1)
ꜜ (1)
ꜜ (1)
ꜛ/ꜜ (1)
ꜜ (7)ꜛ(1)
ꜛ/ꜜ (7)
ꜛ (2)
ꜜ (2)
ꜛ (1)
ꜜ (3)ꜛ(1)
ꜜ (6)
ꜜ (3)
ꜜ (2)
ꜜ (9)
ꜛ (2)
ꜛ (4)
ꜜ (4)
ꜜ (1)
ꜛ (10)
ꜛ (1)
ꜛ (4)
17
On peut remarquer qu’il existe peu de réponses biologiques spécifiques d’une
perturbation. Par exemple, les paramètres morphologiques tels que la biomasse ou la
longueur des feuilles sont connus pour répondre à la fois à l’augmentation des apports en
matière organique ou en nutriments, une augmentation de la turbidité et une pression
physique.
Parmi tous ces paramètres biologiques, lesquels choisir pour une stratégie
d’utilisation d’un ensemble de bioindicateurs complémentaires ?
3.3. Quels bioindicateurs choisir ?
3.3.1. Exemples d’utilisation d’indices dans la biorégion
Méditerranée
A l’heure actuelle, les études adoptant une stratégie d’utilisation d’un ensemble de
bioindicateurs complémentaires se situent dans la biorégion Méditerranée (Fig. 3, biorégion
3), et concernent essentiellement les phanérogames Posidonia oceanica. Bien qu’aux EtatsUnis et en Australie- Nouvelle Zélande les équivalents à la DCE préconisent l’utilisation des
phanérogames comme bioindicateurs, il ne semble pas exister à l’heure actuelle d’études de
ce genre dans les autres biorégions.
Dans ce contexte, il semble pertinent d’analyser les stratégies mises en place dans la
biorégion Méditerranée (d’autant plus qu’elles ont pour cadre la DCE), pour ensuite pouvoir
appliquer la même démarche en Outre-mer.
18
Figure 3. Répartition mondiale et bio-régions des phanérogames marines. 1. Atlantique Nord
tempéré, 2. Atlantique tropical, 3. Méditerranée, 4. Pacifique Nord tempéré, 5. Indo-Pacifique
tropical, 6. Océans tempérés du sud (d’après Short et al. 2007, UNEP-WCMC 2005).
Six études ont été analysées. La démarche du choix des bioindicateurs et de
l’attribution d’un indice d’état écologique des masses d’eau est commune pour les six
études, et suit généralement les étapes suivantes (Fig.4, tableau 7) :
•
Identification d’un nombre initial de paramètres biologiques à tester,
•
Sélection de bioindicateurs en fonction de leur capacité à détecter les changements
dans la qualité de l’eau. Pour cela, les bioindicateurs sont testés le long de gradients
environnementaux :
o Les gradients ne sont pas constitués de stations qui s’éloignent
progressivement de la côte, mais des stations prises le long de la côte, et dont
la qualité des eaux est hétérogène,
o Les gradients sont caractérisés grâce à la mesure de paramètres variés
(exemples : concentration en Chl-a, valeur Secchi, rejets urbains, pêches,
etc.),
o Les tests de robustesse pour évaluer la capacité des bioindicateurs à détecter
un changement sont des ANOVA, des analyses en composante principale, des
droites de régression,
•
Les réponses des bioindicateurs sélectionnés sont combinées dans un indice. Cela
nécessite plusieurs étapes :
19
o La définition, pour chaque bioindicateur, de valeurs de référence, qui
représentent les valeurs extrêmes de la qualité écologique des eaux (très bon
et mauvais état écologique). Dans la majorité des cas, ces valeurs de
références sont obtenues en combinant les valeurs extrêmes des réponses de
chaque bioindicateur pour la zone étudiée (de l’ordre d’une ou plusieurs
centaines de km de côte). Les valeurs de références peuvent être aussi
obtenues/renforcées par des synthèses bibliographiques de la zone d’étude.
Cela aboutit à l’obtention de deux valeurs, qui représentent un site en « très
bon état écologique » et un site en « mauvais état écologique ».
o Pour chaque station, l’ensemble des réponses des bioindicateurs est intégré
dans une valeur unique. Cette intégration est réalisée soit grâce aux analyses
en composante principale (Fig. 4), soit par une harmonisation des valeurs des
différents bioindicateurs sur une échelle de 0 à 1 suivie du calcul de leur
moyenne.
Figure 4. Schéma de la démarche du choix des bioindicateurs et de l’attribution d’un indice d’état
écologique des masses d’eau
20
Tableau 7. Indices développés pour évaluer l’état écologique des masses d’eaux dans la biorégion Méditerranée.
Paramètres
Indice et
référence
MartinezCrego et al.
2008
testés
retenus Paramètres retenus
59
POMI
Romero et al.
2007
16
14
CYMOX
Oliva et al.
2011
54
Valencian
ECS
FernandezTorquemada
et al. 2008
PREI
Gobert et al.
2009
21
10
9
5
Zone d'étude
Descripteurs pour mesurer
gradient env.
Physiologie: Asp, Ser, P, δ34S, sucrose
Individu: % feuilles nécrosées, type croissance rhiz.
Population: Recouvrement herbier, densité
Pollution: Fe, Mn rhiz., Fe, Zn Pb, Ar, Cu feuilles
Espagne, 360
km, 9 sites
Physiologie: P, N, sucrose, d15N, d34S
Individu: % feuilles nécrosées, surface feuilles
Population: Recouvr. herbier, densité, % rhiz. plagiotr.
Communauté: N épiphytes
Pollution: Cu, Pb, Zn rhiz.
Physiologie: P, N, d15N, d34S
Individu: Taille des pousses
Population: "ratio du poids des racines"
Communauté: épiphytes
Pollution: Cu, Cd, Zn rhiz.
Individu: rhiz. dénudés/enterrés, surface feuilles, %
feuilles nécrosées
Population: densité, % rhiz. plagiotrope, %
recouvrement plants morts, recouvrement herbier
Communauté: pression herbivore, biomasse épiphytes
Individu: surface des feuilles
Population: densité, prof. et type limite inf.
Communauté: biomasse épiphytes/feuilles
Espagne, 500
Constructions côte,
km, 22 stations régénération plages, rejets
urbains, % urbanisation et
agriculture, tourisme,
pêche, ports
Espagne
P, Pb, Hg dans le
Chl-a, prof. Secchi,
indicateur algues CARLIT,
pression anthropique
Temps
terrain
Temps
labo
Matériel
Méthode
destructive? Coût
+++
+++++
Sophistiqué
Oui
Cher
+++
+++++
Sophistiqué
Oui
Cher
++
+++++
Sophistiqué
Oui
Cher
++++
+++
Simple
Oui
Peu
cher
++
+
Simple
Oui
Peu
cher
sédiment, S et NH4
dans colonne d'eau
Espagne, 250
Comme pour POMI
km, 17 stations
PACA et Corse,
1840 km, 42
stations
21
Aquaculture, industrie,
agriculture, tourisme,
pêche, port, urbanisation
Eléments de discussion:
(i) L’ensemble des auteurs soulignent l’importance :
de réaliser une phase de test des paramètres biologiques pour chaque
nouvelle zone géographique étudiée,
de sélectionner les bioindicateurs parmi un grand nombre de paramètres
mesurés,
d’avoir un nombre assez important de stations (au moins pour le T0), et si
possible de conditions hétérogènes, pour augmenter la robustesse de la
méthode. La robustesse des méthodes est aussi amenée à augmenter au fil
du temps, puisque les mesures réalisées à T+n se rajouteront à celles du T0.
(ii) Les stratégies présentées ci-dessus font partie des stratégies les plus robustes à
l’heure actuelle, puisqu’elles utilisent des indices regroupant plusieurs paramètres
liés à la fonction ou à la structure d’une espèce sentinelle (cf. paragraphe 1.3.,
Martinez-Crego et al. 2010). De plus, les indices POMI, CYMOX, Valencian-ECS et PREI
intègrent des paramètres en relation avec les communautés d’épiphytes ou
d’herbivores, ce qui peut renforcer la robustesse des indices en termes de pertinence
face à l’intégrité écologique de l’écosystème (Martinez-Crego et al. 2010).
(iii) Les stratégies peuvent être séparées en deux catégories :
les stratégies à coût élevé : POMI, CYMOX, et études de Martinez-Crego et al.
2008. Ces stratégies nécessitent du matériel sophistiqué ainsi que des
analyses en laboratoire.
les stratégies à relativement faible coût : Valencian-ECS, PREI, et BIPo. Ces
stratégies nécessitent du matériel simple, ont recours à peu ou pas d’analyses
au laboratoire, et utilisent un nombre de paramètres moins important (4 à 9).
Ces stratégies, qui excluent les paramètres mesurés au niveau physiologique,
perdent un degré de sensibilité pour détecter les perturbations d’intensité
faible ou de durée limitée. Néanmoins, chez les phanérogames autres que
Posidonia oceanica, les réponses mesurées au niveau de l’individu peuvent
suffire pour détecter des perturbations de faible durée/intensité, car elles ont
des taux de croissance plus rapides (Posidonia oceanica ayant un des taux de
croissance les plus lents, Pergent-Martini et al. 2005).
22
3.3.2. Bioindicateurs dans les bio-régions Atlantique tropical et IndoPacifique tropical ?
Il ne semble pas exister à l’heure actuelle d’études équivalentes dans les biorégions
Atlantique tropical et Indo-Pacifique tropical.
La démarche a donc été de lister les phanérogames présentes en Outre-mer (Tableau
8), puis de faire une synthèse des connaissances sur les réponses biologiques de ces
phanérogames face à des perturbations d’origine anthropique (Tableau 9).
Tableau 8. Phanérogames présentes dans les DOM (d’après Hily et al. 2010).
Famille
Genre
Espèce
Zosteraceae
Zostera
Z. capensis
C. rotundata
C. serrulata
H. uninervis
H. beaudettei
H. wrightii
S. isoetifolium
S. filiforme
T. ciliatum
T. hemprichii
T. testudinum
E. acoroïdes
H. decipiens
H. ovalis
H. stipulacea
H. baillonis
Cymodocea
Cymodoceaceae
Halodule
Syringodium
Thalassodendron
Thalassia
Enhalus
Hydrocharitaceae
Halophila
Guadeloupe Martinique
Total
23
Mayotte
La Réunion
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
6
x
x
7
x
x
x
11
2
Tableau 9. Synthèse des paramètres biologiques ayant démontré des changements face à des
perturbations d’origine anthropique dans la biorégion Atlantique tropical (a) et Indo-Pacifique
tropical (b). Cette synthèse ne présente que les études citant des espèces de phanérogames présentes
dans les départements d’outre-mer. N: nutriments, MO: matière organique, P: physique, I: irradiance,
QE: qualité de l'eau.
a. Atlantique tropical
Phanérogames
Pression
T. testudinum
N
T. testudinum
N
T. testudinum
P
T. testudinum
N
T. testudinum
I
T. testudinum
N
T. testudinum
N
T. testudinum
N
H. wrightii, S. filiforme, T.
N
testudinum
T. testudinum, S.
N
filiforme
H. wrightii
N
H. wrightii, S. filiforme, T.
N
testudinum
H. wrightii,T. testudinum
N
H. wrightii
N
Paramètres
Taux croissance, croissance épiphytes
C, N, P
Croissance
Biomasse, croissance, morphologie
Consommation N, P, teneur en C
Biomasse épiphytes
Morphologie, épiphytes, brouteurs
N, P
Biomasse épiphytes, chl-a
Zone
d'étude
Caraïbes
Floride
Caraïbes
Golf Mex.
Floride
Floride
Caraïbes
Caraïbes
Golf Mex.
Longueur, taux croissance, abondance Floride
épiphytes, algues
δ15N
Golf Mex.
Densité, biomasse, diversité épifaune Floride
H. wrightii/ T. testudinum
Croissance, biomasse, abondance des
brouteurs
Floride
Floride
Références
Tomasko et al. 1991
Fourqurean & Zieman 1992
Marba et al. 1994
Lee & Dunton 2000
Kraemer & Hanisak 2000
Lapointe et al. 2004
Hays 2005
Carruthers et al. 2005
Wear et al. 1999
Ferdie & Fourqurean 2004
Mutchler et al. 2004
Gil et al. 2006
Fourqurean et al. 1995
Heck et al. 2006
b. Indo-Pacifique tropical
Phanérogames
Pression Paramètres
T. ciliatum
MO
δ13C
C. serrulata, H. ovalis, H. uninervis,
QE
Profondeur pénétration
S. isoetifolium
C. serrulata, H. ovalis, S. isoetifolium
I
δ13C, ratios C/N ratios,
productivité, biomasse racines
C. serrulata, H. uninervis
N
N, P
C. rotundata, C. serrulata, H.
P
Croissance, densité pousses
uninervis, H. ovalis, S. isoetifolium,
T. hemprichii
H. uninervis, S. isoetifolium
N
δ15N, ac. aminés, taux croissance
H. ovalis
I
Ac. aminés, chl-a, δ13C, biomasse,
densité, hauteur canopée
H. ovalis
I
Chl-a, sucres, biomasse
H. ovalis, S. isoetifolium
N
Surface herbier (photo aérienne)
C. rotundata, H. ovalis, H. uninervis,
N
δ15N
S. isoetifolium, T. hemprichii
24
Zone
d'étude
Kenya
Australie
Références
Hemminga et al. 1994
Abal & Dennison 1996
Australie
Grice et al. 1996
Australie
Philipp.
Udy & Dennison 1997
Duarte et al. 1997
Australie
Australie
Udy et al. 1999
Longstaff & Denisson
1999
Longstaff et al. 1999
Kendrick et al. 2002
Yamamuro et al. 2003
Australie
Australie
Pacifique
Eléments de discussion:
(i)
Les études citées ci-dessus apportent de l’information sur :
3 des 7 espèces présentes aux Antilles : Thalassia testudinum, Syringodium
filiforme et Halodule wrightii,
8 des 11 espèces présentes à Mayotte, sachant que l’ensemble des études, à
l’exception de celle d’Hemminga et al. (1994), ont été réalisées en Australie et
dans le Pacifique.
(ii)
Le niveau des connaissances sur les réponses induites par des perturbations
d’origine anthropique diffère selon les perturbations et les paramètres
biologiques considérés. Ainsi, l’enrichissement en nutriments est la perturbation
la plus étudiée (16 études sur les 24). Peu d’information est disponible pour les
autres types de perturbation. En parallèle, les paramètres qui sont le plus souvent
étudiés et cités comme ayant démontré des changements face à des
perturbations d’origine anthropique sont : les teneurs en C, N, ou P ; la
croissance ; la densité des plants, la communauté des épiphytes, la morphologie,
la biomasse.
3.4. Bilan
Tableau 10. Synthèse des bioindicateurs les plus retenus dans la biorégion Méditerranée (sélection
des bioindicateurs sur gradient environnementaux, le chiffre entre parenthèse indique le nombre
d’étude dans lesquelles le bioindicateur a été sélectionné, sur un total de six études), et synthèse des
bioindicateurs les plus étudiés dans les biorégions Atlantique et Indo-Pacifique tropical (le chiffre
entre parenthèse indique le nombre d’étude se référant à ce bioindicateur).
Biorégion Méditerranée
Surface ou longueur des feuilles (5/6)
Densité (4/6)
Epiphytes (4/6)
Rhizomes (4/6)
Recouvrement herbier (3/6)
% feuilles nécrosées (3/6)
Limite inférieure de l’herbier (2/6)
Biorégions Atlantique et Indo-Pacifique
tropical
CNP (9)
Croissance (7)
Biomasse (6)
Epiphytes (5)
Densité (3)
Morphologie ou longueur (3)
25
4. Conclusions et Perspectives
Qualifier l’état écologique des masses d’eau dans le but d’atteindre un bon état
écologique est une problématique mondiale. Il existe en effet à l’heure actuelle des
équivalents de la DCE aux Etats-Unis et en Australie-Nouvelle Zélande. La qualification de
l’état écologique des masses d’eau passe par l’utilisation de méthodes de bioindication. Ces
dernières s’orientent à l’heure actuelle vers l’utilisation d’un ensemble de bioindciateurs
complémentaires, c’est-à-dire un ensemble de paramètres de complexité biologique
différente, se rapportant à différentes communautés et/ou se rapportant à la fonction ou à
la structure d’espèces sentinelles. L’utilisation d’un ensemble de bioindicateurs
complémentaires permet en effet de détecter des perturbations d’origines, de durées, et
d’intensités variées, tout en permettant au mieux l’interprétation des effets interactifs de
différentes sources de stress. De telles approches multiparamétriques ont été développées,
principalement en Australie pour les récifs coralliens, et en biorégion Méditerranée pour les
phanérogames, et elles sont présentées dans cette synthèse bibliographique (Fig. 5).
La liste des bioindicateurs retenus dans ces études peut servir de base pour les
discussions des groupes de travail nationaux « récifs coralliens » et « phanérogames»,
notamment pour évaluer la pertinence de chacun des paramètres par rapport aux
particularités écologiques, techniques et historiques des DOM (Fig. 5).
La synthèse bibliographique était volontairement centrée sur les indicateurs des
récifs coralliens et des phanérogames permettant l’évaluation de l’état écologique des
masses d’eau côtières. Néanmoins, il serait intéressant d’étudier les démarches et les
bioindicateurs retenus pour d’autres objectifs (ex : évaluation de la biodiversité, de l’état de
santé d’un écosystème, etc.) (Fig. 5).
Le niveau des connaissances sur les réponses induites par des perturbations d’origine
anthropique diffère selon les bioindicateurs considérés. Ainsi, il pourrait être pertinent, lors
des discussions des groupes de travail, de classer les bioindicateurs en plusieurs catégories,
comme par exemple : (1) les bioindicateurs considérés comme pertinents pour la DCE, et à
mesurer dès maintenant ; (2) les bioindicateurs à mesurer dès maintenant pour apporter
des informations sur le contexte et/ou dont la pertinence sera à évaluer dans 5 ans, (3) les
bioindicateurs qui semblent importants/pertinents mais qui nécessitent plus d’informations,
qui ouvrent des pistes de recherche (Fig. 5).
26
Figure 5. Conclusions et perspectives
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