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