Inventaire des populations de macroinvertébrés d

Rapport de stage
Inventaire des populations de
macroinvertébrés d’eau douce, au sein de la
réserve naturelle de l’Île du Girard
Réalisé par Florian BASSET
Master 1 Sciences de l’environnement 2013
Sommaire
Remerciement
5
Présentation de l’organisme d’accueil
9
Introduction
7
Matériels et méthodes
8
Choix et descriptions des stations
.....10
Stratégie d’échantillonnage
10
Matériel
11
Prélèvements
11
Identification
11
Détermination du PH
11
Analyses statistiques
12
Analyse de l’effort d’échantillonnage
12
Calcul des différents indices
12
Etude des traits physiologiques
13
Résultats
Effort d’échantillonnage
14
14
2
Structure de la communauté de macroinvertébrés
15
Etude des traits physiologiques
16
Analyse du PH de l’eau
17
Discussion
Effort d’échantillonnage
18
18
Structure des communautés de macroinvertébrés et impact des
caractéristiques des stations
18
Conclusion
20
Bibliographie
21
Sitographie
23
Annexes
24
Résumé
28
Figure 1: Courbe de raréfaction sur l'ensemble du Vieux Doubs. La zone grisée correspond
aux marges d’erreurs..............................................................................................................14
Figure 2: Courbe de raréfaction pour chacune des station. (Station 1 en bleu, station 2 en
rouge, station 3 en noir, station 4 en vert, station 5 en rose, station 6 en orange. Les zones
grisées correspondent aux marges d’erreurs.).......................................................................14
3
Figure 1: Courbe de raréfaction sur l'ensemble du Vieux Doubs..............Erreur : source de la référence non trouvée
Figure 1: Courbe de raréfaction sur l'ensemble du Vieux Doubs. La zone grisée correspond
aux marges d’erreurs..............................................................................................................14
Figure 2: Courbe de raréfaction pour chacune des station. (Station 1 en bleu, station 2 en
rouge, station 3 en noir, station 4 en vert, station 5 en rose, station 6 en orange. Les zones
grisées correspondent aux marges d’erreurs.).......................................................................14
Tableau 1 Richesse, abondance et diversité dans les différentes stations de prélèvements.14
Tableau 2 Rapport Gammaridae sur Asellidae en fonction des différentes stations..............15
Tableau 3: Etude du degré de trophie des différentes stations..............................................16
Tableau 4: Etude de la valeur saprobiale sur l'ensemble des prélèvements..........................16
Tableau 5: Moyenne des Ph, sur les différentes stations.......................................................17
Annexe 1: Exemple de courbes de hauteur d’eau tiré du site Vigie-Crue. Les lignes
horizontales représentent les crues historiques......................................................................23
Annexe 2: Carte des différents écosystèmes et des prélèvements effectués sur l'île du
Girard......................................................................................................................................25
Annexe 3: Décompte des taxa dans les différentes stations..................................................26
Vieux Doubs Aval barrage (F.D).............................................................................................27
Vieux Doubs amont barrage (F.D)..........................................................................................27
Vieux Doubs Aval gué des Seignes (F.B)...............................................................................27
Vieux Doubs Amont gué des Seignes (F.B)...........................................................................27
Vieux Doubs gué des Moizes (F.T).........................................................................................27
Bassin île sud (G.B)................................................................................................................27
4
Remercîments
Je remercie tout particulièrement Frédéric Topin de m’avoir accueilli dans ses locaux et de
m’avoir offert cette opportunité de stage. Merci également de m’avoir accompagné, d’avoir
partagé ses connaissances et son expérience, et de m’avoir conseillé tout au long de la
réalisation de ce rapport.
Merci à Marion Fury pour ses conseils, ses waders qui m’ont évitées la noyade, ainsi que
d’avoir partagée son bureau avec moi.
Egalement un grand merci à Loïc Bollache et Stéphane Garnier pour m’avoir consacré du
temps et permis de trouvé un exemplaire d’un livre.
Merci à Thomas Saucède d’avoir répondu à mes mails aussi rapidement.
Merci à Fanny Dens pour les nombreux covoiturages et les discussions animées à propos de
Kanamé.
Je tiens également à remercier Chi pour tous les moments de détente qu’elle m’a offert
pendant la rédaction de ce rapport.
Merci enfin à ma Flo pour son soutien, son aide et surtout tous les bons moments passés
ensemble. L’tchoc !
5
Présentation de l’organisme d’accueil
Les statuts de l’association Dole Environnement ont été déposés le 30 mars 1984 à la
préfecture du Jura, sous la dénomination d’ « Association pour la Défense et l’Avenir de
l’Environnement de Dole et de sa Région ». Elle a reçue l’agrément préfectoral n°1059 pour
la protection de la nature et a été renommée par la suite « Dole Environnement » (20 mars
1996).
Ses domaines de compétences et d’intervention sont vastes (sol, eau, air, faune et flore,
habitats naturels, pollutions diverses, …), mais sa principal mission reste la gestion de la
Réserve Naturelle de l’Ile du Girard (RNIG), bien que son champ d’action s’étend à la région
doloise et à la basse vallée du Doubs. L’équipe en charge de la gestion du site est composée
de M. Jean Marie Boichut, président de l’association, M. Frédérique Topin, conservateur et
Mlle Marion Fury, garde animatrice.
La réserve naturelle de l’île du Girard a été créée le 9 juillet 1982. Cette vaste zone humide
d’une superficie de 134,3 ha, s’étend sur les territoires des communes de Gevry, Molay,
Parcey et Rahon. Dole environnement est propriétaire de 3,5% de la superficie de la réserve,
le reste du foncier appartient à l’Etat et aux quatre communes citées précédemment.
L’île du Girard s’inscrit également dans une Zone Naturelle d’Intérêt Ecologique Faunistique
et Floristique (ZNIEFF) de type II nommée « Basse Vallée du Doubs en aval de Dole », ainsi
que dans une ZNIEFF de type I dénommée « Les Goubots, la Camuz, les Fontaines et l’Ile du
Girard ». La réserve fait de plus partie de la Zone Importante pour la Conservation des
Oiseaux FC-07. Enfin, elle est située dans le site Natura 2000 n° FR 430 1323 « Basse Vallée
du Doubs (39) ».
Un des intérêts de la réserve est sa richesse en milieu humide, abritant un grand nombre
d’espèces d’intérêt écologique et patrimoniale.
L’étude menée rentre dans le cadre d’un inventaire des macroinvertébrés d’eau douce, servant
de base de données, afin de préserver au mieux la richesse faunistique de l’île du Girard.
6
Introduction
Depuis le début du XXème siècle, les zones humides ont perdues près de 67% de leur
superficie (Bernard 1994 ; www.developpement-durable.gouv.fr), ce qui en fait un des
milieux les plus dégradés. La canalisation des cours d’eau, afin de diminuer les risques de
crues, de faciliter l’irrigation et le transport fluviale, est un des facteurs majeurs de cette
régression en zone humide (MEEDDM 2009).
Les années 1990 ont été marquées par une prise de conscience du rôle écologique et
économique de ces milieux. En effet, en plus d’être un important réservoir biologique
( 50% des oiseaux dépendent des zones humides, ainsi que 30% des espèces végétales
menacées et une grande partie des macroinvertébrés)(http://www.developpementdurable.gouv.fr/ ), les milieux humides assurent un rôle d’épuration de l’eau et permettent de
diminuer l’importance des crues en servant de réservoir naturelle (Mitsch & Gosselink 2000).
De nombreuses actions de protection des zones humides ont vues le jour, mais malgré cette
réaction, la situation reste préoccupante.
Face aux crues fréquentes et parfois violentes du Doubs et de la Loue, des travaux
d’aménagement hydraulique furent réalisés sur ces deux rivières et leur confluence, dans les
années 1960. Dans le but de faciliter l’écoulement des eaux et de leur débit solide, le lit
mineur du Doubs a été réaménagé, ses digues furent renforcées et les berges empierrées,
tandis que la Loue fut recalibrée. La zone a longtemps été fortement anastomosée, permettant
ainsi de dissiper l’énergie résultant de la jonction des deux cours d’eau. Les aménagements
réalisés ont fortement altéré le fonctionnement hydraulique de la confluence, provoquant
l’atterrissement des annexes fluviales, l’abaissement de la nappe alluviale et la réduction de
l’alimentation en eaux des bras morts du Doubs. En conséquence, les habitats alluvionnaires
et les espèces y résidant ont nettement régressées depuis (Topin 2009).
Afin de restaurer une dynamique alluviale durable sur la confluence, un projet
d’aménagement de celle-ci est en cours. Une partie de ces travaux concerne directement la
réserve naturelle. Il est prévu de détruire une partie de la digue et de réaliser un curage des
différents bouchons alluviaux.
Le vieux Doubs est un milieu fortement hétérogène, composé de plusieurs bassins souvent
déconnectés entre eux et constitué d’une mosaïque d’habitats aux caractéristiques propres.
Les espèces présentant les stratégies écologiques les plus appropriées à un type d’habitat s’y
7
développent en priorité (Tachet 2002). L’inventaire de la macrofaune aquatique réalisé en
2004 (Berlemont) a clairement établi que l’atterrissement prononcé de certaine stations
provoquait une perte de diversité spécifique et un déséquilibre pour les peuplements,
favorisant les espèces polluorésistantes, au détriment des espèces plus polluosensibles. La
réalisation d’un nouvel inventaire sur le vieux Doubs permettra de confirmer cette
observation, ainsi que d’examiner l’évolution de ce déséquilibre, du fait de la déconnection
toujours actuel du Doubs et du Vieux Doubs.
Les travaux cherchant à restaurer la dynamique alluviale du Vieux Doubs vont
considérablement modifier la structure de la zone humide actuelle, notamment en
reconnectant les différents bassins entre eux et en augmentant le niveau d’eau. L’inventaire
réalisé en 2004 ainsi que celui effectué au cours de cette étude vont servir de base de donnée,
afin d’observer l’évolution des milieux et des peuplements de macroinvertébrés après les
futurs travaux. Des relevés de Ph ont également été effectués afin de relier les caractéristiques
physicochimiques aux peuplements du vieux Doubs.
Toutefois il faut noter que l’échantillonnage effectué au cours de cette étude s’est déroulé en
période de hautes eaux (www.vigicrues.gouv.fr/). Or du fait de la dérive des organismes et de
l’impossibilité d’échantillonner certain habitats, à cause de la hauteur d’eau, une perte de
diversité importante est attendue par rapport au dernier inventaire. (Argerich et al 2004 ; G &
R Prevot 1986)
8
Matériels et méthodes
Choix et description des stations
L’inventaire a été réalisé dans une majorité de l’hydrosystème de la réserve naturelle. Les
mortes n’ont pas été échantillonnées à cause d’un manque de temps. L’inventaire s’est donc
limité à la zone impactée par les futurs travaux, c’est-à-dire le Vieux Doubs
Station 1 : Vieux Doubs amont barrage
Cette station correspond à la connexion entre le Doubs actuel et le vieux Doubs. Sa partie
amont est constituée d’un bras permettant l’entrée d’eau dans la réserve, tandis que sa partie
aval est délimitée par un barrage. Une buse a été mise en place afin de permettre
l’alimentation en eau en aval de celui-ci.
Toutefois cette station se retrouve déconnectée du Doubs pendant la saison estivale (Topin
source orale), provoquant un asséchement du bassin. De plus l‘obstruction courante de la buse
ainsi que sa faible taille sont d’autres facteurs limitant la circulation de l’eau avec le reste du
vieux Doubs.
Bien qu’échantillonnée avant la période de crue, le niveau d’eau présent dans cette station
était relativement haut, noyant de nombreux arbres et herbiers. Le substrat était exclusivement
vaseux et l’eau fortement troublée.
Station 2 : Vieux Doubs aval barrage
Le second échantillonnage s’est fait juste en aval de la buse. Cette station est assez
hétérogène. Un premier bassin de profondeur moyenne (à peu près 1m50 durant l’étude) est
présent juste après la buse. Le substrat est constitué d’une légère couche de fins sédiments,
recouvrant des galets de gros diamètre. L’eau s’écoule de ce bassin vers le reste du vieux
Doubs par un fin bras fortement vaseux et envahi d’herbier. Deux petits bassins (quelques
mètres de diamètres) alimentés exclusivement par la nappe phréatique sont également
connectés à ce bras.
En été le ruisseau s’assèche et le premier bassin se retrouve déconnecté du reste du vieux
Doubs.
9
Station 3 et 4 : Vieux Doubs amont et aval gué des Seignes.
Les prélèvements s’étant effectués durant une forte période de crue, le niveau d’eau était
anormalement haut. Le profil de cette zone est celui d’un cours d’eau, malgré le courant nul.
Les rives sont fortement envasées et de nombreux herbiers y poussent. Le chenal central,
d’une profondeur de plus de deux mètres pendant notre étude, laisse apparaitre de nombreux
galets. Toutefois, au vue de la profondeur excessive cette année, aucun prélèvement n’a été
réalisable sur ce substrat. Le bouchon alluvial séparant normalement les deux bassins était
complètement submergé, faisant de cette zone un seul bassin relativement homogène. On
notera toutefois la présence de nombreux nénuphars dans la partie aval du gué des Seignes,
qu’on ne retrouve pas dans le bassin amont.
Station 5 : Vieux Doubs aval gué des moïses
Bien que connecté au vieux Doubs médian pendant les prélèvements, la hauteur d’eau était
moins élevée que dans les bassins précédents. Le chenal est constitué de graviers et de galets
plus fins que dans les bassins précédents, tandis que la couche de sédiments augmente sur les
rives, où de nombreux herbiers poussent. Les nénuphars ont fortement colonisés ce bassin.
Station 6 : Plan d'eau île Sud
Cette station est située à l’extrémité sud de la réserve naturelle, en amont de la confluence du
Vieux Doubs et du Doubs actuel. Ce bassin peut être décomposé en deux parties. La partie
centrale, relativement profonde (1.5m durant l’étude) et la périphérie très fortement envasée et
dont la profondeur n’excède pas 40cm. La végétation se concentre sur cette zone, bien que
son abondance soit faible. Toute la périphérie du bassin se retrouve rapidement à sec durant la
période estivale.
Stratégie d’échantillonnage
Le Vieux Doubs n’est pas un milieu homogène, ce qui a un impact sur les peuplements de
macro invertébrés qui y sont présents (Salvat 1967 ; Labourg 1980; Auby 1991; Bachelet &
Dauvin 1993; Bachelet et al. 1996). Les différents bassins étudiés possèdent leurs propres
caractéristiques (envasement, granulométrie, alimentation en eaux) du à leur déconnexion
régulière, ce qui peut favoriser certains groupes de macroinvertébrés. Il existe également une
grande variabilité des substrats au sein d’un même bassin (galet, gravier, herbier, vase, etc…)
qui sont autant d’habitats potentiel pour la macrofaune aquatique. Dans un tel contexte la
10
réalisation d’un échantillonnage de type aléatoire ou systématique peut entrainer la non
représentation d’habitat de faible surface, mais au rôle écologique important. C’est pourquoi
une observation préalable de chaque station est effectuée. Cette opération permet de
caractériser la répartition des différents substrats présents et de permettre un échantillonnage
le plus représentatif possible.
Matériel
Les prélèvements sont effectués à l’aide d’un troubleau d’une surface de 1/20ème de mètre et
muni d’un filet de vide de maille de 500 μm, comme indiqué dans le protocole IBGN
(AFNOR 2004).
Prélèvements
Afin de permettre une comparaison avec les inventaires précédents, un protocole similaire a
été utilisé. Six prélèvements ont été effectués au sein de chacune des stations, en tenant
compte de l’aptitude biogène (habitabilité) et de la représentativité des habitats échantillonnés
(AFNOR 2004, Circulaire DCE 2007/22 2007).
Le troubleau est enfoncé de 2 à 3 centimètres dans le substrat, puis est tiré sur environ 50
centimètres. Chaque prélèvement est passé au tamis afin de séparer les organismes du
substrat. Les individus ainsi prélevés sont triés pendant une durée dépendant du substrat
(Circulaire DCE 2007/22 2007), puis placés dans un bocal contenant une solution d’alcool à
70°, afin de les conserver avant identification. Les individus restés sur le troubleau sont
échantillonnés durant 10 minutes.
Identification
Les organismes récoltés sont déterminés à l’espèce dans la mesure du possible, à l’aide d’une
loupe binoculaire de grossissement x40 et de la clé d’identification mise au point par le
Laboratoire d’Ecologie des Hydrosystèmes Fluviaux de Lyon (Tachet 2002).
Détermination du PH
Le PH a été mesuré dans chaque bassin du vieux Doubs à l’aide d’un Phmètre munis d’une
sonde de température.
11
Analyses statistiques
Analyse de l’effort d’échantillonnage.
Les communautés de macro-invertébrés échantillonnées ne peuvent être comparées
uniquement si l’effort d’échantillonnage est le même entre les différents échantillons. Il doit
de plus être suffisamment important afin de rendre compte d’au moins 80% de la diversité du
milieu (AFNOR 2004). La validation de l’effort d’échantillonnage se fait classiquement grâce
à des courbes de raréfaction (Colwell et al. 1994 ; Gotelli & Colwell 2001 ; Colwell et al.
2004). Cette méthode consiste à effectuer plusieurs relevés sur la zone à échantillonner et à
calculer la richesse spécifique cumulée obtenue en fonction du nombre de prélèvements. Plus
l’effort d’échantillonnage est important, plus la richesse spécifique sera importante. Les
courbes de raréfaction permettent donc d’obtenir une estimation de la richesse cumulée en
fonction de l’effort d’échantillonnage, à partir d’observations. Elles ont également l’avantage
de permettre la comparaison de données, à efforts d’échantillonnages différents. Il faut
toutefois noter que la richesse spécifique obtenue par des courbes de raréfaction lors
d’inventaire groupé est en général sous-estimé, du fait de l’agrégation des espèces (Gotelli &
Colwell 2001). Afin d’estimer la richesse maximale des communautés de macroinvertébrés du
Vieux Doubs, la formule de Chao est utilisée. Cet estimateur permet de connaitre le nombre
d’espèces non observées, à partir de celles observées une ou deux fois. Cette estimation est
uniquement valide si la part de ces espèces est importante dans le jeu de données (Marcon
2013).
Calcul des différents indices
Les différentes communautés de macroinvertébrés ont été décrites grâce aux indices de
Shannon et d’équitabilité. L’indice de Shannon est plus sensible aux espèces faiblement et
moyennement représentées (Peet 1974), c’est pourquoi, au vu de la dominance de certaine de
ces espèces lors des prélèvements, il a été préféré à l’indice de Simpson.
Sa formule est : H’ = - Σ ((Ni / N) * log2(Ni / N))
Avec Ni le nombre d’individu pour une espèce donnée et N le nombre total d’individus.
Cet indice est minimal lorsque la population est constituée d’une seule espèce (H’=0) et
maximal lorsque la population est répartie de manière homogène entre les différentes espèces
échantillonnées.
12
La notion d’équitabilité est nécessaire afin de représenter au mieux la diversité. Une espèce
représentée abondement n’apportera pas la même contribution à l’écosystème qu’une espèce
ayant un unique représentant.
La formule de l’indice d’équitabilité est : H=H’/log(S) où S est le nombre total d’espèces. Il
est compris entre zéro et un et sa valeur est maximale lorsque la répartition de la population
est homogène entre toutes les espèces.
Etude des traits physiologiques.
Une analyse des traits physiologiques des macroinvertébrés échantillonnés peut permettre de
déterminer les caractéristiques des différentes stations. Cette analyse est basée sur les matrices
de données relatives à chaque groupe de macroinvertébré, contenu dans l’ouvrage
« Macroinvertébrés d’eau douce » (Tachet 2002). Nous nous intéresseront plus
particulièrement au degré de trophie, qui permet de classer les différentes zones humides en
fonction de leur teneur en azote et en phosphore, et à la valeur saprobiale qui permet entre
autre de déterminer la polluorésistance des populations de macroinvertébrés. L’analyse des
peuplements de macroinvertébrés suivant ces deux traits permettra de définir certaines
caractéristiques des stations étudiées, afin d’approfondir les connaissances concernant les
hydrosystèmes de la Réserve.
Résultats
Effort d’échantillonnage.
13
Afin de voir si l’effort d’échantillonnage a été suffisant et pour comparer les stations entre
elles, des courbes de raréfaction ont été tracées (Figure 1 & Figure 2).
Station
R
i
c
h
e
s
s
e
Nombre d’échantillonnages
R l’effort d’échantillonnage s’est donc révélé
Aucune des courbes obtenues n’atteint de plateau,
i
insuffisant pour obtenir 80% de la richesse taxonomique.
c
h
e
s
s
e
C
u
m
u
l
é
e
C
u
m
u
l
é
e
Figure 1: Courbe de raréfaction sur l'ensemble du Vieux Doubs. La zone grisée correspond aux marges d’erreurs.
Figure 2: Courbe de raréfaction pour chacune des station. (Station
1 en bleu, station 2 en rouge, station 3 en noir, station 4 en vert, station 5 en rose, station 6 en orange. Les zones grisées correspondent aux marges d’erreurs.)
Les marges d’erreurs de la dernière station ne chevauche pas celle des cinq premières, sa
richesse est donc significativement différente des autres stations. Le plateau n’étant pas
atteint, ces observations ne sont valables que pour un effort d’échantillonnage de six
prélèvements par station.
Structure de la communauté de macroinvertébrés.
Au total, 51 taxa et 1650 individus ont été dénombrés lors de l’inventaire. La richesse
spécifique a été estimée à 73 taxa grâce à la formule de Chao (Tableau 1).
Tableau 1 Richesse, abondance et diversité dans les différentes stations de prélèvements.
Richesse
Site 1
Site2
Site 3
Site 4
Site5
Site 6
Total
19
21
27
23
25
13
51
14
observée
Richesse
68
49
55
45
41
19
73
278
212
330
369
417
44
1650
2,36
2,85
2,57
2,04
1,99
3,03
3,24
0,56
0,65
0,54
0,45
0,42
0,81
0,57
estimée
(Chao)
Nombre
d’individus
observés
Indice de
Shannon
Indice
d’équitabilité
Les richesses observées sur les stations trois et cinq sont significativement différentes de
celle observée sur la station six (χ²= 3.7895, ddl = 1, p-value = 0.04958). Les richesses
observées sur les autres stations ne sont pas significativement différentes ( χ² = 1.3913, ddl =
1, p-value = 0.2382) entre elles.
La richesse estimée par la formule de Chao de la station six est inférieure à celle des autres
stations (χ²=8.0667, ddl=1, p-value = 0.004509). Enfin la richesse estimée de la station une
est également différente de celle des stations quatre et cinq (χ²=4.6814, ddl = 1, p-value =
0.03049).
L’équitabilité de la station deux est significativement différente de celle des autres stations
(χ²=4.9439, ddl = 1, p-value = 0.02618). Bien que n’étant pas homogène, son peuplement est
moins marqué par les espèces dominantes (cloëon, asellus, ect…) que les autres stations. Sa
population étant mieux répartie, la station 2 possède également l’indice de Shannon le plus
élevé. Malgré l’abondance élevée de leur population, les stations 4 et 5 possèdent des indices
de Shannon plus faible, du fait de la dominance certains taxa.
Enfin, du fait du faible nombre d’individus échantillonnés, les indices de Shannon et
d’équitabilité de la station 6 possèdent un biais très important. Ils ne seront donc pas pris en
compte au cours de l’étude.
Tableau 2 Rapport Gammaridae sur Asellidae en fonction des différentes stations.
Rapport Gammare/ Aselle
Station 1
1 *
Station 2
0,29
Station 3
0,31
Station 4
0,2
Station 5
0,02
Station 6
1,3 *
15
Le rapport entre les abondances relatives de Gammaridae sur Asellidae est un bon indice
diagnostique de la pollution organique de l'eau (MacNeil et al. 2001). Plus la valeur de cet
indice est fort, meilleur est la qualité de l’eau. Les rapports calculés pour les stations un et
six sont fortement biaisés au vu du faible nombre d’individus ayant servis à les calculer, leur
interprétation n’est donc pas possible. Les stations deux, trois et quatre possèdent un rapport
Gammaridae sur Asellidae assez proche. Ces trois stations n’étaient pas séparées par les
bouchons alluviaux du fait de l’important niveau d’eau. Le rapport Gammaridae sur
Asellidae de la station 5 est inférieur à celle des autres stations.
Etude des traits physiologiques.
Tableau 3: Etude du degré de trophie des différentes Station 1
Station 2
Station 3
Station 4
Station 5
Station 6
Modalité 1 Modalité 2 Modalité 3 Modalité moyenne
18%
34%
48%
2,30
26%
49%
25%
1,98
16%
51%
33%
2,58
2%
52%
46%
2,44
6%
50%
44%
2,38
5%
41%
55%
2,49
modalité n°1 = oligotrophie ; modalité n°2 = mésotrophie ; modalité n°3 = eutrophie.
En analysant les matrices de caractères des macroinvertébrés prélevés (Tachet 2002), il a été
possible de déterminer le degré de trophie des différents bassins du Vieux Doubs. L’ensemble
des stations obtiennent une modalité moyenne les classant dans les eaux mésotrophes
(Tableau 3), dont la teneur en azote et en phosphore est équilibrée. Cette analyse des
peuplements de macroinvertébrés selon le trait « degré de trophie » ne permet donc pas
d’établir de différence au sein des différentes stations de prélèvement.
Toutefois ces résultats sont cohérents avec ceux de l’inventaire de 2004 (Berlemont 2004), où
l’ensemble des eaux du Vieux Doubs étaient également mésotrophes
Tableau 4: Etude de la valeur saprobiale sur l'ensemble des prélèvements.
Station 1
Station 2
Station 3
Station 4
Station 5
Modalité 1
Modalité 2
Modalité 3
Modalité 4
Modalité 5
Modalité moyenne
11%
16%
30%
28%
15%
3,2
7%
10%
42%
29%
11%
3,24
3%
11%
24%
46%
19%
3,76
1%
1%
12%
55%
31%
4,14
0%
0%
14%
56%
31%
4,21
16
Station 6
0%
9%
32%
38%
21%
3,71
modalité n°1: xénosaprobie : Espèces pas du tout polluorésistantes ; modalité n°2: oligosaprobie : Espèces
faiblement polluorésistantes ; modalité n°3:  -mésosaprobie : Espèces relativement polluorésistantes ;
modalité n°4:  -mésosaprobie : Espèces polluorésistantes ; modalité n°5: polysaprobie : Espèces très
polluorésistantes
La valeur saprobiale a été calculée de la même façon que le degré de trophie.
Les populations de macroinvertébrés du Vieux Doubs sont soit  -mésosaprobes, soit 
-mésosaprobes (Tableau 4), ce qui témoigne d’une pollution organique relativement élevée.
Une hausse de la valeur saprobiale est observée au fur et à mesure que le point échantillonné
s’éloigne du Doubs. Les résultats de la dernière station sont surement biaisés par sa faible
abondance en macroinvertébrés. En effet il s’agissait de la station connaissant l’atterrissement
le plus important, sa population aurait donc dû y être plus polluorésistante. (Berlemont 2004)
Analyse du PH de l’eau
Tableau 5: Moyenne des Ph, sur les différentes PH
Station 1
Station 2
8,2
7,8
Station 3
Station 4 Station 5 Station 6
7,5
7,7
7,6
7,9
Les valeurs de Ph (Tableau 5) obtenues ne permettent pas de souligner une différence pour ce
paramètre.
Discussion
Effort d’échantillonnage
Les courbes de raréfaction obtenues montrent que l’effort d’échantillonnage fourni lors de
l’inventaire n’a pas été suffisant pour rendre compte de la richesse totale des communautés de
macroinvertébrés du Vieux Doubs. En effet, aucune des courbes obtenues n’atteint de plateau
et les valeurs obtenues au bout de six prélèvements sont encore loin de la richesse estimée
grâces à la formule de Chao.
Les conditions durant lesquelles l’inventaire s’est déroulé peuvent toutefois expliquer l’effort
d’échantillonnage insuffisant. En effet, les épisodes de crues peuvent diminuer la densité en
macroinvertébrés de 14 à 92% selon les types d’habitats (Robinson et al 2004). Cette perte de
diversité s’explique par la dérive des organismes (G. et R. Prevot). La densité diminuant, la
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diversité obtenue à effort d’échantillonnage égale sera moins importante. Il a de plus été
impossible d’échantillonner certains milieux pourtant fortement représentés (notamment les
galets des stations trois, quatre et cinq) du fait de la hauteur d’eau trop importante, ce qui a pu
provoquer l’absence de certaines espèces inféodées à ces milieux durant notre inventaire.
Structure des communautés de macroinvertébrés et impact des caractéristiques
des stations
Une partie des taxa prélevés font partie des groupes indicateurs utilisés dans le cadre de
l’IBGN afin de déterminer la qualité de l’eau. Les Glossiphoniidae (Metcalfe et al. 1984), les
larves de Chironomidae (Adriaenssens et al. 2004) et les Asellidae (Rinderhagen et al. 2000;
McNeil et al. 2002) font partie du groupe indicateur de premier niveau, ce qui témoigne d’une
eau de très mauvaise qualité. Les Gammaridae, font partie du groupe indicateur de second
niveau et sont un peu moins polluorésistants que les familles précédemment citées. La
présence de ces familles ainsi que les rapports Gammaridae sur Asellidae (Tableau 2, p14)
inferieurs à un (plus d’Asellidae que de Gammaridae) permet d’affirmer que l’eau du Vieux
Doubs est de mauvaise qualité, avec des teneurs faibles en oxygène.
L’étude des traits physiologiques des macroinvertébrés prélevés (Tableau 3 p14 et Tableau 4
p15) a permis d’affiner la classification des bassins du Vieux Doubs. En effet, la totalité de
cet hydrosystème peut être considéré comme mésotrophe, avec des populations de
macroinvertébrés évoluant entre  -mésosaprobes et  -mésosaprobes. Les populations des
macroinvertébrés tendent à devenir plus polluorésistantes avec l’éloignement par rapport au
Doubs. L’eau est en effet plus stagnante et se renouvelle moins dans les dernières stations, ce
qui peut conduire à une baisse de la qualité des eaux. Toutefois, les hausses des valeurs
saprobiales observées semble plus être la conséquence de l’augmentation importante des
densités de Cloëon (Annexe 2 p24), que de l’apparition de nouveaux taxa.
Les richesses des différents bassins, estimées grâce à la formule de Chao ainsi que les indices
de Shannon décroissent avec l’éloignement par rapport au Doubs (Tableau 1 p13). La richesse
et la diversité d’une population étant en général plus faible dans des environnements pollués,
cela confirmerais les observations précédentes allant dans le sens d’une baisse de la qualité de
l’eau avec l’éloignement par rapport au Doubs.
L’inventaire réalisé en 2004 (Berlemont 2004) avait souligné les mêmes résultats : des eaux
mésotrophes avec des populations  -mésosaprobes et  -mésosaprobes, ainsi qu’une qualité
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d’eau qui diminuait sur les dernières stations. La déconnection toujours actuel du Vieux
Doubs et du Doubs laissait présager une augmentation de l’atterrissement de ce bras mort
depuis 2004. Hors la situation ne s’est pas empirée.
Une analyse du PH moyen des différentes stations a également été effectuée dans le but
d’affiner les données récoltées grâce aux prélèvements. En effet, la réserve naturelle de l’Île
du Girard étant entièrement sur le même substrat géologique (Topin 2009), les disparités
observées auraient forcément eu pour origine une différenciation des bassins. Il s’est avéré
qu’il n’y avait pas de différences entre les bassins du vieux Doubs. Au vu des conditions
climatiques durant lesquelles s’est déroulée l’étude, il n’est pas possible de savoir si ce
résultat est dû à une homogénéisation du Vieux Doubs à cause de niveau d’eau élevé, ou si il
n’y a pas de différence entre les stations.
Cette homogénéisation du Vieux Doubs peut également avoir eu un impact sur les
peuplements de macroinvertébrés, avec une répartition anormale. Bien que les résultats
obtenus amènent aux mêmes conclusions que celle de l’étude précédente (Berlemont 2004),
de nouveau prélèvement réalisés hors crues semblent nécessaire afin de les confirmer.
Conclusion
Cette étude a permis de compléter les connaissances existantes sur la diversité des
peuplements de macroinvertébrés présents dans le Vieux Doubs. Bien que les conditions
climatiques n’aient pas permis de faire un inventaire exhaustif, l’étude a permis de confirmer
les observations réalisées en 2004, c’est-à-dire une qualité d’eau qui tend à baisser avec
l’éloignement du Doubs et un déséquilibre des peuplements de macroinvertébrés en faveur
des espèces polluorésistantes, dans les bassins connaissant un atterrissement important.
Il a aussi été démontré que le phénomène d’atterrissement ne s’était pas amplifié depuis le
dernier inventaire.
Il semble toutefois nécessaire de refaire un inventaire en période de basses eaux, afin de
refléter les véritables caractéristiques du Vieux Doubs et de ses peuplements.
Une étude des espèces invasives colonisant le Doubs pourrait également être réalisée avant les
travaux de redynamisation du Vieux Doubs, afin de vérifier s’il existe un risque de
contamination par ces espèces dans la réserve.
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Sitographie
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Annexes
Annexe 1: Exemple de courbes de hauteur d’eau tiré du site Vigie‐Crue. Les lignes horizontales représentent les crues historiques.
23
24
Annexe 2: Carte des différents écosystèmes et des prélèvements effectués sur l'île du Girard.
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Vieux Doubs amont barrage (F.D)
Vieux Doubs Amont gué des Seignes (F.B)
Vieux Doubs gué des Moizes (F.T)
Vieux Doubs Aval barrage (F.D)
Vieux Doubs Aval gué des Seignes (F.B)
Bassin île sud (G.B)
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Inventaire des populations de
macroinvertébrés d’eau douce, au sein de la
réserve naturelle de l’Île du Girard
Résumé
Le Vieux Doubs a été fortement impacté par l'abaissement de la nappe alluviale, engendré par les
travaux de chenalisation du Doubs. A l'occasion d'un projet de restauration de la confluence entre
le Doubs et la Loue, les gestionnaires de la réserve envisagent d'effectuer des travaux de curage
afin de restituer la dynamique alluviale de ce bras mort. Dans le but de faire un état des lieux et, à
long terme, d'évaluer l'impact des travaux potentiels, un suivi des populations de macroinvertébrés
a été effectué. Un total de 51 taxa et 1650 individus a été dénombré. L'analyse de la répartition de
ces taxa dans les différents bassins montre que la déconnection des bras morts de la dynamique
fluviale du Doubs, et donc l'atterrissement de cet hydrosystème, influe sur la diversité spécifique
des macroinvertébrés. Les hauteurs d’eau importantes enregistrées durant le prélèvement, et la
baisse de la richesse spécifique qui en résulte, n’ont pas permis de déterminer si l’atterrissement
s’était aggravé depuis le dernier inventaire.
Mots clefs : Macroinvertébrés, Doubs, Reserve naturelle de l’Ile du Girard, Dynamique alluvial.
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