Utilisation des poissons comme indicateurs de l

3- Impacts anthropiques et utilisation des
poissons comme indicateurs de l’intégrité
biotique des écosystèmes d’eau douce
Les écosystèmes aquatiques continentaux font partis
des écosystèmes les plus impactés par les activités
humaines
1) Perturbations chimiques (pollution des eaux) : pollution diffuse,
aigue, perturbateurs endocriniens, pollution toxique
2) Perturbations physiques : barrages, navigation, prélèvements
d’eau, déforestation, urbanisation
3) Perturbations biologiques : espèces invasives
1) La pollution des eaux
Historique
Pollution trophique
Eutrophisation = accroissement de la production
végétale autochtone corrélé à un enrichissement en
nutriments
Facteurs régulateurs : tps de transit des eaux, profondeur,
nutriments
Facteurs amplificateurs : éclairement, température
Rhitron = tps de transit des eaux rapides, profondeur faible,
nutriments organiques en majorité, éclairement et luminosité faible =
milieu à tendance oligotrophe naturellement
Facteurs hydrauliques limitants
Potamon : c’est le contraire = milieu à tendance eutrophe
naturellement Facteurs « nutriments » = contrôle énergétique
Bilan : apports en nutriments du BV (activités humaines) amplifient l’
état d’eutrophie du potamon jusqu’à des extrêmes (Bloom d’algues)
Pollution trophique : apports en nutriments organiques
Pollution toxique
Origine : substances qui provoquent des altérations des fonctions de
l’organisme (Pollution aiguë, subaiguë, chronique)
1/ Organique
Quand capacité autoépuratrice du milieu est dépassée (trop de
MO) :
- anoxie : mortalité piscicole selon exigence de la faune par rapport à
l’O2
Ex : 1) Esp du rhitral : survie de 84h pour la Truite si 1.9 mg/l à
10°C
2 ) Esp du potamal : pour la Tanche, 0.35 mg/l à 10°C
- Biodégradation anaérobie : formation d’acides, d’alcools, méthane,
H2S puis NH4+
EX : NH4+ toxique sous forme NH3
T°C = 14°C pH = 7.5
Truites : DL 50 en 16 h 30 = 0.95 mg/l
7 mg/l
Perche : 1 mg/l Gammare :
Autre exemple : dérivés du 2,4 D (acides phénoxyacétiques) DL 50 =
0,5 mg/l en 24 h pour les poissons
2 - Pb de bioaccumulation (micropolluants à effet cumulatif) :
Qd taux d’excrétion d’un polluant difficilement ou non
biodégradable est < aux taux de contamination chronique
Ex : 1) organochlorés comme DDT (50% persiste dans les eaux après
au bout de 10 ans) = rémanence
Métaux lourds toxiques : cuivre, mercure, plomb, cadmium …
EX = méthylmercure
Pollution toxique
Hongrie , Octobre 2010 : marée de boues toxiques provenant d’un réservoir d’une usine de
bauxite-aluminium L’écosystème de la rivière affluente du Danube est entièrement détruit
News Item: Estrogen imitating chemicals in the
environment suspected of
wide-ranging biological
anomalies, including
hermaphrodism in animals
and lower sperm count in
human beings…
We in the business
community prefer a more
cautious “wait- and-see”
approach over senseless
media scare-mongering...
Les perturbateurs endocriniens
Pollution thermique
Origines principales : circuit ouvert des centrales hydroélectriques et
nucléaires (production électrique)
LOI : élévation max de la T°C après condensateur de 7°C et une
Température max de 30.7°C
Homogénéisation de la T°C
après 3 Km :
1/ Impacts sur l’eau:
amplification de la pollution
organique
2/ Impacts sur les poissons :
Modification de la structure : remplacement des espèces d’eaux
vives et fraîches (Barbeau : N.T = 5 et 17.5 – 18.5°C) par des
espèces d’eaux chaudes (Brême : N.T = 9 et 23-24.5°C)
2) Perturbations physiques : barrages, navigation,
prélèvements d’eau, déforestation, urbanisation
Barrages
Impact des barrages : isolation des populations
Fragmentation des populations
Risque d'extinction
q  Aire vitale minimale
q  Isolement génétique
Changement d’occupation des sols
Perturbations physiques
multi-échelles
Impacts biologiques multiéchelles
Utilisation des poissons comme indicateurs de
l’intégrité biotique des écosystèmes d’eau douce
http://www.image.eaufrance.fr/poisson/IPR/IPR%20%E2%80%93%20notice
%20de%20pr%C3%A9sentation%20%E2%80%93%20avril%202006.pdf
Les indices biotiques ou indices d’intégrité biotique
= se base sur la notion d’intégrité biotique qui se définie comme l’ensemble
des caractéristiques des communautés biologiques (en terme structurel et
fonctionnel) que l’on peut observer dans des sites « pristines », c’est-àdire non perturbés par l’homme. A partir de là, il cherche ensuite à mesurer
un écart en liaison avec l’intensité des pressions anthropiques (Pont 2010
dans Sciences, Eaux & Territoires)
Un bio-indicateur
C’est un indicateur constitué par une espèce végétale, fongique ou animale
ou par un groupe d'espèces (groupe éco-sociologique) ou groupement
végétal dont la présence (ou l'état) renseigne sur certaines
caractéristiques écologiques (c'est-à-dire physico-chimiques,
microclimatique, biologiques et fonctionnelle) de l'environnement, ou sur
l'incidence de certaines pratiques.
On les utilise notamment pour la bioévaluation environnementale (suivi de
l'état de l'environnement, ou de l'efficacité de mesures compensatoires
ou restauratoires). Source wikipedia
Pourquoi les poissons sont de bons indicateurs de la l’intégrité biotique
des systèmes aquatiques continentaux ?
L'étude du peuplement piscicole est intéressant car les poissons
sont de bons indicateurs du fonctionnement des milieux
aquatiques:
q  Ils sont au sommet de la chaîne alimentaire
q  Il sont sensible à la qualité de l’eau et surtout à l’intégrité
physique des l’habitats
q  Ils intègrent la variabilité environnementale sur de larges
échelles de temps et d’espace du fait de leur capacité de
déplacement et de leur durée de vie
La mise en oeuvre de l’IPR consiste globalement à mesurer l’écart
entre la composition du peuplement sur une station donnée,
observée à partir d’un échantillonnage par pêche électrique, et la
composition du peuplement attendue en situation de référence,
c’est-à-dire dans des conditions pas ou très peu modifiées par
l’homme.
Echantillonnage des
poissons en rivières :
exemple de la pêche
électrique
La mise au point de l’IPR s’inspire d’outils multiparamètriques (IBI: Index
of Biotic Integrity) développés initialement aux Etats Unis.
Ces indices consistent à évaluer le niveau d’altération des peuplements de
poissons à partir de différentes caractéristiques des peuplements (ou
métriques) sensibles à l’intensité des perturbations anthropiques et qui
rendent compte notamment de la composition taxonomique, de la structure
trophique et de l’abondance des espèces.
Principe
La version normalisée de l’IPR prend en compte 7 métriques
différentes.
Le score associé à chaque métrique est fonction de l’importance de
l’écart entre le résultat de l’échantillonnage et la valeur de la
métrique attendue en situation de référence.
Cet écart (appelé déviation) est évalué non pas de manière brute mais en
terme probabiliste c’est-à-dire qu’il est d’autant plus important que la
probabilité d’occurrence de la valeur observée pour la métrique
considérée est faible en situation de référence.
Ces probabilités sont déterminées sur la base de modèles qui définissent,
en conditions de référence, les valeurs de chaque métrique en tout point
du réseau hydrographique français.
Exemple d’espèces participant au calcul de l’indice
Découpage du réseau hydrographique en unités
Huit variables environnementales quantitatives sont utilisées
pour bâtir 5 paramètres décrivant la station. Ce sont ces 5
paramètres ainsi que la variable " unité hydrographique " qui
sont utilisés dans les modèles pour calculer la composition des
peuplements en situation de référence.
La mise en oeuvre de l’IPR entraîne la réalisation de calculs relativement
complexes (modélisation statistique). Pour faciliter son utilisation, le CSP
diffuse un outil de calcul développé sous Microsoft Excel©.
Cet outil permet notamment de calculer les éléments suivants pour chacune
des stations étudiées:
q  les probabilités de présence des espèces piscicoles en situation de
référence,
q  la valeur observée au sein de l’échantillon pour chacune des 7 métriques,
q  la valeur attendue en situation de référence pour chacune des 7 métriques,
q  le score associé à chacune des 7 métriques,
q  la valeur de l’IPR,
q  la classe de qualité correspondante.
http://www.onema.fr/IMG/pdf/Outil_de_calcul_indice_poissons_riviere-3.pdf
Cinq classes de qualité en fonction des notes d’IPR ont été définies.
La définition des seuils de classes repose sur un travail ayant consisté à
optimiser le classement d’un jeu de données test comportant à la fois des
stations de référence et des stations perturbées.
La Leysse à Saint-Alban (dpt. 73): résultats obtenus en 1997
Il s’agit du tronçon amont d’un cours d’eau pré-alpin affluent du lac du
Bourget; le niveau de pressions humaines y est globalement faible.
Le Réveillon à Villecresnes (dpt.94): résultats obtenus en 2003
Ce petit cours d’eau draine essentiellement des zones urbaines et
périurbaines et à ce titre subit des impacts multiples portant sur la
qualité de l’eau (pollutions organiques et toxiques), le régime hydrologique
et la morphologie du lit et des berges.
A quoi ça sert concrètement l’IPR ?
La directive-cadre sur l'eau (2000/60/CE) = DCE = une directive
européenne du Parlement européen et du Conseil prise le 23 octobre 2000.
La DCE établit un cadre pour une politique globale communautaire dans le
domaine de l'eau.
= réglementation européenne concernant la protection globale des
ressources en eau douces, saumâtres ou salées, superficielles ou
souterraines, de « transition »[1] et côtières.
Cette Directive vise à prévenir et réduire la pollution des eaux,
promouvoir son utilisation durable, protéger l'environnement, améliorer
l'état des écosystèmes aquatiques (zones humides) et atténuer les
effets des inondations et des sécheresses.
Source wikipedia
La DCE impose notamment :
q  l'identification des eaux européennes et de leurs caractéristiques,
par bassin et district hydrographiques,
q  l'adoption de « plans de gestion » et de « programmes de mesures »
appropriées à chaque masse d'eau, le premier devant couvrir la période
2010-2015, et devant être adopté avant fin 2009.
...avec comme objectif pour 2015, le « bon état écologique » des
milieux aquatiques et du bassin versant, seul moyen de garantir une
gestion durable et soutenable de cette ressource vitale pour l'humanité
et pour toutes les espèces vivantes connues.
Ce « bon état » est pour la DCE défini comme étant le moins bon des
deux états (état écologique et état chimique) définis par la directive.
Une circulaire française devrait traduire cette notion pour les sdage
fin 2008 ou début 2009.
Source wikipedia
Dans un délai maximal de neuf ans suivant la date d'entrée en vigueur de
la Directive, chaque district hydrographique (certains étant international)
doit produire un « Plan de gestion » s'appuyant sur l'état des lieux
(résultats des analyses et études de la phase I). Ce plan de gestion doit
être en mesure de :
q  prévenir la détérioration, améliorer et restaurer l'état des masses
d'eau de surface, atteindre un bon état chimique et écologique de
celles-ci, ainsi que réduire la pollution due aux rejets et émissions de
substances dangereuses,
q  protéger, améliorer et restaurer les eaux souterraines, prévenir leur
pollution, leur détérioration et assurer un équilibre entre leurs captages
et leur renouvellement,
q  préserver (restaurer le cas échéant) les zones protégées.
Un délai de quinze ans (à partir de l'entrée en vigueur de la directive) est
prévu pour atteindre les objectifs de bonne qualité écologique, avec des
dérogations possibles dans des conditions précisées par la directive. Une
pollution accidentelle temporaire de l'eau ne sera pas retenue comme
infraction à la Directive si elle était imprévisible, induite par un accident,
une cause naturelle ou un cas de force majeure.
Source wikipedia
Application de la DCE