Trop petits ou trop peu nombreux … Au sein de l`Ecotron : des

Ecotron d’Ile-de-France :
des démarches nouvelles pour
étudier les milieux aquatiques
Les activités humaines provoquent de nombreuses perturbations dans les écosystèmes aquatiques (eutrophisation, changements globaux, pertes de biodiversité, etc.). Des outils nouveaux
sont nécessaires pour étudier
les effets de ces perturbations et
proposer des modes de gestion
appropriés.
Au sein de l’Ecotron : des systèmes
« presque naturels »
Douze bassins similaires à des petits étangs
(surface maximale 400 m2) seront creusés.
Schéma prospectif des bassins expérimentaux de Foljuif
Trop petits ou trop peu nombreux …
La plupart des expériences pour tester les
effets des pertubations de l’environnement
sont réalisées à court terme et sur des petits
volumes d’eau.
Leurs résultats sont difficilement extrapolables
pour comprendre la dynamique à long terme
des écosystèmes naturels.
© CNRS-ENS-UPMC. Gérard Lacroix
:
D’autres approches plus réalistes sont
effectuées en milieux naturels. Dans ce cas,
l’absence de répétition (un seul système
étudié) permet difficilement de comprendre
les différents mécanismes entrant en jeu dans
les fluctuations observées.
Les mésocosmes sont des outils très
adaptés pour des études écologiques à court
ou moyen terme (exemple des mésocosmes
du lac de Créteil).
Contacts :
Michaël Danger : [email protected]
Florence Hulot : [email protected]
Gérard Lacroix : [email protected]
www.biologie.ens.fr/ecologie
Leur étanchéité
géotextiles.
sera
assurée
par
des
Leurs dimensions permettront d’assurer le
maintien de populations viables de poissons
sur plusieurs cycles saisonniers dans des
conditions proches de conditions naturelles.
Des expériences de longue durée, répliquées,
seront ainsi réalisables dans des milieux très
proches d’écosystèmes réels.
Des systèmes d’étude « écologiques »
En amont, un étang de réserve assurera un
faible renouvellement de l’eau des bassins
expérimentaux.
En aval, des zones de lagunage et des
macrophytes assureront l’épuration de l’eau
des bassins dans une démarche écologique.
Après épuration, l’eau sera renvoyée dans le
bassin de réserve.
Laboratoire
Laboratoire
Biogéochimie
Biogéochimie
et écologie
et écologie
desdes
milieux
milieux
continentaux
continentaux
Laboratoire
Laboratoire
Fonctionnement
Fonctionnement
et évolution
et évolution
desdes
systèmes
systèmes
écologiques
écologiques
Les mésocosmes de l’Ecotron d’Ile-de-France :
dispositifs expérimentaux permettant d’étudier
l’allélopathie en milieu aquatique
Dans de nombreux lacs, rivières
et estuaires, se développent de
façon très abondante des algues
microscopiques productrices de
substances toxiques. Mais ces
substances ont-elles un rôle dans
le développement des algues ?
Quel dispositif expérimental
faut-il utiliser pour étudier cette
question ?
Rôle de l’allélopathie dans le
fonctionnement des écosystèmes
aquatiques
Les substances produites par les algues
peuvent avoir des effets négatifs sur d’autres
espèces d’algues ou des organismes qui les
mangent.
Les chercheurs essaient de répondre aux
questions suivantes : les substances toxiques
ont-elles pour rôle d’éliminer des éventuels
compétiteurs ou prédateurs ? Dans quelle
mesure favorisent-elles les efflorescences
d’algues toxiques ? Plus généralement, quel
est le rôle de l’allélopathie dans le fonctionnement des écosystèmes aquatiques ?
Efflorescence de cyanobactérie dans un réservoir du Burkina-Faso.
:
Qu’est-ce que l’allélopathie ?
On définit par allélopathie tout effet positif ou
négatif d’organismes d’une espèce sur les
organismes de la même espèce ou d’autres
espèces par le biais de substances.
Exemples : le noyer empêche les plantes
de pousser autour de lui par la production
de juglone, substance toxique pour de
nombreuses espèces de plantes.
Les mésocosmes sont des containers de
quelques mètre-cube d’eau et contenant
des communautés naturelles d’organismes
aquatiques.
Pour étudier ces communautés, on peut modifier les communautés naturelles (ajouter ou
retirer des poissons) ou les conditions physiques des mésocosmes (faire varier le mélange
des eaux).
Les mésocosmes
sont des dispositifs maniables, permettant des études
à petite échelle
spatio-temporelle.
© Minus van Baalen
© Philippe Cecchi
Au sein de l’Ecotron : des
mésocosmes pour étudier
l’allélopathie
Les plantes peuvent stimuler la croissance
des bactéries dans le sol par la production de
substances riches en carbone.
Vue d’ensemble du dispositif expérimental
Contacts :
Florence Hulot : [email protected]
Gérard Lacroix : [email protected]
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Laboratoire
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Biogéochimie
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et écologie
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milieux
milieux
continentaux
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Laboratoire
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Fonctionnement
Fonctionnement
et évolution
et évolution
desdes
systèmes
systèmes
écologiques
écologiques
Comment contrôler les excès d’algues dans les lacs?
Principe des biomanipulations
Aujourd’hui, l’eutrophisation est
une des principales menaces pour
les écosystèmes aquatiques.
r
éra
©G
Les perches, poissons
piscivores, peuvent
contribuer indirectement
au contrôle des algues.
d
L’eutrophisation des lacs : causes
et conséquences…
L’eutrophisation se traduit principalement par
une augmentation de la quantité d’algues (phytoplancton) en réponse à un enrichissement
des eaux en éléments nutritifs (rejets urbains,
engrais, etc.), entraînant une diminution de
la transparence de l’eau, l’asphyxie des couches profondes, l’apparition d’algues toxiques
et l’élimination d’un grand nombre d’espèces
végétales et animales.
La
cro
ix
Les biomanipulations, une technique
basée sur des approches écologiques
Un des moyens envisageables pour contrôler
les excès d’algues pourrait être la manipulation
de la structure des chaînes alimentaires.
Par exemple, la réduction des stocks de
poissons consommant le zooplancton par
élimination directe (pêches) ou par introduction
de poissons piscivores devrait permettre au
zooplancton de se multiplier et ainsi de mieux
consommer le phytoplancton.
:
© INRA. G. Balvay
Ces techniques prometteuses pour améliorer
la qualité des eaux sont regroupées sous le
terme de « biomanipulations ».
L’eutrophisation provoque des proliférations algales néfastes
aux écosystèmes aquatiques (vue prise en 1977).
Réduire les apports de nutriments,
oui mais…
Pour limiter ces phénomènes d’eutrophisation, il faut commencer par contrôler les sources de nutriments, en particulier le phosphore
(épuration des eaux usées, détournement des
affluents, etc.).
Néanmoins, malgré la réduction des apports
externes en nutriments, les excès d’algues
peuvent perdurer pendant de nombreuses
années.
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Michaël Danger : [email protected]
Florence Hulot : [email protected]
Gérard Lacroix : [email protected]
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Illustration de gauche : structure des réseaux alimentaires lacustres avant biomanipulation
Illustration de droite : structure des réseaux alimentaires lacustres après biomanipulation
Laboratoire
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Biogéochimie
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et écologie
et écologie
desdes
milieux
milieux
continentaux
continentaux
Laboratoire
Laboratoire
Fonctionnement
Fonctionnement
et évolution
et évolution
desdes
systèmes
systèmes
écologiques
écologiques
Les activités humaines provoquent une augmentation des
quantités de gaz à effet de serre
dans l’atmosphère, entraînant
une augmentation de température. Les effets sur les milieux
aquatiques ont jusque là été très
peu étudiés.
Quelles seront les conséquences de
l’augmentation de température ?
La plupart des organismes aquatiques ont
besoin d’oxygène pour leur survie. Or, plus la
température est élevée, et moins il y a d’oxygène dissous dans l’eau.
© Gérard Lacroix
Comment les changements globaux vont-ils
influer sur les écosystèmes aquatiques ?
Les zones de reproduction des poissons (ici un brochet) risquent
d’être altérées par les changements globaux.
Les systèmes aquatiques constitueront-ils des puits de carbone ?
Les augmentations du gaz carbonique et
de la température pourraient accroître la
photosynthèse et favoriser l’eutrophisation
des eaux.
Les changements
globaux pourraient
réduire la capacité du
zooplancton herbivore
(ici une daphnie,
taille : 2 mm) à contrôler
le phytoplancton.
Cet effet risque d’être aggravé par une moindre
qualité des algues en tant que nourriture pour
le zooplancton et donc par une diminution des
ressources pour les poissons au sommet des
chaînes alimentaires.
© Gérard Lacroix
:
Des espèces invasives, parfois néfastes, pourraient également être favorisées au détriment
des espèces indigènes et induire un déclin de
la biodiversité.
© Roger Pourriot
Il y a donc un risque fort de perdre certaines espèces qui ont des besoins élevés en
oxygène (exemple : les salmonidés) au dépend d’espèces plus tolérantes (exemple :
les cyprinidés).
© Gérard Lacroix
Les changements
globaux peuvent
affecter la production
végétale dans
les écosystèmes
aquatiques.
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Florence Hulot : [email protected]
Gérard Lacroix : [email protected]
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Il n’est donc pas certain que l’augmentation
du CO2 se traduise par une augmentation
du carbone fixé dans les écosystèmes
aquatiques.
Laboratoire
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et écologie
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