Stage - DLST

université Joseph Fourier
département licence sciences & technologies
RAPPORT DE STAGE
Impact des événements hydrologiques sur le transport
sédimentaire et la végétation dans le lit de l'Isère
Robin CHAPUS
laboratoire d’accueil : LTHE
directeur : Thierry LEBEL
encadrante : Camille JOURDAIN
Licence 1ère année Biologie
Année universitaire 2013 – 2014
Remerciements
Je voudrais tout d'abord remercier l'Université Joseph Fourier pour l'organisation de ces
stages d'excellence permettant à des étudiants de première ou deuxième année de se faire une idée
du monde de la recherche.
Je remercie également mon encadrante Camille Jourdain, doctorante au LTHE, pour m'avoir
permis d'effectuer ce stage en sa compagnie, Philippe Belleudy, enseignant-chercheur, pour m'avoir
trouvé une place dans son bureau, sans oublier Jacky Girel, contributeur bénévole au LECA, pour
toutes ses connaissances sur la végétation de l'Isère.
D'une façon générale, je remercie tous les membres de l'équipe RIVER et du LTHE, avec
qui mes rapports furent aussi divers qu'enrichissants !
SOMMAIRE
- Introduction............................................................................................................ 2
-Présentation du laboratoire d’accueil.................................................................... 3
- Contexte scientifique.............................................................................................. 4
- Objectifs du stage
I - Description de la végétation...................................................................... 5
1°) Écologie
2°) Principales espèces
II - Cartographie de la végétation................................................................. 9
1°) Méthode
2°) Résultats
III – Suivi des placettes d'observation......................................................... 11
1°) Méthode
2°) Résultats
- Conclusion.............................................................................................................. 13
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INTRODUCTION
La botanique et l'écologie font parti des sujets qui m'intéressent le plus. Aussi,
quand j'ai appris que je pouvais participer à un stage d'excellence, j'ai tout de suite su
quel genre de stage me plairait. Le premier jour des inscriptions je me rend donc sur
le site du DLST pour consulter les stages déjà disponibles... et parmi les deux stages
de biologie proposés à ce moment là l'un concernait l'étude de la végétation dans le lit
de l'Isère. Que demander de plus ?
Ce stage présentait un autre atout à mes yeux : il se déroulait dans un contexte
interdisciplinaire, à savoir écologie, botanique, hydrologie, granulométrie.... C'est une
opportunité qui m'a semblé très intéressante. Toutes ces caractéristiques m'ont amené
à me lancer dans ce stage au sein du LTHE ( Laboratoire d'étude des Transferts en
Hydrologie et Environnement ) pour une durée d'un mois.
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Présentation du laboratoire d'accueil
Le Laboratoire d'étude des transferts en hydrologie et environnement ( LTHE )
est un laboratoire spécialisé dans l'étude du cycle de l'eau et ses liens avec le climat et
l'environnement. Il regroupe près de 120 personnes issues de disciplines différentes,
comme la physique, le mécanique ou la biologie. Il est découpé en cinq équipes de
recherche travaillant sur des thématiques différentes :
- CHyC : Cryosphère, Hydrosphère et Climat de montagne.
- HMCI : HydroMétéorologie, Climat et Impacts
- HyBiS : Hydrogéophysique et Bilans spacialisés
- TRANSPORE : Transferts couplés en milieux Poreux hétérogènes
- RIVER : Processus hydrologiques, érosions et transports de sédiments
Le laboratoire intervient sur des sites naturels de quatre continents, comme au
Bénin, en Bolivie, au Brésil, en Équateur, en France, en Inde, au Népal....
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Contexte scientifique
1°) Le projet
Mon stage s'est déroulé dans le cadre de la thèse de mon encadrante Camille
Jourdain. Elle étudie les interactions entre le transport sédimentaire, l'hydrologie et la
végétation dans le lit de l'Isère. En effet l'évolution de la végétation est intimement
liée à la rivière : l'eau transporte les graines ou le pollen, régit l'humidité du sol et les
crues régulières de l'Isère ont aussi un impact sur la végétalisation de son lit. L'un des
buts de ce projet est de définir les modalités d'un auto-entretien du lit de la rivière,
notamment en ce qui concerne le contrôle de la végétation. Le suivi de la végétation
est assuré par un dispositif constitué de plusieurs placettes de 5m x 5m, qui sont
photographiées après chaque crues ou autre événement important pouvant avoir un
impact sur la végétation. Les données recueilles sur le terrain sont ensuite analysées
en laboratoire.
2°) Les sites d'étude
Les sites d'études ont été choisi sur l'Isère. Deux sites d'études sont
particulièrement importants dans ce stage :
- le premier est situé au niveau de la ville de Montmélian. C'est un banc de
galets végétalisé, sur lequel l'Homme n'a jamais effectué le moindre aménagement.
On peut nettement y distinguer tous les stades de l'évolution de la végétation
( appelée « succession végétale » ) ce qui le rend particulièrement intéressant à mes
yeux.
- le deuxième site est situé à l'aval d'Albertville, près du Pont Royal. C'est un
banc de galets récemment arasé, c'est à dire que toute la végétation à été détruite pour
rendre au banc son aspect d'origine. L'objectif ici est de déterminer si la végétation
est susceptible de revenir coloniser ce banc, et si oui de comprendre le processus de
réapparition de la végétation.
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Objectifs du stage
On m'a confié trois objectifs au cours de ce stage : tout d'abord aider à la
description de la végétation peuplant les sites d'étude, puis réaliser une cartographie
de cette végétation pour chaque site. Enfin j'ai pu participer au suivi des placettes
d'observation.
I - Description de la végétation
1°) Écologie
Pour pouvoir décrire au mieux la végétation présente, il m'est apparu
nécessaire de comprendre le mieux possible l'écologie des différentes espèces
intervenant dans la succession végétale.
La première étape de la succession végétale dans le lit de l'Isère est l'apparition
d'espèces pionnières ( graminées principalement ) qui s'installent sur les zones
couvertes de limon. Ces plantes vont participer au piégeage des sédiments fins, et
préparent donc le terrain à l'arrivée de plantes plus imposantes.
Dans un deuxième temps on constate l'apparition d'espèces de bois tendre
( principalement des saules ). Celles ci continuent l’aménagement du sol en piégeant
des sédiments plus gros. Vient ensuite un stade de bois mixte où bois tendres et durs
peuplent les berges ( saules et peuplier ).
Par la suite apparaissent des communautés de bois dur ( chêne, orme, frêne... )
qui constituent le dernier stade de la succession végétale dans le lit de l'Isère.
On peut constater que sur les bancs étudiés, la succession s’arrête à l'étape des
communautés mixtes.. Les forêts de bois dur sont surtout présentes sur les digues de
l'Isère, bien que certains bancs du lit de la rivière soient également occupés. C'est
d'ailleurs là tout le danger : les grands arbres emportés par les crues peuvent
provoquer de gros dégâts. Le but est donc de déterminer comment empêcher la
végétation d'atteindre ce stade.
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2°) Principales espèces végétales
Dans cette partie je vais présenter rapidement les espèces végétales les plus
présentes sur l'Isère, ainsi que quelques indications permettant de les reconnaître.
Espèces pionnières :
Agrostis Stolonifera est une herbacée de la famille
des Poaceae capable de former une importante
touffe grâce à ses stolons, constituant un piège à
sédiments très efficace. Même recouverte de limon,
ses stolons lui permettent de revenir à la surface et
de recommencer à piéger des sédiments.
Calamagrostis Pseudophragmites est une herbacée de la famille
des Poaceae. Son rôle est le même que celui d'Agrostis
Stolonifera mais son piégeage des sédiments est moins efficace
car elle n'a pas comme Agrostis la capacité de s'étendre aussi
rapidement que cette dernière.
Phalaris Arundinacea est une herbacée de la famille des
Poaceae. On la distingue facilement des autres Poaceae
présentes grâce à la ligule à la base de ses feuilles.
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Typha Minima est une herbacée de la famille des
Typhaceae que nous avons eu la chance de
découvrir sur le banc de Montmélian. On la
reconnaît facilement grâce à ses deux épis mâle
et femelle superposés. Son piégeage des
sédiments est très efficace grâce aux très
nombreuses tiges poussant sur une même zone.
Cette espèce est protégée dans l'ensemble de l'Union Européenne.
Espèces à bois tendre ou dur :
Salix Alba, ou Saule Blanc, se distingue facilement des autres
saules : ses feuilles et ses rameaux sont très clairs, presque
blancs. C'est le saule le plus répandu sur les sites d'études.
Salix Purpurea, ou Saule pourpre, est reconnaissable à la
couleur de ses rameaux, qui sont d'une teinte pourpre. Ses
feuilles sont aussi plus sombres que celles du saule blanc. Il
est lui aussi très répandu.
Salix triandra, ou saule à trois étamines, peut être identifié grâce
au nombre de ses étamines, mais le plus simple reste d'observer la
base de ses feuilles où se trouvent deux stipules très visibles, ce
qui n'est pas le cas chez les autres saules présents sur les sites.
Parmi les saules présentés, c'est le moins répandu.
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Populus Nigra ( le Peuplier noir ) est une autre espèce
très présente dans le lit de l'Isère. On le reconnaît à la
forme caractéristique de ses feuilles et la couleur de ses
rameaux ( qui vire vers le pourpre / rouge ).
Espèces envahissantes :
Cette petite liste des végétaux présents ne serait pas complète sans parler d'eux.
Les espèces qui suivent ont été importées par l'Homme et se sont développées dans
notre environnement. Certaines font désormais parti de notre paysage, d'autres
prennent véritablement le contrôle de leur environnement, ce qui pose un réel
problème pour la préservation de la biodiversité.
Robinia Pseudoacacia, ou Robinier faux-acacia, a été
importé d’Amérique du Nord. Il s'est aujourd'hui bien
implanté dans nos régions et on le retrouve souvent dans
le lit de l'Isère, bien qu'il n'y joue aucun rôle particulier.
Reynoutria Japonica, ou Renouée du Japon. C'est LA
plante à problème dans le lit de l'Isère. Très difficile à
éliminer et nuisible à de nombreuses espèces végétales, il
est interdit de la disséminer volontairement. Aujourd'hui
une grande portion des rives de l'Isère est colonisée par
cette espèce venue du Japon.
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II - Cartographie de la végétation
1°) Méthode
La première étape pour cartographier un site d'étude, c'est de définir les
différentes zones à cartographier. Pour cela nous nous sommes basés sur différents
critères : la taille, la densité et les espèces de végétaux présents.
Ensuite les zones sont géo-référencées en utilisant un GPS différentiel. Ce type
de GPS est plus précis que le GPS classique car il utilise trois points de repère : un
satellite, une base fixe, et un récepteur mobile. Cela permet une précision allant du
mètre au centimètre près.
Schémas du principe de fonctionnement d'un GPS différentiel
Une fois les données GPS récupérées, on peut réaliser une carte de végétation à
l'aide de plusieurs logiciels. Ici le logiciel choisi était QGIS.
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2°) Résultats
Ci dessous se trouve la carte de végétation que j'ai pu réaliser à partir de l'étude
du banc de Montmélian. Des photos satellites géo-référencées ont servi d'arrière plan.
Ces photos sont très utiles pour vérifier la cohérence du travail effectué, mais aussi
pour visualiser l'évolution du banc. En effet il est possible de récupérer les photos
satellites de plusieurs années différentes et donc de permettre une étude de l'évolution
de la morphologie du banc. Les photos utilisées ici étaient datées de l'année 2013.
Bien sûr cette carte a besoin d'être affinée d’avantage, et plusieurs détails manquent
( notamment une échelle ), mais cela requiert une meilleure maîtrise du logiciel que je
n'ai pas pu acquérir pendant la durée du stage.
AMONT
Chenal
Secondaire
CHENAL
PRINCIPAL
AVAL
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Sur cette carte, on peut facilement repérer les différents stades de la succession
végétale : la partie la plus amont du banc est encore vierge de toute végétation, la
partie la plus en aval est occupée par une végétation dense, donc ancienne. Entre les
deux on trouve une zone de jeunes pousses. Les espèces pionnières sont surtout
présentes en bordure du chenal secondaire, c'est à dire dans les zones où se dépose
une grande quantité de limon.
III – Suivi des placettes d'observation
1°) Méthode
Pour assurer le suivi de l'évolution de la végétation, des placettes de 5m x 5m
ont été disposées suivant un transept longitudinal sur chacun des sites d'étude, c'est à
dire suivant une ligne traversant le site d'étude d'amont en aval. Des fers à béton ont
été placés aux quatre coins des placettes pour faciliter leur localisation. Ces placettes
ont également été géo-référencées grâce au GPS différentiel.
Après chaque événement susceptible d'avoir un impact sur la végétation, ces
placettes sont photographiées. Au départ, ne disposant pas d'un dispositif permettant
de photographier une zone de 25 m², chaque placette était découpée en 25 portions de
1 m² qui était ensuite photographiées et assemblées à l'aide du logiciel GIMP. Vers la
fin de mon stage, l'acquisition d'un mat télescopique permettant de photographier de
grandes surfaces a grandement facilité cette opération.
Une fois les photographies complètes, chaque plante visible sur l'image a été
identifiée et la placette finalement géo-référencée grâce au logiciel QGIS pour
permettre son positionnement sur les cartes de végétation des sites d'étude. Sur le
long terme, ce travail doit servir à étudier la succession végétale, la croissance des
plantes et l'influence de la rivière sur leur développement.
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2°) Résultats
L'image ci dessous montre le résultat obtenu après assemblage des
photographies et identification des végétaux présents.
On distingue la présence de nombreuses plantes pionnières ( Calamagrostis,
Agrostis et Phalaris ) et de quelques saules. Cette zone est donc très intéressante à
suivre car elle est susceptible d'évoluer rapidement, les espèces pionnières n'étant pas
destinées à s'implanter définitivement sur une même zone.
J'ai expliqué plus haut que ces placettes étaient destinées au suivi de la
végétation, mais elles ont aussi une utilité dans un suivi des mouvements des
sédiments et galets. C'est l'utilité du carré vert que l'on voit sur l'image : les galets
sont peints et après chaque crue, il est possible de repérer facilement ceux qui ont
bougé. A partir de leur taille et de la distance qu'ils ont parcouru, on peut en déduire
des informations sur l'hydrologie de la zone.
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CONCLUSION
Au cours de ce mois passé au LTHE, j'ai eu la chance d'apprendre beaucoup sur la
végétation des rivières. Je ne suis pas près d'oublier ces longues journées passées à
déambuler sur les bancs de l'Isère, le GPS attaché au dos, ni les puzzles de
l'assemblage des photographies de placettes, ni même les séances photos avec le mat
télescopique. J'ai planté des fers à bétons, appris à reconnaître des plantes, rencontré
des personnes formidables et je garderai toujours un très bon souvenir de ce
merveilleux stage au bord de l'Isère !
Je remercie encore Camille Jourdain pour m'avoir permis d'effectuer ce stage en sa
compagnie !
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