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ETUDE D’IMPACT DE LA QUALITE INTRA-SEDIMENTAIRE EN VUE DE LA PROTECTION DES NAÏADES SUR LES RIVIERES DE LA CURE ET DU COUSIN Action E3-2013-1-1 ©Prié Vincent ©Masson Rémy Sarah Fouillé ‐ Master 2 Ecologie‐Environnement Spécialité : Gestion des Habitats et des Bassins Versants Université de Rennes 1 ‐ Maître de stage : Nicolas Galmiche Coordinateur LIFE + « Continuité écologique » au Parc naturel régional du Morvan ‐ Tuteur de stage : David Renaud Enseignant chercheur à l’Université de Rennes 1 ‐ Responsable de formation : Gabrielle Thiébaut Enseignant chercheur à l’Université de Rennes 1 REMERCIEMENTS Que de personnes rencontrées pendant ce stage et que de personnes à remercier… Pour commencer, je souhaite tout d’abord remercier mon maître de stage Nicolas Galmiche, coordinateur du programme LIFE + « Continuité écologique » et sa collègue Myrtille Biarne Chargée de mission administrative et financière, pour m’avoir permis d’effectuer ce stage au sein de leur équipe. Merci à vous pour votre accueil et vos conseils et votre bonne humeur. Je remercie également Monsieur Jean- Philippe Caumont, Directeur du Parc naturel régional du Morvan et Monsieur Laurent Paris, Responsable du pôle environnement de m’avoir accueillie au sein de cette structure. Un grand merci, également à toute l’équipe du Parc pour leur gentillesse et plus particulièrement au pôle environnement pour leur soutien et leurs conseils lors de la phase terminale de rédaction du rapport. Un grand merci à Christine Dodelin, Chargée de mission Natura 2000, pour son aide en statistiques. Je remercie également mes colocataires, Fanny Rambo, stagiaire au PNR du Morvan, Aurélien Moureau, stagiaire à la Société d’Histoire Naturelle d’Autun et Pascal Auber, conseiller infoénergie au PNR du Morvan pour les bons moments que nous avons passés ensemble. Une pensée pour Damien Lerat de la Société d’Histoire Naturelle d’Autun, merci de m’avoir initiée au logiciel Mark. Je souhaite également remercier la Délégation interrégionale Bourgogne/Franche-Comté de l’ONEMA, pour le prêt du conductimètre hydraulique et la Direction Départementale des Territoires de l’Yonne pour le prêt du courantomètre. Une grand merci également à mes amis, Sébastien Le Ny pour m’avoir fournie des chutes de câbles électriques nécessaires à la confection des sticks hypoxies ; Yves le Goff pour ses talents de soudeur et Sébastien Le Gourrierec pour son aide lors de la fabrication des pièges à sédiments. Enfin, merci à tous les gens que j’ai pu rencontrer lors de ce stage et qui d’une manière ou d’une autre m’ont permis d’en apprendre plus sur ce métier et sur ces deux espèces de naïades. PRESENTATION DU PARC NATUREL REGIONAL DU MORVAN Créés en 1967 à l’initiative de la DATAR (Délégation à l’Aménagement du Territoire à l’Action Régionale), les Parcs naturels (Pnr) se régionaux veulent moins contraignants que les Parcs naturels nationaux. Ils sont implantés sur des territoires habités, pourvus d’une identité forte, d’une richesse patrimoniale, naturelle et culturelle importante, mais dont l’équilibre est fragile. Un Parc est régit par une charte renouvelable, établie pour 12 ans. Figure 1 : Parcs naturels régionaux français Les principales missions d’un Pnr sont de : Préserver et valoriser le patrimoine naturel et culturel, Favoriser le développement économique et la qualité du cadre de vie, Aménager le territoire, Informer et sensibiliser les habitants et les visiteurs, Conduire des actions expérimentales ou innovantes. Aujourd’hui, 48 Pnr sont recensés sur le territoire français, (Figure 1) dont celui du Morvan. Le Parc naturel régional du Morvan (PNRM) a été créé en 1970, il fait donc partie des plus anciens PNR de France. Il est situé en plein cœur de la région Bourgogne, à l’interface des quatre départements de la Côte-d’Or, de la Nièvre, de la Saône et Loire et de l’Yonne. Ce parc regroupe depuis 2008, 117 communes adhérentes ainsi que 5 villes partenaires (Figure 2). Ce territoire s’étend sur une superficie d’environ 2900 Km², pour une population de plus de 71 000 habitants. Depuis sa création, le Parc contribue au développement économique, social, culturel de la région ainsi qu’à l’aménagement du territoire. Il constitue également un haut lieu de protection des milieux naturels et des espèces associées comme le révèlent la présence de 12 sites Natura 2000 et d’autres zones de protection Figure 2 : Territoire du Pnr du Morvan comme les Zones Naturelles d’Intérêt Ecologique Faunistique et Floristique (ZNIEFF). La maison du PNR du Morvan est basée au niveau de la commune de Saint-Brisson dans la Nièvre. Ce syndicat mixte emploie une cinquantaine d’employés qui sont répartis, outre les services généraux, en quatre pôles : un pôle environnement, un pôle culture, un pôle économie durable, un pôle éducation. SOMMAIRE I. INTRODUCTION ......................................................................................................................... 1 II. PRESENTATION DE DEUX ESPECES CIBLES DU PROGRAMME : LA MOULE PERLIERE (MARGARITIFERA MARGARITIFERA) ET DE LA MULETTE EPAISSE (UNIO CRASSUS) ............................................................................................................................................ 3 A. Systématique ............................................................................................................................. 3 B. Généralités ................................................................................................................................ 3 C. Cycle de vie et de reproduction des naïades ............................................................................. 4 D. Mode de nutrition et de respiration ........................................................................................... 5 E. Habitats ..................................................................................................................................... 5 F. Exigences écologiques .............................................................................................................. 5 G. Les menaces .............................................................................................................................. 7 H. Statuts de protection .................................................................................................................. 7 III. MATERIELS ET METHODES................................................................................................ 8 A. Présentation du site d’étude ...................................................................................................... 8 1. Le bassin versant de la Cure .................................................................................................. 8 2. Présentation des 3 sites d’études ......................................................................................... 11 3. Localisation des stations d’études ....................................................................................... 11 B. Analyse et synthèse de l’état des sous bassins versants de la Cure et du Cousin. .................. 15 1. Analyse diachronique de l’Occupation du sol ..................................................................... 15 2. Evaluation de l’aléa d’érosion du bassin versant de la Cure et du Cousin .......................... 15 3. Synthèse de l’évolution de la qualité de l’eau sur le bassin versant de la Cure et du Cousin 15 4. Synthese des diagnostiques piscicoles de 2012................................................................... 16 C. Delimitation des stations d’etudes .......................................................................................... 16 D. Analyses des populations de naïades ...................................................................................... 17 1. Localisation des naïades sur les stations ............................................................................. 17 2. Protocole Capture-Marquage-Recapture ............................................................................. 17 E. Analyse du compartiment intra-sédimentaire ......................................................................... 19 1. La qualité physique des cours d’eau : Indice d’Attractivité Morphodynamique (IAM) ..... 19 2. Mesure potentiel d’oxydoréduction, de température et de pH ............................................ 20 La Conductivité hydraulique ....................................................................................................... 21 3. Sticks hypoxies et profondeur d’oxygénation du sédiment................................................. 21 4. Pièges à sédiments ............................................................................................................... 22 5. Analyses statistiques des résultats ....................................................................................... 22 IV. RESULTATS .......................................................................................................................... 23 A. Analyse des sous bassins versants .......................................................................................... 23 1. Comparaison diachronique de l’occupation des sol des sous bassins versants ................... 23 1. Evaluation de l’aléa d’érosion des sous bassins versants de la Cure et du Cousin ............. 23 1. Synthèse de la qualité de l’eau ............................................................................................ 24 2. Synthèses des données piscicoles ........................................................................................ 26 3. Récapitulatif de l’etat des sous bassins versants ................................................................. 27 B. Etat des effectifs de naïades sur les stations d’étude .............................................................. 27 C. Comparaison de l’habitat physique des stations d’etudes....................................................... 29 A. Influence de l’habitat sur la repartition des naïades ................................................................ 31 B. Analyse de la qualité du compartiment intra-sédimentaire .................................................... 32 1. Qualité de l’eau interstitielle ............................................................................................... 32 2. Estimation du colmatage des sédiments .............................................................................. 33 C. Variables environnementales determinantes dans la diminution des paramètres liés au colmatage ........................................................................................................................................ 37 1. Corrélation entre conductivité hydraulique et potentiel redox ............................................ 37 2. Variables influençant la conductivité hydraulique .............................................................. 37 3. Variables influençant le potentiel redox .............................................................................. 38 V. DISCUSSION ......................................................................................................................... 40 A. Effectifs et repartition des populations observees................................................................... 40 B. Qualité physique des habitats.................................................................................................. 41 C. Qualité du compartiment intra-sédimentaire........................................................................... 41 D. Impact du colmatage sur les sédiment .................................................................................... 42 VI. CONCLUSION ....................................................................................................................... 44 Glossaire............................................................................................................................................. 45 VII. Bibliographie........................................................................................................................... 46 ............................................................................................................................................................ 51 ANNEXES........................................................................................................................................... 51 Annexe 1 : Arborescence à suivre pour le calcul de l’aléa d’érosion hydrique ................................ 52 Annexe 2 : Grille d’évaluation de la qualité de l’eau du Seq-Eau ..................................................... 53 Annexe 3 Description du calcul de l’indice de Schnabel ajusté par Chapman(1952) ...................... 54 Annexes 4 : Classes de vitesses de hauteurs et types de substrat utilisés pour l’IAM ....................... 55 Annexe 5 : Note d’attractivité du substrat ......................................................................................... 56 Annexe 6 : Calculs des différents indices du protocole IAM ............................................................ 57 Annexe 7 : Description du calcul de la conductivité hydraulique ..................................................... 58 Annexe 8 Cartes d’érodibilité et de battance des sous bassins versants de la Cure et du Cousin .... 59 Annexe 9 : Evolution de la qualité physico-chimique et biologique des bassins versant de la Cure et du Cousin selon la grille d’interprétation du SEQ-Eau et de l’IBGN pour les années1993 à 2012. 60 Annexe 10 : Cartes de localisation des naïades sur les stations Cam-1 et Cam-3 ............................ 61 Annexe 11 : Cartes de localisation des naïades sur les dtation Cav-1 et Cav-2 ............................... 62 Annexe 12 : Cartes de localisation des naïades sur les station Cav-3 et Cuav-1.............................. 63 Annexe 13 : Cartographie de l’IAM : Station Cam-1(Cousin amont) ............................................... 64 Annexe 14 : Cartographie de l’IAM : Station Cam-2 (Cousin amont) .............................................. 65 Annexe 15 : Cartographie de l’IAM : Station Cam-3 (Couin amont) ............................................... 66 Annexe 16 : Cartographie de l’IAM : Station Cam-4 (Cousin amont) .............................................. 67 Annexe 17 : Cartographie de l’IAM : Station Cav-1 (Cousin aval) .................................................. 68 Annexe 18 : Cartographie de l’IAM : Station Cav-2 (Cousin aval) .................................................. 69 Annexe 19 : Cartographie de l’IAM : Station Cav-3 (Cousin aval) .................................................. 70 Annexe 20 : Cartographie de l’IAM : Station Cuav-1 (‘Cure aval) .................................................. 71 Annexe 21 : Résultats des p-values pour les tests de comparaison deux à deux pour les stations en fonction des valeurs de potentiel redox et de conductivité hydraulique ............................................ 72 Annexe 22 : Evolution du pH avec la profondeur.............................................................................. 73 Annexe 23 : Evolution du potentiel redox avec la profondeur .......................................................... 74 Annexe 24 : Tableau de correspondance conductivité hydraulique-degré de colmatage des sédiments ............................................................................................................................................ 75 Résumé ............................................................................................................................................... 76 Abstract .............................................................................................................................................. 76 LISTE DES FIGURES Figure 1 : Parcs naturels régionaux français ........................................................................................ 2 Figure 2 : Territoire du Pnr du Morvan................................................................................................ 3 Figure 3 : Moule perlière - © Masson R. ............................................................................................. 3 Figure 4 : Mulette épaisse - © Prié V. ................................................................................................. 3 Figure 5 : Cycle de vie des naïades ...................................................................................................... 4 Figure 6 : Localisation des bassins versants de la Cure et du Cousin .................................................. 8 Figure 7 : Carte géologique simplifié du bassin versant de la Cure et du Cousin ............................... 9 Figure 8 : Carte pédologique simplifiée du basin versant de la Cure et du Cousin ........................... 10 Figure 9 : Localisation des stations d’étude du Cousin amont .......................................................... 12 Figure 10 : Localisation des statons d'études du Cousin aval ............................................................ 13 Figure 11 : Localisation de la station d'études de la Cure aval .......................................................... 14 Figure 12 : Localisation des transect et des points de mesures au niveau des stations ...................... 16 Figure 13 : Déplacement des naïades dans le substrat ....................................................................... 17 Figure 14 : Déplacement des naïades dans le substrat ....................................................................... 17 Figure 15 : courantomètre flo-mate 2000 .......................................................................................... 19 Figure 16 : Ph mètre IQ150 ............................................................................................................... 20 Figure 17 : Stick hypoxie ................................................................................................................... 21 Figure 18: positionnement des sticks hypoxies ................................................................................. 21 Figure 19 : Positionnement des pièges dans le substrat ..................................................................... 22 Figure 20 : Evolution de l'occupation du sol et représentation de l’aléa d'érosion hydrique sur les sous bassins versants de la Cure et du Cousin ................................................................................... 25 Figure 21 : Nombre de phases de prospection nécessaire pour la capture de tous les individus ....... 27 Figure 22 : Pourcentage de réparation des substrats sur les stations d'étude ..................................... 30 Figure 23 : Répartition des naïades sur en fonction des pôles d'attractivité sur les 3 secteurs d'étude ............................................................................................................................................................ 31 Figure 24 : Coloration d'un stick hypoxie .......................................................................................... 34 Figure 25 : Evolution de la profondeur d'oxygénation moyenne sur les 8 stations d'étude ............... 34 Figure 26 : Comparaison de la conductivité hydraulique sur les stations d'étude ............................. 34 Figure 27 : Masse de matière sèche récoltée dans les pièges à sédiments sur l'ensemble des sites d'études. .............................................................................................................................................. 35 Figure 28 : Part de matière organique présente dans la matière sèche. ............................................. 37 Figure 29 : Paramètre explicatifs des fluctuations de la conductivité hydraulique ........................... 38 Figure 30 : Paramètre explicatifs des fluctuations du potentiel d'oxydoréduction ............................ 39 LISTE DES TABLEAUX Tableau 1 : Classification de la Moule perlière et de la Mulette épaisse ............................................. 3 Tableau 2 : Exigences écologiques en termes de qualité d’eau de la Moule perlière et de la Mulette épaisse .................................................................................................................................................. 7 Tableau 3 : Statuts de protection de la Moule perlière et de la Mulette épaisse .................................. 7 Tableau 4 : Descriptif des rivières de la Cure et du Cousin............................................................... 11 Tableau 5 : Description des stations d'étude du Cousin amont .......................................................... 12 Tableau 6 : Description des stations d'étude du Cousin aval ............................................................. 13 Tableau 7 : Description de la station d'étude de la Cure .................................................................... 14 Tableau 8 : Description des surfaces de prospections pour le recensement des naïades ................... 17 Tableau 9 : Récapitulatif de l'état des sous bassins versants de la Cure et du Cousin ....................... 27 Tableau 10 : Effectifs de Naïades par station d'étude (Protocole CMR) ........................................... 28 Tableau 11 : Récapitulatif des valeurs mesurées pour l'IAM ............................................................ 29 Tableau 12 : Diminution moyenne des gradients de ph mesuré entre 0 et 15 cm de profondeurs sur les stations d’étude ............................................................................................................................. 32 Tableau 13 : Diminution moyenne des gradients de potentiel redox mesurés entre 0 et 15 cm de profondeurs ........................................................................................................................................ 32 I. INTRODUCTION Depuis plusieurs décennies, la destruction des habitats naturels ainsi que la perte de biodiversité qui lui est associée, constituent deux des menaces majeures en termes de fonctionnement et de stabilité des écosystèmes (Cardinale, et al. 2012). Le développement des activités humaines a largement modifié les paysages et les éléments qui le constituent. Pour les cours d’eau, les activités anthropiques ont des répercutions aussi bien sur la qualité chimique (rejets d’eaux usées, lessivage des pesticides, …) que sur la qualité physique du milieu. En effet, ils ont subit d’importantes modifications : rectification du lit mineur, curage, mauvaise gestion des berges, création d’obstacle à l’écoulement (seuils de moulin, barrages, etc.), création d’étangs, etc. Ces différentes actions ont des impacts importants en termes de fonctionnalité des écosystèmes, pouvant conduire à une homogénéisation des habitats (Graf 2006), à la modification des flux sédimentaire (Kondolf 1997), à la fragmentation de la continuité écologique et à des phénomènes de colmatage des sédiments (DREAL Centre 2013). Le colmatage de sédiment se définit comme le dépôt et l’infiltration de sédiments fins sur et dans le lit des cours d’eau, provoquant le remplissage des interstices du substrat et conduisant ainsi à une altération de ses fonctions (Gayraud, Hérouin et Philippe 2002). En effet, la zone hyporhéique ou couche de fond du lit du cours est définie comme un écotone entre l’eau de surface et l’eau interstitielle. Cette zone est le siège d’importants processus écologiques (Boulton, et al. 1998) et constitue un habitat permanent pour les organismes interstitiels (Gibert, et al. s.d.). Le colmatage peut donc avoir des effets néfastes sur le fonctionnement des écosystèmes aquatiques. Il est d’ailleurs considéré aujourd’hui comme un problème environnemental majeur à travers le monde (Darty et Descloux 2010). La Moule perlière (Margaritifera margaritifera) et la Mulette épaisse (Unio crassus) sont deux espèces de bivalve qui peuplent ce milieu. Elles passent la majeure partie de leur cycle de vie enfouies dans le sédiment et sont donc dépendantes de sa qualité (Neves, et al. 1997). La dégradation physique du lit des cours d’eau impacte donc directement ces deux espèces (Cosgrove et Hastie 2000). Ces deux espèces sont des mollusques filtreurs qui participent à l’épuration du milieu (Tachet 2010). Leur disparition pourrait donc largement influencer le bon fonctionnement de l’écosystème aquatique (Geist et Auerswald 2007). La particularité de ces espèces réside dans leur cycle de vie, dépendant de poissons hôtes au moment de leur stade larvaire. Elles peuvent donc être affectées indirectement par les menaces pesant sur ces populations. En raison de leurs exigences écologiques très strictes, elles font de très bons indicateurs en termes de qualité de l’eau, mais elles les rendent également sensibles à toutes modifications physiques ou chimiques de leur milieu de vie. 1 Le programme LIFE + Nature « Continuité écologique, gestion de bassin-versant et faune patrimoniale associée » lancé en 2011, a pour objectif de restaurer la fonctionnalité et la connectivité des cours d’eau afin de permettre la libre circulation des espèces aquatiques et des sédiments. Un des axes de ce programme ambitionne d’améliorer les conditions de vie et de reproduction d’espèces d’intérêt communautaire, comme la Moule perlière et la Mulette épaisse. Ainsi au niveau du PNR du Morvan, trois secteurs sont concernés. Il s’agit des sites du Cousin amont, du Cousin aval et de la Cure aval. Sur ces trois sous bassins versant, les impacts sur la qualité de l’habitat physique des naïades ont des origines diverses. Ils sont liés aux phénomènes de rectification du lit mineur du cours d’eau, aux piétinements bovins, à la mauvaise gestion des étangs et à toute une batterie d’ouvrages transversaux comme les seuils de moulins. Le but de cette étude est d’approfondir les connaissances sur les problématiques de colmatage des sédiments, en lien avec la qualité de l’habitat physique du cours d’eau, en mesurant l’impact de la qualité intra-sédimentaire sur ces deux espèces de naïades. En raison des travaux de restauration et de réhabilitation mis en place dans le cadre de ce programme, cette étude servira également d’état initial pour mesurer la pertinence des travaux réalisés en termes de fonctionnalité des écosystèmes. Afin de répondre à cette problématique, une analyse des sous bassins versants a été réalisée dans le but de mettre en évidence les facteurs potentiellement limitant pour la survie des espèces cibles, autre que la qualité physique de l’habitat. Elle comprend une analyse diachronique de l’occupation du sol et de la sensibilité à l’érosion des sous bassins versants, des synthèses de la qualité de l’eau et des effectifs de poissons hôtes présents sur les sites d’études. Ensuite, afin de caractériser le milieu et de mieux comprendre la répartition des naïades sur les stations, un protocole de CaptureMarquage–Recapture a été réalisé. Il permet de dénombrer et de localiser précisément le nombre d’individus présents sur les stations. Une cartographie de l’habitat physique du cours d’eau à l’échelle de la station a également été réalisée. Des analyses de physico-chimiques (pH, Eh) ont été effectuées à différentes profondeurs, au sein du sédiment. Une estimation du colmatage des sédiments de mesures de conductivité hydraulique. Le couplage de ces différents paramètres avec la localisation des naïades permettra de caractériser les facteurs qui influencent le plus la répartition et la survie des naïades et ainsi de mesurer l’impact de la qualité du sédiment sur ces deux espèces. 2 II. PRESENTATION DE DEUX ESPECES CIBLES DU PROGRAMME : LA MOULE PERLIERE (MARGARITIFERA MARGARITIFERA) ET DE LA MULETTE EPAISSE (UNIO CRASSUS) A. SYSTEMATIQUE Tableau 1 : Classification de la Moule perlière et de la Mulette épaisse Moule perlière Embranchement Classe Ordre Super famille Famille Genre Espèce B. Mulette épaisse Mollusca (Cuvier 1795) Bivalvia (Linnaeus 1758) Unionoida (Stoliczka 1870) Unionoidea (Rafinesque, 1820) Margaritiferidae (Henderson 1929) Unioninae (Rafinesque, 1820) Margaritifera (Schumacher 1816) Unio (Philipsson, 1788) margaritifera (Linné, 1758) crassus (Philipsson, 1788) GENERALITES LA MOULE PERLIERE La Moule perlière est un mollusque lamellibranche d’eau douce. Elle possède une coquille carbonatée dont le périostracum est de couleur noire chez l’adulte et brune chez le juvénile (Bensenttiti et Gaudillat 2004). La taille moyenne d’une coquille adulte varie entre 11 et 15 cm de long, pour une largeur de 4 à 5 cm. La coquille est souvent réniforme, fragile et Figure 3 : Moule perlière - © Masson R. allongée, (Biotope 2011). La Moule perlière possède deux dents cardinales sur la valve gauche et une sur la valve droite. Le caractère permettant de déterminer assurément cette espèce est l’absence de dents latérale (Cochet 2004). La Moule perlière a une durée de vie d’environ 100 ans en France, mais l’âge maximum observé chez cette espèce est de 217 ans en Suède (Schone, et al. 2004). La maturité sexuelle est atteinte vers l’âge de 15 à 20 ans (Young et Williams 1984). Chez cette espèce, la plupart du temps les deux sexes sont différenciés et aucun dimorphisme sexuel n'est observé. Pourtant, dans certains cas d'isolement prononcé, quelques individus pourraient devenir hermaphrodites (Bauer 1987). Cette stratégie adaptative permettrait d’accroître les chances de reproduction et donc de favoriser le renouvellement des populations. LA MULETTE EPAISSE La Mulette épaisse est également un mollusque bivalve d’eau douce. Elle possède une coquille de forme ovoïde, relativement courte et renflée. Le périostracum est de couleur brun foncé à brun clair. Elle peut également Figure 4 : Mulette épaisse - © Prié V. 3 exprimer des plages de coloration vert-bouteille (Motte 2004). La longueur moyenne de la coquille est comprise entre 5 et 7 cm, pour une largeur de l’ordre de 3.5 cm (Adam 1960) La Mulette épaisse possède une dent cardinale sur la valve droite avec une crête irrégulièrement dentelée. A contrario de la Moule perlière, elle possède deux dents latérales. En France, la Mulette épaisse a une durée de vie moyenne de l’ordre de 20 à 30 ans (Paris & Cochet in Blard, 2007). L’âge maximum observé chez cette espèce est de 90 ans en Europe du Nord (Cochet, Even, et al. 2002). Aucun dimorphisme sexuel n’est observé chez cette espèce (Bensenttiti et Gaudillat 2004) même si les sexes sont séparés. La Mulette épaisse est une espèce mal connue. Peu d’auteurs s’y sont intéressés et les informations publiées sont parfois contradictoires surtout en ce qui concerne ses exigences écologiques. C. CYCLE DE VIE ET DE REPRODUCTION DES NAÏADES Ces deux espèces présentent un cycle de vie particulier et complexe (Figure 5). Le mâle relargue directement les gamètes dans le cours d’eau. Grâce à un phénomène de filtration, la femelle va les capter. Une fois fécondée, elle incubera les glochidies au niveau de son marsupium pendant une phase de 4 à 6 semaines (Bauer 1998) (Adam 1960). Ces glochidies une fois libérées dans la masse d’eau, vont aller s’enkyster sur les branchies de poissons hôtes pour continuer leur cycle de croissance. Les poissons hôtes diffèrent selon les différentes espèces Figure 5 : Cycle de vie des naïades de naïades. Pour la Moule perlière, les poissons hôtes sont exclusivement le Saumon atlantique (Salmo salar) et la Truite fario (Salmo trutta). Au niveau du massif du Morvan, c’est la truite qui est privilégiée (Cochet et Paris 2004). Pour la Mulette épaisse les poissons hôtes sont nombreux, environ 12 espèces. Les hôtes préférentiels sont l’épinoche (Gasterosteus aculeatus), l’épinochette (Pungitus pungitus), la vandoise (Leucicus leucicus) (Engel et Wächtler 1989), le chevesne (Leucicus cephalus), le rotengle (Scardinius erythrophtalmus), le chabot (Cottus gobio) et le vairon (Phoxinus phoximus) (Hochwald, 1988). Au terme de cette phase, les glochidies vont se décoller pour rejoindre le sédiment. Elles resteront enfouies jusqu’à un âge déterminé en fonction de l‘espèce (5 à 10 ans pour la Moule perlière et 3 à 4 ans pour la Mulette épaisse) avant de remonter à la surface du sédiment. 4 D. MODE DE NUTRITION ET DE RESPIRATION Les naïades vivent la première partie de leur vie totalement enfouies dans le sédiment. Lors de la phase adulte, elles remontent à la surface. Ce sont des mollusques filtreurs qui se nourrissent de phytoplanctons, mais aussi de bactéries et de fins débits organiques de l’ordre de 2.5 à 8 µm (Tachet 2010). Elles participent donc à l’épuration de l’eau. Une Moule perlière peut filtrer jusqu’à environ 50L d’eau par jour (Bensenttiti et Gaudillat 2004). Une Mulette épaisse filtre quant à elle environ 3 à 4L d’eau par heure (Kryger et Risgard 1988). E. HABITATS LA MOULE PERLIERE LA MULETTE EPAISSE Les Moules perlières sont retrouvées au Les Mulettes épaisses sont retrouvées aussi niveau des rivières de types oligotrophes bien dans les petits cours d’eau que dans les s'écoulant sur des socles siliceux (Cochet grands fleuves (Hochwald 2001) ainsi que 2004). dans les zones transitoires, en rhithron et Elles comportant affectionnent des zones les rivières, sableuses ou potamon (Virgnaud 2009). Elles sont gravillonneuses stabilisées entre des blocs de localisées au niveau des fonds sableux à pierres (Hastie et al., 2000), permettant ainsi graveleux (Engel et Wächtler 1989) ou une bonne oxygénation de l’eau interstitielle. sableux stables. La profondeur d’eau où sont Les vitesses moyennes des rivières où sont retrouvées les Mulettes épaisses varient de 20 retrouvées les Moules perlières sont de l’ordre à 40 cm (Vincentini 2005) à 30 à 80 cm 20 à 40 cm/s (Moog et al. 1998) pour une (Engel et Wächtler 1989). La vitesse du hauteur d’eau optimum de 30 à 40 cm (Hastie courant est modérée. Elle varie de 10 à 12 et al., 2000). La Moule perlière est très cm/s (Engel et Wächtler 1989) à 0 à 45 cm/s sensible à tout type de colmatage, dû soit à (Biodiversita 2004) selon les auteurs. Tout une augmentation de la charge en matières comme Margaritifera margaritifera, Unio fines, soit à une diminution du courant crassus est très sensible au colmatage du (Bensenttiti et Gaudillat 2004). sédiment. F. EXIGENCES ECOLOGIQUES La qualité physique des cours d’eau (stabilité du sédiment, granulométrie, absence de colmatage, etc.) et la qualité chimique de l’eau (courante et interstitielle) est primordiale afin d’assurer la survie des naïades. Leur exigence écologique (Tableau 2), leur cycle de vie complexe et leur importante longévité en font d’excellentes indicatrices de la qualité des cours d’eau 5 Tableau 2 : Exigences écologiques en termes de qualité d’eau de la Moule perlière et de la Mulette épaisse Ph Conductivité (µs/cm) Température (°C) Concentration en O2 (mg/L) Concentration en NO3(mg/L) Concentration en NH4+ (mg/L) Concentration en PO43Concentration Ca2+ (mg/L) DBO (mg/L O2) G. Moule perlière Valeur de Conditions tolérance optimales 6.3 – 8.6 6.5 – 8 <150 90 – 100 0 – 28 >9 0 – 23 <13 <6.6 <0.13 < 0.13 <0.1 <10 <3 < 0.06 <10 <3 Mulette épaisse Valeurs de Condition tolérance optimales <2 LES MENACES Aujourd’hui une diminution d’au moins 50 % en 10 ans des effectifs de Moules perlières est notée par l’UICN. En Europe centrale, on estime que 90 % des effectifs ont disparu au cours du XXème siècle (Moog, et al.1998). Gilbert Cochet affirme qu’elles auraient disparu de plus de 60 % des cours d’eau français dans lesquels elles étaient présentes au début du XXe siècle. Par endroits, elles auraient diminué de plus de 90 %. (Cochet 2004). Les principales menaces qui pèsent sur ces espèces sont par ordre de priorité, l’altération de la qualité physico-chimique de l’eau et de celle des habitats. La présence d’obstacles qui fragmentent les cours d’eau, la prédation par les ragondins. H. STATUTS DE PROTECTION Tableau 3 : Statuts de protection de la Moule perlière et de la Mulette épaisse Moule perlière Mondial Européen Français Mulette épaisse Cotation UICN : Espèce menacée d’extinction (monde), Espèce en danger critique d’extinction (Europe) Espèce vulnérable (France) Directive Habitat Faune Flore : Annexes II et V Convention de Berne : Annexe III, relative à la conservation de la vie sauvage et du milieu nature Cotation UICN : Espèce quasiment menacée Directive Habitat Faune Flore : Annexes II et V Arrêté interministériel du 16/04/04 modifiant l’arrêté du 07/10/92) Arrêté du 23 avril 7 III. MATERIELS ET METHODES A. PRESENTATION DU SITE D’ETUDE 1. LE BASSIN VERSANT DE LA CURE Le bassin versant de la Cure est situé dans la région Bourgogne, au niveau des départements de la Nièvre (58) et de la Côte-d’Or (21) (Figure 6). Il comprend deux sites Natura 2000 où se déroule le programme LIFE + « Continuité écologique » en Bourgogne : FR2600983 « Vallée de la Cure et du Cousin dans le Nord Morvan » (PnrM, DoCob - Site n°28 - Vallées de la Cure et du Cousin dans le Nord Marvan 2013) FR2600992 « Ruisseaux patrimoniaux et milieux tourbeux et paratourbeux de la haute vallée du Cousin » (PnrM, DoCob - site n°37 - Ruisseax patrimoniaux et milieux tourbeux et paratourbeux da la vallée du Cousin 2007) Figure 6 : Localisation des bassins versants de la Cure et du Cousin 8 A. GEOLOGIE Ce territoire est composé de reliefs peu élevés, aux formes arrondies séparées par des vallées parfois encaissées. Le socle géologique du bassin versant de la Cure peut être divisé en deux catégories. La première, plus au Nord est dominée par des roches de types sédimentaires : calcaires, marnes et argiles datant de l’ère secondaire et localisé au niveau des zones de plateaux La deuxième partie sud du territoire, est composée de deux types deux roches datant de l’ère primaire et caractéristiques des socles anciens du massif du Morvan. Il s’agit des roches cristallines et métamorphiques acides, tels que les granites ou le gneiss et des roches siliceuses qui correspondent, à la silicification des niveaux les plus inférieurs du Lias, mais aussi des formations détritiques et d’anciennes arènes granitiques. (Pnr du Morvan 2009) La présence de ce socle granitique explique la relative acidité des eaux superficielles. Figure 7 : Carte géologique simplifié du bassin versant de la Cure et du Cousin 9 B. PEDOLOGIE Le bassin versant de la Cure se caractérise par une importante diversité de sols. Cette dernière est essentiellement dû aux facteurs stationnels tels que la nature de la roche mère, le relief, l’altitude, l’exposition, les microclimats, le type de couverture végétale ou le mode d‘agriculture, plus qu’aux conditions pédoclimatiques elles mêmes. (Chrétien 1996). En se basant sur lé référentiels pédologique Français, on trouve 12 types de sols différents. Cette pluralité de sols peut se classer dans 4 catégories selon le référentiel de la Commission de Pédologie et de Cartographie des sols de 1967. On y retrouve les sols peu évoluées, les sols calcimagnésiques, les sols brunifiés et les sols podzolisés. Les sols peu évolués ou fluviosols sont représentatifs des fonds de vallées et recouverts par des alluvions. Les sols calcimagnésiques et les brunisols sont constitués de sol de type mull qui reposent sur un socle carbonaté pour les premiers et sur un socle de type granite ou grès pour les sols brunifiés. Les sols podzoliques sont déterminés par la présence de roches cristallines ou quartzeuses dans des secteurs victimes de fortes précipitations (1000 ou 1500 mm/an) et présents à une altitude dépassant en général au moins 500 m, jusqu'à 900 m dans les montagnes du Morvan. (Chrétien 1996). Figure 8 : Carte pédologique simplifiée du basin versant de la Cure et du Cousin 10 C. HYDROLOGIE Le bassin versant de la Cure comprend 4 rivières principales : la Cure, le Cousin, le Chalaux et la Romanée. Les caractéristiques hydrologiques des deux rivières concernées par le programme sont décrites dans le tableau 4, ci-dessous. Tableau 4 : Descriptif des rivières de la Cure et du Cousin Altitude Lieu Altitude Exutoire Lieu Longueur Pente moyenne Surface bassin versant Confluence Source 2. Cure 700 m Anost en Saône et Loire 110 m Cranvant en Côte d’or 112 km 1,15% 54 621 ha Yonne Cousin 615 m Champeau-en-Morvan en Côte d’or 130 m Givry dans l'Yonne 67 km 1,40% 35 710 ha Cure PRESENTATION DES 3 SITES D’ETUDES Le programme LIFE + « Continuité écologique » au niveau du PNR du Morvan concerne 3 secteurs géographiques répartis sur deux sites Natura 2000 et font l’objet d’une thématique particulière. Le Cousin amont est caractérisé par la présence de trois étangs à l’amont du site. Sur sa partie médiane, au niveau des zones agricoles, le cours d’eau a été fortement impacté par les activités humaines. Des zones de rectifications, de curage et de piétinements sont présentes. Les travaux de restauration et de réhabilitation qui vont être effectués concernent la pose de moines hydrauliques au niveau des exutoires des 3 étangs. Sur les zones agricoles, des travaux de diversification de lits mineurs, de pose de clôtures et d’aménagement d’abreuvoirs pour le bétail vont être également réalisés. Le Cousin aval est caractérisé par la présence de 24 seuils de moulins sur un linéaire de 12.4 kms. Mi 2015, la grande majorité d’entre eux auront fait l’objet de travaux de restauration et de réhabilitation afin d’améliorer la continuité écologique. Des problèmes d’assainissement au niveau de la ville d’Avallon sont également recensés. Au niveau du site d’étude, en octobre de cette année, le seuil du petit moulin Cadoux sera complètement dérasé. La Cure aval est impactée par la présence de 3 barrages hydroélectriques ainsi que par l’utilisation récréative du cours d’eau (kayak). Au niveau de ce secteur, la présence de vastes cultures et de zones de piétinements bovins est à noter. Des problèmes d’assainissement sont également présents. 3. LOCALISATION DES STATIONS D’ETUDES Pour répondre aux objectifs de l’étude, 8 stations d’une longueur de 50 mètres ont été retenues. Elles sont réparties sur les trois sites Bourguignons du programme LIFE+. Leur description et leur localisation sont présentées ci-dessous. 11 A. COUSIN AMONT A l’amont du site, les Moules perlières sont impactées par la présence des étangs (Figure 7). Tout d’abord, ils vont participer au réchauffement de l’eau du Cousin. De plus, lors de leur vidange, des départs de boues importants vont venir augmenter le colmatage des cours d’eau. Au niveau de la partie agricole, la population de moules est scindée en deux par une zone fortement rectifiée et piétinée. Le descriptif de chaque station est présenté sur le tableau 5 ci-contre. Figure 9 : Localisation des stations d’étude du Cousin amont Tableau 5 : Description des stations d'étude du Cousin amont Stations Cam-1 Cam-2 Cam-3 Cam-4 Contexte Forestier Agricole Forestier Agricole Moules perlières Oui Non Oui Oui en 1998 12 Localisation Zone supposée non impactée Zone rectifiée et piétinée Zone supposée non impactée Zone rectifiée et piétinée B. COUSIN AVAL Pour le Cousin aval, la présence de Moules perlière est recensée au niveau des 3 stations d’étude, dans des densités vraisemblablement différentes. Au niveau de ce secteur, ce sont les deux seuils du moulin Cadoux et de petit Cadoux qui influent sur la qualité de l’habitat et sur la présence des moules de par la présence de leurs zones de remous (Figure 8). La description des stations et présentée tableau6 Tableau 6 : Description des stations d'étude du Cousin aval Stations Contexte Moules perlières Localisation Cav-1 Forestier Amont du seuil du moulin Cadoux Cav-2 Forestier et Prairial Oui (+++) Oui (+) Cav-3 Forestier Zone de remous du petit moulin Cadoux Oui (+++) Aval du seuil du petit moulin Cadoux Figure 10 : Localisation des statons d'études du Cousin aval 13 C. CURE AVAL Une seule station d’étude est présente sur la Cure (Figure 9). Elle se situe au niveau du lieu dit « la Roche percée ». Ce site est situé à l’aval du barrage hydroélectrique de Malassis. De plus, cette station est localisée au niveau d’un parcours de kayak et beaucoup d’entre eux y accostent pour profiter du point de vue. Cette station est également située juste à l’aval du ruisseau de Bazoche qui est caractérisé par une eau de mauvaise qualité. La description de la station est présentée dans le tableau 7 Tableau 7 : Description de la station d'étude de la Cure Station Cuav-1 Contexte prairial Unio Localisation Oui Abreuvoirs en rive gauche Débarquement de kayak rive droite Figure 11 : Localisation de la station d'études de la Cure aval 14 B. ANALYSE ET SYNTHESE DE L’ETAT DES SOUS BASSINS VERSANTS DE LA CURE ET DU COUSIN. 1. ANALYSE DIACHRONIQUE DE L’OCCUPATION DU SOL Afin de comprendre l’évolution de l’occupation du sol au niveau des trois sites d’étude, une analyse diachronique a été réalisée. Les photographies aériennes de 1948 ont été téléchargées sur le site Géoportail, puis géoréférencées avant d’être numérisées grâce au logiciel QGis 1.8. Les cartes de 1948 sont ensuite comparées à celles de l’occupation de sols Corine Land Cover de 2006, selon 6 grandes catégories : Cultures, Prairies, Boisements, Etangs et Lacs, Zones urbanisées, et Carrières. Nb : La différentiation entre les forêts de résineux et celles de feuillus n’a pas pu être réalisée sur les photographies aériennes de 1948. 2. EVALUATION DE L’ALEA D’EROSION DU BASSIN VERSANT DE LA CURE ET DU COUSIN L’érosion des sols se met en place lorsque les eaux de pluie, ne pouvant plus s’infiltrer, ruissellent en surface, en emportant des particules de terre. Ce phénomène débute par une dégradation structurale des horizons de surface et par le lessivage des particules fines qui vont venir se déposer au niveau des cours d’eau, augmentant ainsi le degré de colmatage du lit. La cartographie de cet aléa d’érosion a été réalisée selon la méthodologie établie par Le Brissonnais et al. en 2002, dans son étude sur l’érosion hydrique des sols en France. L’aléa d’érosion est déterminé à partir du couplage de 3 types de carte : Carte de l’occupation des sols simplifiée, Corine Land Cover de 2006. Carte de la pédologie et les textures de sol qui servira à mesurer les indices de battance et d’érodibilité du sol. Carte des pentes est réalisée par extrapolation des données BD-alti de l’IGN. La superposition de ces 3 cartes permet de classer les différents ensembles en fonction de leur potentialité à l’érosion hydrique sur une maille de 100 m x100 m selon une arborescence bien définie (Annexe1). 3. SYNTHESE DE L’EVOLUTION DE LA QUALITE DE L’EAU SUR LE BASSIN VERSANT DE LA CURE ET DU COUSIN Dans le but d’obtenir des informations quant à l’évolution de la qualité de l’eau des sous bassins versants, une synthèse bibliographique a été réalisée. Ces données sont extraites de rapports d’études réalisés depuis les années 1993 à nos jours, soit une 20aine d’années. Cette synthèse se base essentiellement sur les données recueillies au niveau de l’Observatoire de la Qualité des eaux en Morvan (OQEM) et sont fonction de la grille d’évaluation du SEQ-Eau (Annexe 2) 15 4. SYNTHESE DES DIAGNOSTIQUES PISCICOLES DE 2012. En 2012, des études piscicoles ont été conduites par la Délégation interrégionale de l’ONEMA Bourgogne/Franche-Comté afin de caractériser l’état piscicole initial de la Cure et du Cousin. Une synthèse a été réalisée à partir des données obtenues. Cette dernière ne s’intéresse qu’aux espèces de poissons hôtes de la Moule perlière et de la Mulette épaisse. C. DELIMITATION DES STATIONS D’ETUDES Des stations de 50 mètres de long ont été positionnées préférentiellement au niveau de zones d’alternances de faciès de type : radiers-plats-mouilles. Cette longueur a été choisie afin de standardiser les résultats obtenus et de permettre la réalisation d’une analyse fine des différentes variables mesurées. Dix transects perpendiculaires au lit du cours d’eau et distants de 5 m ont été positionnés le long de la station. Sur chacun de ces transects, 3 points de mesures sont positionnés (Figure 10) : 1 à la distance1/9ème de la largeur du lit mouillé de la rive droite 1 à la moitié de la largeur du lit mouillé de la rive droite 1 à la distance 8/9ème de la largeur du lit mouillé de la rive droite Ces transects serviront de base pour la réalisation des différents protocoles décrits ci-après. Les mesures de physico-chimie et de conductivité hydraulique sont réalisées jusqu’à la profondeur de 15 cm. Cette profondeur est considérée comme la plus importante biologiquement parlant En effet, la couche supérieure du sédiment abrite la richesse spécifique et l’abondance faunistique la plus importante (Palmer et Covich 1997). Cette profondeur de mesure est également la plus pertinente pour l’étude des Moules perlières (Grost, Hubert et Wesh 1991). Point de mesure Transect Figure 12 : Localisation des transect et des points de mesures au niveau des stations 16 D. ANALYSES DES POPULATIONS DE NAÏADES 1. LOCALISATION DES NAÏADES SUR LES STATIONS La localisation précise des naïades sur la station a 3 objectifs. Tout d’abord, elle permet d’identifier les paramètres influençant sur la localisation des naïades grâce au couplage avec les différentes données physico-chimiques et hydromorphologiques mesurées. Elle servira également de carte de repère pour éviter le piétinement des individus pendant les phases de travaux de restauration. Enfin, elle servira de carte d’état initial pour les suivis après travaux. Le design expérimental n’est pas le même pour tous les sites d’étude. Il varie en fonction de la largeur du lit mouillé de la station (tableau 8). Les surfaces prospectées ont donc dû être adaptées afin de permettre un temps de prospection et de marquage inférieur à 3 heures. Tableau 8 : Description des surfaces de prospections pour le recensement des naïades Largeur moyenne du lit mouillé Cousin amont 5m Surface de prospection Toute la station Surface prospectée par rapport à la surface totale de la station 100% Cousin aval Cure aval 15 25 10 tronçons de 2 de large espacés de 3 mètres 40% 40% PROTOCOLE Les prospections se font de l’aval vers l’amont. Le cours d’eau est quadrillé de long en large à l’aide d’un aquascope. A chaque moule repérée, son positionnement précis est inscrit sur une carte de la station. NB : Ce repérage des moules sur la station, se réalise en même temps que le protocole de CaptureMarquage-recapture, décrit ci-dessous. 2. PROTOCOLE CAPTURE-MARQUAGE-RECAPTURE Le protocole de Capture-Marquage-Recapture très utilisé en écologie des populations. Il permet grâce à des séries de captures et de marquages des individus, d’estimer la taille d’une population. CRITERE DE FAISABILITE DU PROTOCOLE : Population « mobile ». Leurs mouvements verticaux au sein du substrat rendent ce protocole applicable (Figure 11). Population « fermée ». Il ne doit donc y avoir ni renouvellement (naissance, immigration) ni perte d’individus (morts naturelles ou Figure 13 : Déplacement par prédations, émigrations volontaires ou accidentelles) pendant naïades dans le substrat toute la durée du protocole Equiprobabilité de capture pour tous les individus de la population étudiée. 17 des Equiprobabilité de capture pour chaque phase de capture. Même si aucune étude ne traite de cette problématique, il semblerait que les seul effets pouvant être observés sont de légers déplacements (sur quelques centimètres) des individus. CRITERES A RESPECTER POUR TOUTES LES PHASES DE PROSPECTIONS : Mêmes conditions de luminosité, de météorologie, de turbidité et de hauteur d’eau. Temps de prospection identique pour toutes les phases de capture. Phases de capture espacées d’au moins 1 semaine. PROTOCOLE Le cours d’eau ou les tronçons sont quadrillés à l’aide d’un aquascope. A chaque localisation d’une nouvelle naïade, le chronomètre est stoppé, la moule marquée au ¾ de la valve gauche afin de limiter le frottage par les sédiments. Elle est ensuite mesurée à l’aide d’un pied à coulisse avant d’être repositionnée à l’endroit exact où elle a été prélevée. Une fois la moule marquée, le chronomètre est réenclenché et la prospection recommence. Le nombre de naïades par stations est ensuite évalué à l’aide de deux méthodes. Il s’agit de l’indice de Schnabel ajusté par Chapman(1952) qui permet de calculer les effectifs d’une population pour plus de deux séries de capture (KREBS 1989) et de l’utilisation du logiciel MARK. Les formules utilisées pour le calcul de l’indice de Schnabel et les critères utilisés pour le logiciel MARK sont présentés Annexe 2. NB : Les marqueurs utilisés sont des étiquettes de couleur, numérotées de 1 à 99 utilisées pour le marquage des abeilles. Elles sont collées sur les bivalves directement sous l’eau grâce à une colle de marque ocra qui a la propriété de coller sous l’eau et qui ne contient pas de substances toxiques pour les organismes aquatiques. 18 E. ANALYSE DU COMPARTIMENT INTRA-SEDIMENTAIRE 1. LA QUALITE PHYSIQUE DES COURS D’EAU : D’ATTRACTIVITE MORPHODYNAMIQUE (IAM) INDICE Ce protocole permet l’analyse cartographique de la qualité physique de l’habitat aquatique à l’échelle de la station. Son principe repose sur le couplage de 3 cartes : celle des hauteurs d’eau, celle de la vitesse du courant et celle des types de sédiments. (Degiorgi, Morillas et Grandmottet 2002). Il permet de mettre en évidence des pôles d’attractivités vis-à-vis de l’ichtyofaune. Dans cette étude, ce protocole permettra également d’identifier les .types de milieux favorables au développement et à la survie des deux espèces de naïades. PROTOCOLE : Cartographie des vitesses (mesurées à 0.6 x la hauteur d’eau) et des hauteurs d’eau sont réalisées sur des transects dont le nombre peut varier selon l’hétérogénéité du milieu. Ces transects doivent Figure 15 : courantomètre encadrer les ruptures de pentes et les variations de profondeurs. La mate 2000 distance inter-point est donc variable. Elle doit permettre de tracer par interpolation des lignes bathymétriques ou d’isovitesses équidistantes de 5cm, respectivement de 5 cm/s. Les mesures de bathymétrie et de vitesses sont ensuite ordonnées en 5 classes (Annexe 4). Ces deux mesures ont été réalisées à l’aide d’un courantomètre de type flo-mate 2000 vissé sur une pige graduée (Figure 13) Cartographie des sédiments réalisée sur des quadrats de 0.1 x la largeur du lit mouillé ou de 1m² selon la largeur de ce dernier. La détermination du type de sédiment se fait à l’aide d’un hydroscope et d’une fiche d’identification au niveau de chaque quadrat. Ces placettes doivent être le plus homogène possible en fonction des substrats (granulométrie) et des supports (végétation, cache, …) qui la composent. En cas de configuration hétérogène de la placette, c'est le support (ou le substrat) le plus attractif vis-à-vis de l'ichtyofaune qui est pris en compte. La classification des substrats et des supports ainsi que leur attractivité est présentée en annexe 5. Numérisation des cartes (vitesse, profondeur et substrats) réalisée à l’aide d’un logiciel de QGis 1.8. La superposition de ces 3 cartes permet la création de celle des pôles d’attractivité. Chaque pôle est définit par le nom du substrat, la classe de vitesse et la classe de hauteur d’eau, qui la compose. Calcul des différents indices (Annexe 2), permettant de caractériser l’hétérogénéité et l’attractivité des habitats retrouvés à l’échelle de la station, selon la formule suivante : (Avec : v : vitesses ; he : hauteurs d’eau ; subs : substrats/supports) 19 flo- 2. MESURE POTENTIEL D’OXYDOREDUCTION, DE TEMPERATURE ET DE PH Ces mesures se basent sur le protocole de Geist and Auerswald : « Physicochemical stream bed characteristics and recruitment of the freshwater pearl mussel publié en 2007. Le but de cette méthode est de caractériser la qualité chimique du milieu hyporhéique du cours d’eau en fonction des exigences écologique des naïades. Les gradients de variation des mesures avec la profondeur seront également observés. En effet, ils ne doivent pas diminuer de plus de 20%, pour permettre la survie des naïades et plus particulièrement celle des juvéniles. (Geist et Auerswald 2007). PROTOCOLES Toutes les mesures sont réalisées à l’aide d’un boitier pH-mètre de modèle IQ150. Ces dernières sont réalisées à différentes profondeurs de mesures : 0, 5, 10 et 15 cm selon le schéma le design expérimental présenté précédemment. Figure 16 : Ph mètre IQ150 Mesure pH et Température Mesure du potentiel redox 0 cm : mesure directe dans l‘eau libre 5, 10 et 15 cm : prélèvement de l’eau interstitielle à l’aide d’un un tube de métal percé à son extrémité et rattaché à un flexible en plastique de 1 m de long, connecté à une seringue de 50 ml permettant l’extraction de l’eau contenue dans le sédiment Transfert de l’eau de la seringue dans un bécher et mesures des 2 valeurs Insertion de l’électrode de mesure en platine directement dans le sédiment aux différentes profondeurs Positionnement de l’électrode de référence de type Ag/AgCl2 dans l’eau libre. Correction du potentiel redox mesuré selon la formule : Eh = Eh mesuré + Eh (Avec Eh réf = 207) 20 LA CONDUCTIVITE HYDRAULIQUE La conductivité hydraulique ou vitesse de circulation de l’eau dans les sédiments permet d’appréhender le colmatage du lit des cours d’eau de manière simple et rapide (Darty et Descloux 2010). PROTOCOLE : Enfoncement du conductimètre (tube en métal percé à son extrémité) à 15 cm de profondeur Mesure de la profondeur d’air (h) dans le tube : insertion d’une tige en métal, préalablement enduite de craie dans le conductimètre, puis mesure de la craie restante sur la tige à l’aide d’un mètre-ruban. Positionnement de l’entonnoir bouché, rempli d’un litre d’eau en haut du conductimètre Retrait du bouchon et déclenchement du chronomètre. Arrêt du chronomètre une fois l’entonnoir vide. Noter le temps t1 et refaire la mesure pour t2 et t3 au même point NB : Si la profondeur d’eau est trop importante (> 80 cm), se déplacer le long du transect et noter précisément la distance à la berge de ce nouveau point. De plus, si aucune infiltration n’est observée après 2 minutes. Inscrire sur la fiche terrain : « pas d’infiltration » et arrêter la manipulation. NB bis : Les calculs des différentes variables de la conductivité hydraulique sont présentés en annexes. 3. STICKS HYPOXIES SEDIMENT ET PROFONDEUR D’OXYGENATION DU Ce protocole se base sur un travail réalisé par Marronnier et al. en 2004. Il s’agit d’une technique simple qui permet de détecter le degré de colmatage interstitiel (Marmonier, et al., 2004). Un stick hypoxie ou substrat artificiel, est un bâtonnet de pin de dimension 0.8 X 0.8 x 20 cm orné d’un fil de fer coloré qui permet sa localisation lors de la phase de relève. L’introduction de ce type d’élément dans le substrat permet de mesurer la profondeur d’oxygénation du sédiment. Il permet également d’estimer de manière qualitative le Figure 17 : Stick hypoxie taux de colmatage du fond du lit du cours d’eau. LOCALISATION DE STICKS SUR LA STATION : 8 sticks par station : 2 x 4 sticks introduits à l’amont et à l’aval de la station au niveau de zones d’habitats potentiel pour les naïades 2 phases de pose : 1 en juin et 1 en juillet Figure 18: positionnement des sticks hypoxies 21 PROTOCOLE Insertion des sticks en ligne, perpendiculairement au cours d’eau à l’aide d’une barre à mine et d’une massette dans le sédiment Récolte des sticks 1 mois plus tard Mesure de la hauteur de coloration du stick à l’aide d’un mètre-ruban 4. PIEGES A SEDIMENTS Les pièges à sédiments permettent d’évaluer la quantité de sédiments fins responsable du colmatage au niveau de la couche de surface (0 à 15 cm de profondeur) et au niveau de l’eau libre. Ces pièges à sédiments ont été inspirés sur le modèle de ceux élaborés par Parkinson et al. en 2001. Ils sont fabriqués à l’aide de 2 tubes en PVC Figure 19 : Positionnement des pièges dans le substrat de diamètre intérieur 10 cm pour une hauteur de 14.5 cm superposées l’un sur l’autre. Ces deux tube sont percés de part et d’autre sur une surface de 55cm² et recouvert par un treillis métallique de maille carrées 0.6 cm. Un deuxième tube en PVC de diamètre 12 mm recouvert d’un treillis métallique de 1.2 cm vient protéger le premier. PROTOCOLE Recherche au niveau de le station d’une zone d’habitat potentiel à moules d’eau douce et représentative de la station Remplissage des piège avec du gravier autochtone de diamètre supérieur à 1.2 cm Insertion des pièges dans le sédiment à l’aide d’une barre à mine, à 15 cm de profondeur Récolte de pièges 1 mois plus tard Estimation de la perte de matière organique de l’échantillon par calcination à 500°C 5. ANALYSES STATISTIQUES DES RESULTATS Les analyses statistiques présentées dans cette études ont été réalisées à l’aide des logiciel Xlstat et R. Différentes analyses ont été réalisées. Premièrement, les stations ont été comparées deux à deux grâce à des tests univariés de type test de Student et Mann et Whitney. Un test de corrélation de Pearson a ensuite été réalisé pour vérifier l’absence de corrélation entre la conductivité hydraulique et le potentiel d’oxydo-réduction. Enfin, deux ANOVA ont été réalisées pour mettre en évidence les variables qualitatives responsables des fluctuations de la conductivité hydraulique et du potentiel redox. 22 IV. RESULTATS A. ANALYSE DES SOUS BASSINS VERSANTS 1. COMPARAISON DIACHRONIQUE DE L’OCCUPATION DES SOL DES SOUS BASSINS VERSANTS Les sous bassins versants des trois secteurs d’études sont des territoires ruraux. En effet, sur chacun d’entre eux, la part de zones urbanisées n’occupe environ qu’1% de la superficie totale (Figure 18, p18). Le reste du territoire est occupé essentiellement par des prairies (en moyenne 43% de la surface), de vastes forêts (en moyenne 40% du territoire) et des zones de cultures (en moyenne 16% du territoire). En 58 ans, l’occupation du sol des différents sous bassins versant n’a quasiment pas évoluée. Le sous bassin versant de la Cure aval a perdu 2% de zones de cultures au profit des prairies et des boisements. Celui du Cousin aval a gagné 2% de zones urbanisées au détriment des zones prairiales. Enfin le secteur du Cousin amont est celui qui enregistre les plus grandes modifications de son territoire. Ainsi, 9 % des prairies ont disparues au profit des cultures et des boisements. Même si en apparence, l’occupation du sol n’a que peu évoluée, il ne faut pas oublier que la différenciation entre les forêts de feuillus et de résineux n’a pas pu être réalisée. Or, depuis le début du XXème siècle, une phase d’enrésinement dominée par l’implantation du douglas se met en place. Aujourd’hui, la part de résineux représente environ 50% des boisements morvandiaux (ONF 2005). Le problème majeur de cet enrésinement est son impact sur l’environnement et sur la qualité de l’eau. En effet, la présence de résineux provoque une acidification de l’eau et une diminution de la stabilité des berges. Un des impacts sous-jacent est le passage d’engins de foresterie au niveau du lit des cours d’eau qui vont déstructurer les berges et augmenter la mise en mouvement de matières fines dans la rivière. 1. EVALUATION DE L’ALEA D’EROSION VERSANTS DE LA CURE ET DU COUSIN DES SOUS BASSINS Au niveau des zones d’études, cet aléa a été caractérisé afin d’identifier les zones potentiellement touchées par ce phénomène de lessivage d’éléments fins sur les secteurs d’études, seule la partie à l’amont du site Natura 2000 et le site en lui-même sont décrits. Sur le Cousin amont, la présence de 4 étangs à l’aval du site illustre le fort degré de potentialité à l’érosion du secteur (Figure 18, p-18). Sur le reste du site Nature 2000, des sols de types alocrisols à alocrisols humifères sont présents. Ces sols présentent une texture sablo-argileuse, un indice de battance de 2 pour un indice d’érodibilité de 4. Par ailleurs, les pentes rencontrées sur ce secteur sont toutes comprises entre 5 et 10%. Le seul critère augmentant l’aléa d’érosion hydrique est donc l’occupation des sols avec la présence de cultures. 23 Sur le cousin aval, à l’aval du site Natura 2000, l’indice d’aléa est faible variant de 0 à 1. Au niveau de cette zone, les classes de pentes (>5%°) et le type de sol (alocrisols et brunisols) sont constants. L’aléa d’érosion hydrique de 1 est donc caractéristique des zones de cultures. Sur le site Natura 2000, la ville d’Avallon constitue le point noir vis-à-vis de l’érosion avec un indice de 10. A l’amont de la ville, la présence de forte pentes (>8%) et de zones de culture augmentent les risques d’érosion des sols. Le reste du site n’est que peu soumis à l’aléa d’érosion. En effet, la présence des vastes prairies et forêts, couplées aux faibles valeurs de pentes (<5%) permettent de maintenir une bonne stabilité des premiers horizons du sol. La partie amont du sous bassin versant de la Cure est dominée par la présence de sol de type alocrisols et alocrisols humifères (indices de battance et d’érodibilité respectivement égaux à 2 et 4). Ce territoire est dominé par de vastes prairies et boisements. Cependant, la présence de zones de culture couplées aux fortes pentes (>10%) a pour effet d‘augmenter le risque d’érosion de cette zone. La partie aval du site Natura 2000 est caractérisée par de forts indices d’aléa à l’érosion (3 à 10). La zone urbanisée exprime le plus fort aléa d’érosion hydrique. Par ailleurs, les indices de 3 et 4 sont dus au type de sol : rendosols et calcisols à textures argileuse. La pédologie, couplée aux systèmes culturaux présents et aux fortes pentes augmente donc fortement la potentialité à l’érosion du secteur. NB : les cartes de l’indice de battance et de l’indice d’érodibilité des sous bassin versants sont présentées annexe 8. 1. SYNTHESE DE LA QUALITE DE L’EAU Au cours des 20 années de suivi, la dégradation de la qualité de l’eau à l’aval du bassin, au profit des ruisseaux à l’amont est à noter. Au regard des résultats obtenues par l’OQEM, l’eau au niveau des deux sous bassin semble de bonne qualité. (Annexe 9). Pour le Cousin la qualité de l’eau est globalement bonne. Deux points noirs sont cependant identifiés. Le premier se situe à l’amont de la confluence entre le ruisseau de la Romanée et celui du Cousin sur sa partie amont. Pour ce secteur, tous les paramètres hormis l’IBGN expriment une qualité d’eau de mauvaise à médiocre. Le deuxième point noir est situé au niveau de la Ville d’Avallon. Au niveau de ce secteur, ce sont les rejets de station d’épuration qui sont en cause. Ils participent en effet à l’eutrophisation du milieu. Concernant la Cure, au niveau du site Natura 2000, aux abords de Vézelay, un enrichissement en matière organique et azoté ainsi qu’en phosphore. Cette pollution est essentiellement due aux apports de fertilisants d’origine agricole et aux rejets directs d’eaux usées apportées essentiellement par le ruisseau de Bazoche et du Soeuvre qui sont deux petits affluents de la Cure. La qualité de l’eau est qualifiée de bonne sur le reste du bassin versant. Sauf exceptions, la qualité de l’eau au niveau de ces deux bassins versants est en accord avec les exigences écologique des naïades. 24 a) b) Figure 20 : Evolution de l'occupation du sol et représentation de l’aléa d'érosion hydrique sur les sous bassins versants de la Cure et du Cousin 25 2. SYNTHESES DES DONNEES PISCICOLES La présence et l’abondance de poissons hôtes constitue un élément important pour la survie des moules d’eau douces. Les résultats présentés ci-dessous illustrent l’état des populations de poissons hôtes au niveau des 3 secteurs d’étude. Au niveau du Cousin amont, la présence de truite est fortement impactée par la présence de l’étang de Champeau-en -Morvan. En effet, aucun individu n’est retrouvé à l’aval direct de l’étang. Au niveau des stations d’études, on trouve des désistés déficitaires, de l’ordre de 284 individus/ha (ONEMA 2012), par rapport aux densités conformes théoriques de l’ordre de 2500 individus /ha (CSP-DR5 1995). L’étang de Champeau-en-Morvan traduit donc des conditions d’accueil défavorables pour les truites. Concernant les classes d’âges, bien que des tacons 0+, hôtes préférentiels des moules perlières aient été retrouvés, la structure des classes d’âge reste déséquilibrée sur l’ensemble des stations testées. Concernant le Cousin aval, sur l’ensemble du cours principal les densités observées sont faibles, de l’ordre de 200 et 250 individus/ha (ONEMA 2012). L’organisation des classes d’âge, au sein des populations apparait une fois de plus déséquilibrée, avec une prédominance pour les tacons 0+. Sur le Cousin, la situation des populations de truites est préoccupante et de par sa faible densité, et ne semble pas à ce jour en mesure de pouvoir assurer la pérennité de la Moule perlière. Au niveau de la Cure, les 4 hôtes des Mulettes épaisses retrouvées sont le Chabot, la Vandoise, la Vairon et la Truite. Ces quatre espèces ne sont pas réparties de la même façon sur les différentes stations, leur répartition dépend ainsi du niveau typologique et des conditions d’habitats (ONEMA 2012). Cependant aux endroits où elles sont majoritairement présentes, ces espèces présentent des populations relativement équilibrées avec notamment des signes de recrutement en juvéniles. 26 3. RECAPITULATIF DE L’ETAT DES SOUS BASSINS VERSANTS Le tableau ci-dessous rappelle les différents facteurs pouvant influencer sur la qualité des sous bassin versants et potentiellement sur la qualité du milieu de vie des moules d’eau douces. Tableau 9 : Récapitulatif de l'état des sous bassins versants de la Cure et du Cousin Cousin amont Evolution occupation du sol Aléas à l’érosion hydrique Augmentation des cultures et des boisements de résineux au détriment des prairies Important Impact des étangs sur la partie amont du site Présence de cultures le long du linéaire du Cousin Cousin aval Cure aval Enrésinement des forêts Enrésinement des forêts Faible Impact de la ville d’Avallon et de ses cultures limitrophes Bonne qualité générale Qualité de l’eau Densité piscicole des poissons hôtes B. Bonne qualité Faible densité de truites Population déstructurées Point noir : ville Avallon avec rejets de stations d’épuration Faible densité de truites Population déstructurées Modéré Indices forts à l’amont du site Natura 2000 : zone urbanisée + cultures avec fortes pentes Bonne qualité générale Point noir : Ruisseau de Bazoches : rejets d’eaux usées + apports de fertilisants Répartition inégales des espèces sur les sites Population équilibrées ETAT DES EFFECTIFS DE NAÏADES SUR LES STATIONS D’ETUDE Le protocole CMR a permis le dénombrement et la localisation (Annexes 10 à 12) des individus présents sur les différentes stations. Le calcul des effectifs théoriques d’individus permet d’estimer, grâce à une régression polynomiale, le nombre de phases de capture nécessaires au marquage de toutes les naïades. Ici, ce nombre varie entre 3 et 4 (Figure 17). Une quatrième étape aurait donc pu être envisagée afin de localiser tous les individus. Figure 21 : Nombre de phases de prospection nécessaire pour la capture de tous les individus Au niveau du Cousin amont, la station Cam-1 obtient la densité la plus forte avec une valeur de 0.135 individus/m² pour Cam-1. Cam-3 obtient quant à elle une densité d’individus de 0.085 (Tableau 10). Sur le Cousin aval, les densités observées sur les sites supposés non impactés sont de l’ordre de 0.077 en moyenne. Sur le site impacté par la zone de remous du petit moulin Cadoux, cette densité y est 2.5 fois moins importante (0.028 individus /m²). La présence du remous semble donc avoir un impact néfaste sur la survie des naïades. 27 Tableau 10 : Effectifs de Naïades par station d'étude (Protocole CMR) Station Effectifs totaux Nombre de juvéniles Calcul des Indice de Schnabel effectifs Logiciel MARK théoriques Surface prospectée sur la station Densités : naïades/m² Cousin amont Cam-1 Cam-3 42 38 0 0 44 Cav-1 15 0 Cousin aval Cav-2 7 0 Cav-3 17 0 Cure aval Cuav-1 18 1 15 8 17 19 38 46 39 16 7 18 20 % de surface prospectée 100% 100% 40% 40% 40% 40% Surface prospectée 342 m² 457 m² 509 m² 633 m² 594 m² 1102 m² Sur la surface prospectée Extrapolées à l’ensemble de la station Densités anciennes observée sur les stations 0,135 0,085 0,031 0,011 0,03 0,018 0,135 0,085 0.079 0.028 0.076 0.046 0.005 0.008 0.002 0.001 0.002 0.008 En comparant ces résultats avec ceux de prospections réalisées précédemment, des différences de densité sont mises en évidence. En effet, celles mesurées lors de cette étude sont largement supérieures à celle de 1999 réalisées sur le Cousin (Paris 1999) et celles de 2010 réalisées sur la Cure (Brick-Aïda 2010). Par ailleurs, au niveau de la station Cam-4, en 1999, une densité des 0.007 individus/m² avait été recensée. Cette année, aucun individu n’a pu être localisé. Les Moules perlières ont donc vraisemblablement disparues de ce secteur. Pour la Cure, une densité de 0.046 individus/m² a été calculée. La Cure ne présentant qu’une seule station d’étude. Ces données ne peuvent donc pas être comparées. Cependant, en observant les résultats des prospections de 2010, au niveau de ce secteur, les densités obtenues étaient de 0.008 naïades/m², soit quasiment six fois inférieures aux données actuelles. Les différences de densité au niveau des données anciennes et des données actuelles sont plus dues aux différences de prospection (CMR contre prospection en 1 passage sur de plus vastes linaires) qu’à de réelles différences en termes de densité. En effet, au niveau de l’ensemble des stations d’étude, seulement un seul juvénile a été retrouvé sur la Cure. Le renouvellement des populations ne semble donc pas fonctionnel et une hausse aussi importante des effectifs ne semble malheureusement pas pertinente. 28 C. COMPARAISON DE L’HABITAT PHYSIQUE DES STATIONS D’ETUDES L’IAM permet de caractériser la qualité et la diversité des habitats aquatiques. Sur l’ensemble des sites d’étude, les notes obtenues sont toutes supérieures à la moyenne et varient de 11.68 à 18.89 (Tableau 11). Elles sont donc caractéristiques d’habitats de bonne, à très bonne qualité vis-à-vis de l’ichtyofaune. En ce qui concerne la régularité, les valeurs spécifient également une diversité importante des habitats (de 0.59 à 0.75). Les cartes des substrats, vitesses et hauteurs d’eau sont présentées de l’annexe 13 à 20. Tableau 11 : Récapitulatif des valeurs mesurées pour l'IAM Nombre de substrats Cam-1 9 Cam-2 10 Cam-3 12 Cam-4 10 Cousin aval Cav-1 13 Nombre de classes de hauteurs d'eau 3 3 3 3 3 4 3 3 Nombre de classes de vitesses Nombre de pôles d'attractivité 4 58 3 32 3 57 2 41 4 46 2 43 4 70 4 43 Largeur moyenne du cours d'eau (m) 3,6 3,1 4,6 3,8 14 16,2 14,7 25,7 IAM de référence IAM calculé Note IAM sur 20 Indice de diversité Diversité maximale Régularité 6090 5638 18,52 1,29 1,76 0,73 5613 4799 17,1 1,02 1,51 0,68 6873 6523 18,98 1,19 1,76 0,68 6263 3707 11,84 1,21 1,61 0,75 10427 8316 15,95 1,13 1,66 0,68 10893 6363 11,68 0,97 1,63 0,59 10583 6810 12,87 1,17 1,85 0,63 12367 7884 12,75 1,05 1,63 0,64 Cousin amont Cure Cav-2 12 Cav-3 9 Cuav-1 10 Au niveau du secteur du Cousin amont, les stations Cam-3 et Cam-1 obtiennent des notes d’IAM et de régularités élevées. Ces deux sites correspondent aux stations où sont présentes les Moules perlières et sont caractérisés par une bonne qualité des habitats. La station Cam-4 obtient la note la plus basse vis-à-vis de l’IAM mais la note la plus élevée en d’équirépartibilité des substrats (0.73). Ce phénomène est dû à la proportion importante de substrat de type graviers (32%) et sables (18%) (Figure 18) qui ont un faible degré d’attractivité, respectivement 20 et 30 comparativement aux autres stations où la majorité du substrat est dominé par des galets et des galets et graviers mélangés, à indices d’attractivité plus élevés. Par ailleurs, les classes de substrats sont réparties plus égalitairement au sein de cette station. La station Cam-2 exprime quant à elle une très bonne qualité d’habitat (IAM de 17.1/20 et régularité de 0.68), malgré l’impact du piétinement et de la rectification du cours d’eau présent sur cette zone. Cependant, même si la qualité physique de l’habitat est bon, d’autres facteurs empêchent l’implantation de moules d’eau douces sur ce secteur. 29 Station Cam‐1 1% 1% 19% 1% Station Cam‐2 8% 2% 6% 23% 8% 4% 3% 17 % 16 % 38 % 9% 1% 1% 1% 2% 7% 1% % 32 % Station Cuav‐1 4% 1% 7% 19 % 52 % 1% 2% 13 %10 3% 10 % 29 % 9% 15 % 1% Station Cav‐3 2% 18 % 8% 9% 45% Station Cav‐2 42 % 15 % 13 % 10 1% % 5% 5% 3% 1% 5% Station Cav‐1 Station Cam‐4 2% 6% 8% 3% 13% 22% 36% 1% 2% Station Cam‐3 10% 1% 38% 51 % 2% 40% 4% 1% Figure 22 : Pourcentage de réparation des substrats sur les stations d'étude Sur le Cousin aval, les classes de substrats retrouvées au niveau de ses stations sont largement dominées par la présence de blocs et de galets au niveau du lit du Cousin (Figure 18). La station Cav-1 située à l’amont du remous du Moulin Cadoux comptabilise les meilleurs indices en termes de diversité et de qualité de ses habitats (respectivement 0.68 et 15.95). La station Cav-3 obtient des notes moyennes (12.87 pour l’IAM et 0.63 pour la régularité). La qualité physique de l’habitat est donc plus dégradée sur cette station par rapport à la station précédente. La station Cav-2, située au niveau du remous du petit moulin Cadoux obtient les notes les plus médiocres. Pour cette station, le facteur discriminant est la faible diversité des vitesses retrouvée sur la station. En effet, seulement 2 classes de vitesses sont présentes contre 4 pour les deux autres. Le seuil du moulin impacte donc la qualité de l’habitat et par conséquent la survie des naïades. Sur la Cure, les notes de l’IAM et de la régularité sont moyennes, respectivement de 12.75 et 0.64. Les classes de vitesses sont bien représentées (4 classes sur 5). Le substrat est largement dominé par les hydrophytes (38%) et le mélange de galets et de graviers (40%) qui expriment des degrés d’attractivité élevés à moyens (respectivement de 80 et 25). Cependant, mêmes si trois classes de hauteurs sont retrouvées, 95% des hauteurs d’eau mesurées sont comprises entre 21 et 70 cm. Sur cette station, c’est donc la très faible variété des classes de vitesses qui est discriminante. Sur l’ensemble des stations d’étude, la bonne qualité des habitats physique a été démontrée. 30 A. INFLUENCE DE L’HABITAT SUR LA REPARTITION DES NAÏADES Afin de comprendre la répartition des naïades à l’échelle de la station, une analyse de leur répartition en fonction des pôles d’attractivité a été réalisée. Pour les Moules perlières, les habitats préférentiels se situent au niveau de zones où le substrat est de types blocs, galets et mélange de galets et graviers (Figure 19). Les vitesses y sont moyennes, de l’ordre de 10 à 80 cm/s et les hauteurs d’eau comprisent entre 20 à 70 cm. Pour les Mulettes épaisses, sont des zones protégées par des blocs avec des hauteurs d’eau comprises entre 21 et 70 cm et des gammes de vitesses larges (0 à 80 cm/s) qui semblent être les plus attractives. Quand la vitesses diminue et passe la barre des 40 cm/s, les Mulettes sont également retrouvées sur des substrat à granulométre moins importante : zones de galets ou de sable stabilisées. Ces résultats sont donc conformes aux habitats décrits dans la bibliographie (Cf § IE). 20 15 10 5 20 15 10 BER23 BLO13 BLO22 BLO23 BLO33 BLS23 BRA12 BRA13 BRA23 GAL13 GAL22 GAL23 GAL33 GGR13 GGR23 GGR33 GRA23 GRA32 HYI23 SAB13 SAB23 Cure aval 20 15 10 5 5 0 0 BLO12 BLO13 BLO23 DAL23 GAL13 GAL23 GGR13 GGR23 GGR33 HYI33 0 25 Cousin aval BLO13 BLO23 BLO33 DAL12 GAL23 GGR23 SAB12 SAB13 25 Nombre d'Unio sp. Cousin amont Nombre de naïades Nombre de Moules perlières 25 Codes pôles d’attractivité : SUBSTRAT-VITESSE-HAUTEUR D’EAU Substrats : BER : Abris de sous-berges ; BLO, Blocs ; BLS : Blocs sans anfractuosité ; BRA : Branchages, DAL : Dalles rocheuse ; GAL : Galets ; GGR : Galets & graviers ; GRA : Graviers ; HYI : Hydrophyes ; SAB : Sables Classes de vitesses : 1 : 0 à 10cm/s, 2 : 11 à 40cm/s, 3 : 41 à 80 cm/s, Classes de hauteurs : 1 :0 à 5 cm, 2 ; 6 à 20cm, 3 : 21 à 70cm Figure 23 : Répartition des naïades sur en fonction des pôles d'attractivité sur les 3 secteurs d'étude 31 B. ANALYSE SEDIMENTAIRE DE LA QUALITE DU COMPARTIMENT INTRA- Afin de mesurer l’impact de la qualité intra-sédimentaire sur la répartition des naïades, le sédiment a été étudié de deux façons différentes. Premièrement, du point de vue de la qualité physicochimique de l’eau interstitielle et deuxièmement, d’un point de vue plus hydromorphologique avec des mesures de conductivité hydraulique et de profondeurs d’oxygénation. 1. QUALITE DE L’EAU INTERSTITIELLE A. EVOLUTION DU PH Les valeurs de pH mesurées diminuent significativement avec l’augmentation de la profondeur (pvalue = 0.0001) Les valeurs mesurées sur l’ensemble des stations sont comprises entre 7 et 6.5 en moyenne (Annexe 21). Concernant les gradients de diminution de pH avec la profondeur, bien qu’il soit plus élevé au niveau des sites impactés, aucun d’entre eux ne dépasse le seuil des 20% (Tableau 13). Le pH ne semble donc pas être un facteur limitant la présence de naïades sur l’ensemble des sites d’étude. Tableau 12 : Diminution moyenne des gradients de ph mesuré entre 0 et 15 cm de profondeurs sur les stations d’étude Cam-1 0,60 Gradient de ph en % B. Cam-2 5,94 Cam-3 2,03 Cam-4 10,00 Cav-1 2,78 Cav-2 11,06 Cav-3 5,74 Cuav-1 -2,45 POTENTIEL REDOX Les valeurs de Eh mesurées diminuent significativement avec l’augmentation de la profondeur (pvalue = 0.0001). Sur l’ensemble des stations d’étude le potentiel redox est supérieur à 300 mV (Annexes 21 et 22). Le sédiment est donc suffisamment oxygéné pour permettre la survie des naïades. Tableau 13 : Diminution moyenne des gradients de potentiel redox mesurés entre 0 et 15 cm de profondeurs Gradient de Eh en % Cam-1 15,8 Cam-2 32,4 Cam-3 12,7 Cam-4 21,0 Cav-1 12,2 Cav-2 22,7 Cav-3 14,0 Cuav-1 0,7 Sur le Cousin amont, des différences significatives entre les valeurs mesurées sur l’ensemble des stations sont mises en évidence. Concernant les gradients de potentiels redox, sur les stations Cam-1 et Cam-3, ce gradient est inférieur au seuil de 20 % (Tableau 13). Les deux autres stations supposées impactées par les activités anthropiques ont quant à elle des gradients supérieurs à ce seuil (de 32.4 à 21%). Sur le Cousin aval, des différences significatives sont repérées entre la station Cav-2 et les deux autres stations supposées non impactées. En s’intéressant au gradient de potentiel redox, ici encore, 32 la diminution est supérieure au seuil de 20% pour le site impacté par la zone de remous et inférieur à ce seuil pour les stations Cav-1 et Cav-2. Au niveau de la Cure, aucune mesure n’a pu être réalisée à 15 cm de profondeur en raison du la dureté du substrat. Cependant, les valeurs mesurées sont caractéristiques d’un milieu bien oxygéné. De plus, elles restent stables avec l‘évolution de la profondeur puisque le gradient diminue de seulement 0.7%. Les valeurs de potentiel redox sont donc en accord avec les exigences écologiques des naïades (>300 mv). Cependant, pour l’ensemble des stations supposées impactées, la diminution des valeurs dépassent les 20%. Au niveau de la station Cav-2 impactée par le seuil du moulin et pour la station Cav-4 où la présence de Moules perlières avait été recensée en 1999, cette diminution avoisine les 21 à 22%, ce qui explique la présence ancienne ou limitée de moules sur ce secteur. Pour la station Cav-2, le gradient de diminution de 32 % semble incompatible avec la présence de moules. 2. ESTIMATION DU COLMATAGE DES SEDIMENTS A. COMPARAISON QUALITATIVE DE L’OXYGENATION DES SEDIMENTS PAR LA METHODE DES STICKS HYPOXIES SUR LES STATIONS D’ETUDE Le colmatage des sédiments, va impacter sur la quantité d’oxygène présent dans le sédiment. Dans le but d’estimer ce colamtage, la profondeur d’oxygénation à été mesurée à l’aide de sticks hypoxies. Les résultats obtenus sur les différentes stations indiquent que le substrat est oxygéné jusque à 15cm de profondeur(Figure24), profondeur caractéristique de la profondeur moyenne d’enfouissement des moules. (Grost, Hubert et Wesh 1991) Concernant l’évolution de la profondeur d’oxygénation au fil des mois, si on exclue les station Cam-1 et Cam-2 qui voient leurs profoendeurs augmenter lors de la deuxième phase. La profondeur moyenne des autres reste constante ou diminue. Cette diminution est liée à l’étiage du cours d’eau. Pendant cette période, le niveau d’eau baisse, le débit diminue et les échanges entre l’eau courante et l’eau interstitielle s’effectuent moins en profondeur, limitant ainsi l’oxygénation du sédiment. L’intensité de la coloration des sticks serait également une indication quant à l’intensité et à l’exposition de la désoxygénation du milieu (BOULTON, 1998). Sur tous les sticks récoltés, l’intensité de coloration était faible. Si on en croit Boulton, les stations d’étude ne seraient donc pas soumises à de forts épisodes de désoxygénation. Sur l’ensemble des stations, la profondeur d’oxygénation des sédiments semble donc en accord avec les exigences écologique des naïades. 33 Profondeur d'oxygémnation en cm 0 ‐5 ‐10 ‐15 ‐20 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 Cam‐1 Cam‐2 Cam‐3 Cam‐4 Cav‐1 1 2 Cav‐2 1 2 1 2 Cav‐3 Cuav‐1 Phases de mesure et dénomination des stations Figure 24 : Coloration d'un stick hypoxie Figure 25 : Evolution de la profondeur d'oxygénation moyenne sur les 8 stations d'étude B. ESTIMATION DU COLMATAGE DES SEDIMENTS PAR LES MESURES DE CONDUCTIVITE HYDRAULIQUE La conductivité hydraulique permet de mesurer la vitesse d’écoulement de l’eau à travers les sédiment en lien avec le degré de colmatage des sédiment. Dans cette partie les valeurs de conductivité hydraulique ont été comparées entre les différents stations. Les p-values des tests staitistiques sont présentées, annexe 21 et 23 Pour le Cousin amont, aucune différences significative entre les sites n’est observée. Sur le Cousin aval, aucune différence entre les sites Cav-1 et Cav-3 n’est recencées (Pvalue=0.3147). Cependant, il exite une différence significative de conductivité hydraulique entre la station Cav-2 impactée et les deux autres sites. Les valeurs de conductivité hydraulique mesurées sur Cav-2 sont plus faibles (en moyenne comprises entre 0 et 1 x10-5 m/s) alors que pour les deux autres, elle est comprise entre 5 x10-6 et 1.5 x10-5m/s. Sur la Cure, les valeurs de conductivité hydraulique sont comprises Cousin amont 0,00002 0,00001 0,00003 Cousin aval Conductivité hydraulique (m/s) 0,00003 Conductivité hydraulique (m/s) Conductivité hydraulique (m/s) entre 1x10-5 et 2x10-6m/s. 0,00002 0,00001 0,00003 Cure aval 0,00002 0,00001 0 Cam‐ 1 Cav‐2 Cam‐3 Cam‐4 0 Cav‐1 Cav‐2 Cav‐3 0 Cuav‐1 Figure 26 : Comparaison de la conductivité hydraulique sur les stations d'étude La comparaison des résultats obtenus avec le tableau des correspondance conductivité hydraulique34 colmatage du sédiment de Blasche (Annexe 24), indique que le sédiment sur les sites impactés (6x10-6 à 1x10-1m/s) est colmaté jusqu’au la couche d’armure. Cette couche correspond à la couche supérieure de la zone hyporhéique. Elle est constituée essentiellement d’éléments grossiers. Au niveau des stations non impactées, la conductivité hydraulique moyenne est supérieure à 1x 105 m/S. Dans ce cas, le colmatage commence juste à arriver au niveau de la couche d’armure. Au regard des résultats obtenus, les naïades se localisent donc majoritairement au niveau des zones où la conductivité hydraulique est supérieure à 1 x10-5m/s. L’ensemble des stations d’étude observe des valeurs de conductivité hydraulique relativement homogènes. Seule la station Cav-2 voit ses valeurs diminuer. Cette importante diminution est essentiellement due au colmatage visible en surface, important et dépendant du seuil du petit moulin Cadoux. A. ESTIMATION DE LA PART DE MATIERES FINES RESPONSABLE DU COLMATAGE DES SEDIMENTS PAR LES PIEGES A SEDIMENTS Afin d’estimer la quantité de matière fine responsable du colmatage du cours d’eau sur l’ensemble des sites d’étude, les sédiments fins récoltés par les pièges ont été pesés. Les résultats sont présentés sur la figure 26 ci-dessous. Poid sec de sédiment récoltés (g) 2,5 2,212 2 1,5 1 0,83 0,5 0,392 0,973 0,45 0,301 1,139 1,05 0,506 0,298 1,296 1,206 0,647 1,379 0,882 0,766 0 Haut Bas Haut Bas Haut Bas Haut Bas Haut Bas Haut Bas Haut Bas Haut Bas Cam‐1 Cam‐2 Cam‐3 Cam‐4 Cav‐1 Cav‐2 Cav‐3 Cuav‐1 Figure 27 : Masse de matière sèche récoltée dans les pièges à sédiments sur l'ensemble des sites d'études. 35 En observant l’ensemble des résultats obtenus, on se rend compte, que la quantité de matière fine présente dans les piège est généralement plus importante pour la partie enfouie du piège. Pour le cousin amont, une quantité importante par rapport aux autres stations à été mesurée pour le piège enfouie dans la couche de surface au niveau de la station Cam-1. Cette station étant la plus à l’amont. Elle est donc susceptible d’être le plus impactée par les vidanges d’étangs. Et par la décantation de matières fines au sein du sédiment. Pour les stations Cam-1 Cam- 2 et Cam-3, la quantité de matière sèche au niveau de l’eau courante reste relativement stable (de l’ordre de 0.4g de matière sèche). Au niveau de la couche de surface du sédiment, la part de matière fine récoltée y est deux fois plus importante. La station Cam-4 est la seule station pour laquelle la quantité de matière sèche récoltées eau niveau de l’eau courante est la plus importante (1, 0.5g pour l’eau courante, contre 0.506 g pour la couche de surface). Ce phénomène peut être dû au piétinement du lit du cours d’eau qui à pour effet de mettre en mouvement de fines particules au niveau de l’eau courante. Pour le Cousin aval, au niveau des stations Cav-1 et Cav-2, la quantité de matières sèche retrouvées dan les pièges est pus importante pour la parie immergées. La station Cav-3 enregistre quand à elle une quantité de matière fine plus importante pour l’eau courante que pour le sédiment de la couche de surface. Ces sont cependant à relativiser, en effet, le pièges positionnés sur les stations Cav-2 et Cav- 3 ont été déplacés ou déterrés à plusieurs reprises. Pour la station Cuav-1 les valeurs mesurées semble en moyenne légèrement supérieures à celles retrouvée sur les autres stations. Quoi qu’il en soit. Les quantités de matières sèches récoltées au niveau de l’ensemble de pièges à sédiment restent faibles. En effet, lors d’une étude réalisée avec les mêmes types de piège sur les masses moyennes de matière sèche récoltée avoisinait les 400g de matières sèches. Le colmatage des sédiments est lié à deux types de particules fines. Les particules minérales et les particules organiques. Afin de quantifier chacune de ces fractions au niveau des stations d’études. Une étape de séchage et de calcination des différents échantillons ont été réalisées. Les résultats sont présentés sur la figure 27 ci-dessous. Sur l’ensemble des stations d’étude, la quantité de matières organique avoisine les 30% et reste relativement constante entre l’eau courante et la couche de sub-surface. Cette quantité de matière organique est relativement importante en comparaison. En effet, la part de matière organique retrouvée dans les sédiments étaient en moyenne égale à 6%. 36 100% 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% Haut Bas Haut Bas Haut Bas Haut Bas Haut Bas Haut Bas Haut Bas Haut Bas Cam‐1 Cam‐2 Cam‐3 Cam‐4 Cav‐1 Matière organique Cav‐2 Cav‐3 Cuav‐1 Matière sèche totale Figure 28 : Part de matière organique présente dans la matière sèche. C. VARIABLES ENVIRONNEMENTALES DETERMINANTES DIMINUTION DES PARAMETRES LIES AU COLMATAGE 1. CORRELATION ENTRE POTENTIEL REDOX CONDUCTIVITE DANS LA HYDRAULIQUE ET Le potentiel redox et la conductivité hydraulique sont deux paramètres qui permettent de mesurer le taux de colmatage d’un cours d’eau. Les résultats du test de corrélation de Pearson (p-value = 0.91) indiquent qu’il n’existe aucun lien entre ces deux paramètres. Ces deux variables n’étant pas soumises aux mêmes effets du colmatage. Il semble donc intéressant de mesurer les facteurs jouant sur chacune d’entre elles. Pour ce faire, des ANOVA ont été réalisées. 2. VARIABLES INFLUENÇANT LA CONDUCTIVITE HYDRAULIQUE Au vu des résultats, la vitesse du courant et le type de substrat peuvent influencer la vitesse de pénétration de l’eau (p-values respectives de 0.021 et 0.042). Pour la vitesse, les valeurs qui semblent le plus augmenter la conductivité hydraulique sont celles qui sont comprise entre 80 et 150 cm/s (Figure 23). Les vitesses en deçà n’ont que peu d’effet sur ces valeurs. La conductivité hydraulique est également influencée par le substrat (Figure 23). Deux catégories de substrat diminuant la valeur de la conductivité hydraulique peuvent être mis en évidence : il s’agit de substrats à faible granulométrie ; limons litières organiques, sables et des substrats de type : berges, branchages et végétations de prairie immergée, qui comprennent la plupart du temps un substrat secondaire de texture sablo-limoneuse. A contrario, les substrats de type plus grossier allant du gravier jusqu’au bloc expriment des valeurs de conductivité plus importantes. Les zones où les 37 hydrophytes sont présentes expriment également des valeurs de conductivité hydraulique importantes. Les zones de forte vitesse et à substrats grossiers ont donc des valeurs de conductivité hydraulique élevées. Autrement dit, plus les vitesses de courant sont faibles, plus les particules fines sédimentent, plus le milieu se colmate et moins il est apte à accueillir des populations de naïades. Substrats Cond hydraulique Cond hydraulique Vitesses 0,00002 0,000018 0,000016 0,000014 0,000012 0,00001 0,000008 0,000006 0,000004 0,000002 0 0,000016 0,000014 0,000012 0,00001 0,000008 0,000006 Classes de vitesses LEGENDE Substrats : BER : Abris de sous-berges ; BLO, Blocs ; BLS : Blocs sans anfractuosité ; BRA : Branchages; FIN ; Limons ; GAL : Galets ; GGR : Galets & graviers ; GRA : Graviers ; HYI : Hydrophyes ; LIT :Litières oraganique ; SAB : Sables Classes de vitesses : 1 : 0 à 10cm/s, 2 : 11 à 40cm/s, 3 : 41 à 80 cm/s, 4 : 81 à 150cm/s Figure 29 : Paramètre explicatifs des fluctuations de la conductivité hydraulique 3. VARIABLES INFLUENÇANT LE POTENTIEL REDOX Les résultats de l’ANOVA montrent que la hauteur et le type de substrat peuvent influencer le degré d’oxygénation de l’eau (p-values respectives de 0.021 et 0.042). Le potentiel redox croît avec l’augmentation de la hauteur d’eau jusqu’à environ 70 cm. Par la suite, il diminuera légèrement (Figure 24). Il est cependant important de noter que même si les variations sont importantes (de l’ordre de 100mV), les valeurs sont toujours caractéristiques d’un milieu oxydant (>300mV). Le substrat joue également sur ses valeurs. Comme pour la conductivité hydraulique, les substrats à faible granulométrie vont limiter l’oxygénation du sédiment (Figure 24). Les substrats plus grossiers ainsi que les hydrophytes vont favoriser la présence d’oxygène dans le milieu. 38 Substrats Hauteurs 560 510 540 500 520 Eh (mV) 490 480 Eh (mV) 470 460 500 480 460 440 450 420 440 400 430 420 Classes de hauteurs LEGENDE Substrats : BER : Abris de sous-berges ; BLO : Blocs ; BLS : Blocs sans anfractuosité ; BRA : Branchages ; Fin : Limons ; GAL : Galets ; GGR : Galets & graviers ; GRA : Graviers ; HYI : Hydrophyes ; :LIT : Litière organique ; PRA : Végétation de prairie ennoyé; SAB : Sables Classes de hauteurs : 1 :0 à 5 cm, 2 ; 6 à 20cm, 3 : 21 à 70cm ; 71 à 150cm Figure 30 : Paramètre explicatifs des fluctuations du potentiel d'oxydoréduction 39 V. DISCUSSION A. EFFECTIFS ET REPARTITION DES POPULATIONS OBSERVEES Sur les 3 sites d’étude, les densités de moules d’eau douces varient en fonction de la présence ou non d’impacts d’origine anthropique. Ainsi, sur l’ensemble des zones supposées non impactées, les naïades sont présentes dans des densités vraisemblablement supérieures. Ainsi, sur le Cousin amont la présence de zones de piétinements bovins et les travaux de rectification du cours d’eau ont eu pour effet de diviser la population en deux. L’absence d’individus en zone agricole illustre également le fait que les activités humaines sont responsables de la disparition des populations sur ce secteur. Au niveau du Cousin aval, la présence du seuil du petit moulin Cadoux impact également sur la densité de moules présentes. En effet, même si ce seuil est déjà partiellement détruit, il participe encore à la stagnation de l’eau sur le secteur et donc au colmatage du substrat. Sur la Cure, aucune comparaison n’a pu être réalisée. Cependant, les lâchés d’eau du barrage de Malassis qui augmentent les vitesses de courant et les hauteurs d’eau, sont susceptibles d’impacter les populations en place. Pour vivre, les naïades ont besoin d’un substrat stable et de vitesses < 80 cm/s pour éviter d’être emportée par le courant. Le passage de kayaks impacte également la survie des Unio. En effet, au niveau de ce secteur, les Unio sont localisées aux endroits protégés par des embâcles ou par de la végétation de type ronce qui empêche l’accostage des kayaks. Par ailleurs, beaucoup de coquilles, dont une fraîchement écrasée, ont été retrouvées sur la station. Quoi qu’il en soit, si on en croit la bibliographie, les densités de Moules perlières sont bien en deçà de ce qu’on pourrait espérer retrouver chez une population fonctionnelle. Ainsi, Young estime que la densité de Moules perlières chez une population fonctionnelle est de l’ordre de 10 individus/m² (Young, Hastie et Cooksley 2002). Pour la Mulette perlière, aucune valeur de référence n’a été retrouvée dans la bibliographie. Ces données sont cependant à relativiser, en effet rien ne permet d’affirmer que les densités de populations fonctionnelles morvandelles étaient de 10 individus/m². Concernant le protocole mis en place, l’avantage principal du CMR par rapport aux autres types de prospections précédemment réalisées, est qu’il permet d’obtenir une estimation fine du nombre d’individus présents sur une surface donnée. Ils nécessitent cependant un gros effort d’échantillonnage. Par ailleurs, le nombre de passages nécessaire à la capture de tous les individus reste à définir même si un nombre de trois passages semble être un minimum à respecter. Dans le cadre de cette étude, le CMR était donc pertinent pour estimer finement les populations de naïades 40 sur l’ensemble des sites d’étude. Les résultats obtenus par ce type de protocole sont donc utiles pour comparer les différents sites d’étude entre eux et pour suivre l’évolution des populations. B. QUALITE PHYSIQUE DES HABITATS La qualité de l’habitat physique est un paramètre déterminant sou la survie de naïades. Les résultats obtenus par le calcul de cet indice indiquent que l’ensemble des habitats aquatiques présents sur les stations sont de qualité bonne à moyenne. En effet, malgré l’impact des activités humaines sur certains secteurs, aucune note n’est inférieure à la moyenne. Cependant une bonne note en termes de qualité physique ne veut pas forcément dire que les types des substrats sont répartis de façon égale sur l’ensemble de la station. Et que les conditions du milieu sont appropriées pour la survie des naïades et plus particulièrement des juvéniles. L’analyse de la qualité physique de l’habitat a permis de classer les différentes stations en fonction de leur degré d’attractivité vis-à-vis de l’ichtyofaune. Bien que la présence de moules soient intimement liée à celle des poissons de par leur cycle biologique, il pourrait être intéressant d’adapter les notes d’attractivité du substrat en fonction de naïades comme c’est déjà le cas pour les écrevisses. C. QUALITE DU COMPARTIMENT INTRA-SEDIMENTAIRE La qualité du compartiment sédimentaire a été évaluée de deux façons. D’une part grâce à l’analyse de la qualité physico-chimique de l’eau interstitielle et d’autre part du point de vue du colmatage des sédiments. L’analyse de la qualité de l’eau interstitielle met en évidence des valeurs en adéquation avec les exigences écologiques de naïades. En effet, le ph et le potentiel d’oxydo-réduction mesurés aux différentes profondeurs restent en moyenne conformes avec les valeurs de références bibliographiques. Cependant le calcul des gradients de diminution des valeurs mesurées avec la profondeur mettent en évidence l’impact des activités humaines. En effet, le gradient potentiel redox au niveau des sites supposés impactés dépasse la valeur seuil de 20%. Les échanges avec la surface y sont donc limités et donc l’oxygénation du sédiment en profondeur se fait moins bien. Concernant les données physiques, les sticks hypoxies, les résultats révèlent une profondeur d’oxygénation moyenne de 15 cm sur l’ensemble des sites. Bien que cette méthode soit peu couteuse en temps et en matériel, la lecture des résultats n’est pas aisée en raison de la fiable intensité de coloration sur certains de bâtonnets. Cette intensité de la coloration étant dépendante de l’intensité de désoxygénation (Boulton, et al., 1998), on peut donc conclure, en accord ave les 41 faibles taux de désoxygénation mesurés via le potentiel redox que, sur les sites d’études la désoxygénation du sédiment est limité. La conductivité hydraulique est un facteur dépendant de type de substrat et de la vitesse du courant au niveau du point de mesures. Il semble donc logique que la valeur mesurée sur la station Cav-2 située au niveau de la zone de remous du petit moulin Cadoux soit la station qui rencontre les plus faibles vitesses de circulation dans le sédiment. En effet la présence du seuil a pour but de limiter la vitesse d’écoulement et de favoriser le dépôt de particule fine en surface du sédiment. Le problème de ce protocole est qu’il est encore en phase de standardisation. Des incertitudes liées à l’effort de mesure (nombre de points de mesure et répétitions nécessaires) restent présentes (Darty et Descloux 2010). Par ailleurs, cette méthode induirait un effet « chasse » des sédiments à la base du piézomètre qui provoquerait une surestimation de la conductivité hydraulique des sédiments (Lefebvre 2003). D’après les observations réalisées sur le terrain, c’est surtout au niveau du 3ème répliquât qu’intervient ce phénomène. Pour les pièges à sédiments, les quantités de matières sèches récoltées au niveau des pièges sont faibles et relativement constante au niveau des stations d’étude d’un même secteur alors que des degrés de colmatages différents ont put être mis en évidence. Par ailleurs, si on couple la cartographie des aléas d’érosion avec la quantité de matière sèche récolté dans les pièges, aucune différence importante entre les secteurs d’étude n’est mise en évidence malgré le caractère érosif plus ou moins important des trois sites. Afin d’obtenir de meilleurs résultats ses pièges à sédiments, comme il était initialement prévu, l’ensemble de fractions récoltées auraient due être tamisées à différentes taille et chacune de ses fraction auraient due être calcinée séparément. De plus les pièges ayant été posés au moment de l’étiage, il pourrait être intéressant de réaliser le même protocole en périodes hivernale pour mesurer la différence de transport de matière fine au sein de la rivière. D. IMPACT DU COLMATAGE SUR LES SEDIMENT Le gradient de potentiel d’oxydoréduction et les valeurs de conductivité hydraulique permettent de mettre en lumière des différences de valeurs entre les sites d’étude supposés impactés et les non impactés. Pour les sites impactés, le gradient de potentiel redox croît avec l’augmentation de la profondeur. Les échanges se font donc moins en profondeur. Pour la conductivité hydraulique, les vitesses modérées du courant ont tendance à diminuer la vitesse de circulation de l’eau dans le sédiment. Pour ces deux variables, les valeurs mesurées sont plus faibles dans les substrats fins ce qui prouve que la faible granulométrie des éléments responsables du colmatage influence sur la 42 qualité du sédiment. La répartition des naïades au niveau des zones ou les gradients sont inférieurs à 20% et ou la conductivité hydraulique est supérieure à 1x10-5m/s démontre bien le fait que ces deux espèces sont sensibles au colmatage des sédiments. Comme son nom l’indique, la couche d’armure constitue une zone de protection de la couche de sub-surface. Elle la protège contre les contraintes générées par l’écoulement, mais contrôle en même temps, par son degré d’ouverture, l’intensité des échanges d’eau et de matière entre la surface et le lit profond (Gayraud, Hérouin et Philippe 2002). Si le colmatage dépasse cette couche, la qualité des intra sédimentaire est alors affectée et la survie des naïades fortement impactée. Afin d’estimer ce colmatage, des pièges à sédiments et des sticks hypoxies ont également été insérés dans le sédiment. Les pièges servent à estimer la part de matière fine, responsable du colmatage du milieu hyporhéique. Cependant, à l’heure du rendu, les résultats ne sont pour l’heure pas encore disponibles. Les sticks permettent quant à eux de donner une idée qualitative de la profondeur d’oxygénation du sédiment. Il aurait également été intéressant d’étudier les populations de macro invertébrés afin d’observer les impacts du colmatage des sédiments sur d’autres types de bio-indicateurs. Des mesures de flux d’oxygène au moyen de chambre benthiques avaient également été envisagées mais le manque de temps en de fin de stage, dû entre autre aux conditions météorologique de cette année, n’ont pas permis d’effectuer la totalité des protocoles initialement prévus. Des mesures de gradients de conductivité électriques auraient aussi été intéressantes pour caractériser la qualité de l’eau interstitielle. Une analyse des pesticides et d’éléments de traces métalliques auraient également pu permettre de caractériser la bonne qualité ou non des sédiments. 43 VI. CONCLUSION L’objectif de cette étude était de mesurer l’impact du colmatage du sédiment et implicitement celui des pressions anthropiques sur la répartition de naïades. La conclusion finale de cette étude est que le colmatage du cours d’eau, induit par les activités anthropiques, a bien un effet sur la présence des naïades. Bien que la qualité physique de l’habitat et que la qualité physico-chimique de l’eau soient en adéquation avec les exigences écologique de l’habitat, le colmatage influe sur la présence des naïades. Il a été démontré que les zones agricoles impactées par la rectification du lit et le piétinement bovin sont soumises à colmatage. Sont essentiellement soumises à la limitation des échanges en oxygène au niveau de la zone hyporhéique que la vitesse d’écoulement de l’eau à travers le substrat. La présence du seuil de moulin, même si celui-ci est partiellement détruit, impacte encore le milieu. En effet au niveau de cette zone le colmatage de surface est bien visible et est présent sur presque toute la surface de la station. Dans ce cas, ce sont surtout les vitesses d’écoulement de l’eau à travers le sédiment qui sont impactées. Une des raisons permettant d’expliquer ce phénomène est que le seuil diminue la vitesse du courant de l’eau libre. La conductivité hydraulique étant dépendante de celle du courant, elle se trouve donc impactée par la présence du seuil. La diminution des vitesses a aussi pour effet de favoriser la décantation d’éléments fins, responsable du colmatage. Au niveau de la Cure, il pourrait être judicieux de sensibiliser les touristes et les loueurs de kayaks à la présence de cette espèce. Des travaux de restauration et de réhabilitation vont être effectués sur les secteurs à partir d’octobre 2013. Pour mémoire dérasement, arasement et aménagement des seuils de moulins, diversification de lit mineur, pose de clôtures et d’abreuvoirs, pose de moine aux exutoires des étangs. La création de ponts pour le passage d’engins devrait permettre la diversification du milieu et des classes vitesses. Et limiter ainsi le relargage de vase au niveau des étangs. Ces travaux devraient donc améliorer la qualité des habitats, limiter le relargage et la mise en suspension des matières fines. Ces travaux participeraient donc à l’amélioration du milieu de vie des naïades ainsi qu’à celle de leurs poissons hôtes et peut être permettre ainsi le renouvellement des populations et par conséquent, le maintien de moules d’eau douce. 44 GLOSSAIRE Aléa d’érosion : Probabilité d’un sol d’être soumit à l’érosion Alocrisol : Sols bruns acide. Battance : Formation d’une croûte sédimentaire à la surface du sol, provenant de la réorganisation de la structure su sol sous l’effet de la pluie. La sensibilité des sols à la battance est fonction de leurs caractéristiques physico-chimique (granulométrie, pH, MO,…) Curage : Opération qui consiste à extraire et exporter les sédiments qui se sont accumulés Brunisol : Forme classique de sol évolué que l'on rencontre sous forêt feuillue en zone tempérée. Ils portent généralement un humus de type mull. On observe la présence d'un complexe argilo-humique bien structuré (le fer constitue l'élément de liaison entre l'argile et l'humus) Calcisol : Sol brun calcique. Sols à texture limono-argileuse à argileuse, de pH neutre à alcalin (6,5 à 8), calcaires ou toujours saturés en calcium. Ecotone : Zone de transition écologique entre deux écosystèmes. Erodibilité : Sensibilité des sols ou des matériaux superficiels à être emporté par le ruissellement. Cette sensibilité est liée à la stabilité structurale, mais aussi de l’état physique de la surface (tassement, travail du sol, battance,…) Glochidie : Larve de moule d’eau douce Marsupium : Branchie modifiée des moules d’eau douce femelles Lamellibranche : Synonyme de bivalve. Mollusque muni d'une coquille à deux valves et dont les branchies sont disposées en lamelles. Périostracum : Couche organique recouvrant l’extérieur des coquilles. Réhabilitation : Elle vise à réparer, aussi rapidement que possible, les fonctions (résilience et productivité), endommagées ou tout simplement bloquées, d'un écosystème en le repositionnant sur une trajectoire favorable (la trajectoire naturelle ou une autre trajectoire à définir). (Aronson, et al. 1995) Rectification : Action qui vise à linéarise le trajet d’un cours d’eau en recoupant ses méandres Rendosol : Sol évolué sur roche mère calcaire Restauration : Rétablissement de la biodiversité, de la structure et des fonctions d'écosystèmes présentant encore un niveau suffisant de résilience (dégradation non irréversible) pour que l'intervention de l'homme soit, si possible, limitée à une diminution puis un contrôle de son niveau de pression. (Aronson, et al. 1995) Tacon : Salmonidé n’ayant pas encore atteint l’âge de 3 ans et évoluant dans les rivières. Zone hyporhéique : Ensemble des sédiments saturés en eau, situés au-dessous et à côtés d'un cours d'eau , contenant une certaine quantité d'eau de surface Zone de remous : Phénomène de stagnation de l’eau (on parle d‘effet souvent « plan d’eau », produit en amont du seuil, provoque une dégradation de la qualité de l’eau due notamment au réchauffement et à l’envasement de la retenue. 45 VII. BIBLIOGRAPHIE Bretagne vivante. «Rivières vivantes de Bretagne et de Normandie : Mobiisation pour le retour de la Moule perlière d'eau douce.» Lettre d'information n°, 2011. Adam, W. «Mollusques terrestres et ducicoles.» Faune de Belgique - Mollusque : Tome 1, 1960. Aronson, Floret, Le Floc'h, Ovalle, et Pontanier. «Rastauration et réhabilitation des écosystèmes dégradés en zone aride et semi-aride : Le vocabulaire et dles concepts.» L'Homme peut-il refaire ce qu'il à défait?, 1995. 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Critères d’application : La population doit être fermée Equiprobabilité des captures des individus Le marquage des individus n’influence pas leur recapture ; Les individus ne perdent pas leur marque entre deux périodes d’échantillonnage ; Tous les individus marqués sont susceptibles d’être recapturés lors des échantillonnages suivants Formule : Nt = Effectif de la population Ci = Effectif du nième échantillon mi = Nombre d’individus marqués à nième -1 session R = Nombre total d’individus marqués et recapturés au bout de n sessions successives 54 Annexes 4 : Classes de vitesses de hauteurs et types de substrat utilisés pour l’IAM 55 Annexe 5 : Note d’attractivité du substrat 56 Annexe 6 : Calculs des différents indices du protocole IAM Indice de diversité de la mosaïque d’habitats des pôles (Div). Mesure la complexité et l’hétérogénéité quantitative de la répartition des surfaces entre les catégories de chaque composante de la qualité de l’habitat. (Avec : n : le nombre de catégories (n =var) et é Si = à è é ) Indice de variété (Var) Il correspond aux nombres de catégories (de substrats/supports) ou de classes (de vitesses et de profondeurs), pour chacune des composantes de la qualité des mosaïques d’habitats. La variété des substrats/supports ne prend en compte que les grandes catégories descriptives. NB : Les éléments composites (mélange de substrats) ne rentrent dans le calcul que si les matériaux qui composent le mélange ne sont pas présents de façon isolée sur la station. Indice de régularité (Reg) (Avec é é é ô ′ é) 0<Reg<1 : 1 correspond à la valeur maximale de diversité)) é Indice d’attractivité Morphodynamique (IAM) Sanctionne la variété des classes de hauteurs d’eau, de vitesses et de substrats/supports ainsi que l’attractivité des substrats/supports pour l’ichtyofaune. (Avec : v : vitesses ; he : hauteurs d’eau ; subs : substrats/supports) . 57 . Annexe 7 : Description du calcul de la conductivité hydraulique Calcul de la conductivité hydraulique m : Coefficient de poche piézométrique Q : le débit (m3/s) H : la différence de charge (m) qui correspond à la somme de la hauteur d’air dans le piézomètre et de la hauteur d’eau dans l’entonnoir. Calcul de m : le coefficient de poche du piézomètre ( m-1) D = Diamètre interne du conductimètre α = Coefficient de forme (sans dimension) Calcul du débit (m/s) Q = Vx S V = Vitesse de l’écoulement (m/s) S : Section de passage (m²) 58 Annexe 8 Cartes d’érodibilité et de battance des sous bassins versants de la Cure et du Cousin 59 Annexe 9 : Evolution de la qualité physico-chimique et biologique des bassins versant de la Cure et du Cousin selon la grille d’interprétation du SEQ-Eau et de l’IBGN pour les années1993 à 2012. 60 Annexe 10 : Cartes de localisation des naïades sur les stations Cam-1 et Cam-3 tesrdtfgy dfghjhgy tgh 61 Annexe 11 : Cartes de localisation des naïades sur les dtation Cav-1 et Cav-2 62 Annexe 12 : Cartes de localisation des naïades sur les station Cav-3 et Cuav-1 63 Annexe 13 : Cartographie de l’IAM : Station Cam-1(Cousin amont) 64 Annexe 14 : Cartographie de l’IAM : Station Cam-2 (Cousin amont) 65 Annexe 15 : Cartographie de l’IAM : Station Cam-3 (Couin amont) 66 Annexe 16 : Cartographie de l’IAM : Station Cam-4 (Cousin amont) 67 Annexe 17 : Cartographie de l’IAM : Station Cav-1 (Cousin aval) 68 Annexe 18 : Cartographie de l’IAM : Station Cav-2 (Cousin aval) 69 Annexe 19 : Cartographie de l’IAM : Station Cav-3 (Cousin aval) 70 Annexe 20 : Cartographie de l’IAM : Station Cuav-1 (‘Cure aval) 71 Annexe 21 : Résultats des p-values pour les tests de comparaison deux à deux pour les stations en fonction des valeurs de potentiel redox et de conductivité hydraulique p-values du potentiel edox Cam-1 Cam-2 Cam-3 Cam-4 Cav-1 Cav-2 Cav-3 Cuav-1 - 0.047 0.030 0.025 0.726 0.210 0.855 0.828 - 0.049 0.036 0.932 0,252 0,858 0,482 - < 0,0001 0.040 <0,0001 0,020 0,005 - 0.279 0.322 0.636 0.052 - 0.047 0.873 0.183 - 0.028 0.003 - 0.019 Cam-1 Cam-2 Cam-3 Cam-4 Cav-1 Cav-2 Cav-3 Cuav-1 P-values de la Conductivité hydraulique Cam-1 Cam-2 Cam-3 Cam-4 Cav-1 Cav-2 Cav-3 Cuav-1 72 Cam-1 Cam-2 Cam-3 Cam-4 Cav-1 Cav-2 Cav-3 Cuav-1 - 0.215 0.155 0.739 0.437 0,00018 0.150 0.525 - 0,673 0,347 0,006 0,003 0.555 0.656 - 0.257 0.101 0,0002 0,094 0.900 - 0.151 <0,0001 0.169 0.610 - <0.0001 0.317 0,02 - 0.0018 <0,0001 - 0.013 - Annexe 22 : Evolution du pH avec la profondeur Cousin amont 7 6,8 6,6 6,4 6,2 6 5,8 5,6 5,4 5,2 5 Cam-4 0 5 Cam-3 10 15 0 5 10 Cam-2 15 0 5 10 Cam-1 15 0 5 10 15 Cousin aval Cure aval 8 7,3 7,5 7,2 7 7,1 6,5 7 6 6,9 5,5 6,8 5 6,7 4,5 4 73 Cav-3 0 5 10 Cav-2 15 0 5 6,6 Cav-1 10 15 0 5 10 15 6,5 0 5 10 Annexe 23 : Evolution du potentiel redox avec la profondeur Potentiel redox moyen pour les différentes profondeurs de mesures sur les stations du Cousin aval 700 Cav‐1 Cav‐2 Cav‐3 Potentiel redox (mV) 600 500 400 300 200 100 0 5 10 15 0 5 10 15 0 5 10 15 Profondeurs de mesures (cm) Potentiel redox moyen pour les différentes profondeurs de mesures sur la Cure aval Potentiel redox moyen pour les différentes profondeurs de mesures sur les stations du Cousin amont 700 Cam-1 Cam-2 Cam-3 700 Cam-4 600 Potentiels redox (mV) Potentiel redox (mV) 600 500 400 300 200 500 400 300 200 100 0 5 10 15 0 5 10 15 0 5 10 15 Profondeurs de mesures (cm) 74 0 5 10 15 100 0 5 10 Profondeurs de mesures (cm) Annexe 24 : Tableau de correspondance conductivité hydraulique-degré de colmatage des sédiments 75 Résumé MOTS CLES : Moule perlière, Mulette épaisse, colmatage, sédiment, La Moule perlière (Margaritifera margaritifera) et la Mulette épaisse (Unio crassus) sont deux espèces indicatrices de la bonne qualité des cours d’eau. Depuis plusieurs décennies, elles connaissent une importante diminution de leurs effectifs, aussi bien au niveau mondial que national. Cette diminution est liée entre autres, à la dégradation des habitats physiques, à celle de la qualité de l’eau et aux problèmes de continuité écologique, induits par les activités anthropiques. En raison de la raréfaction de ces espèces d’intérêt communautaire (inscrites à l'Annexe II de la Directive Habitat Faune-Flore), le Programme LIFE+ Nature « Continuité écologique » tend à préserver ces deux espèces au niveau des bassins-versants de la Cure et du Cousin. Les trois sites concernés par l’étude sont touchés par des problématiques d’érosion et de colmatage du substrat d’origine diverse : travaux de rectification, piétinement bovin, gestion des étangs et obstacles transversaux. L’objectif premier de cette étude vise donc à approfondir les connaissances sur les problématiques liées au colmatage en mesurant l’impact de la qualité intra-sédimentaire sur les naïades. Par ailleurs, en raison de la réalisation prochaine de travaux de restauration et de réhabilitation, mis en place dans le cadre du programme, cette étude permettra également de définir l’état initial qui servira de référence lors des suivis futurs. Les résultats de cette étude montrent que les zones majoritairement soumises au colmatage du lit du cours d’eau sont les zones impactées par les activités anthropiques. Au niveau de ces zones, la proportion de naïades retrouvées est plus basse que sur les sites supposés non impactés. Le colmatage du sédiment impact donc la survie de ces deux espèces. Abstract KEYS WORDS : Pearl mussel, Tick shelled river mussel, clogging , sediment Pearl mussel (Margaritifera margaritifera) and the thick shelled river mussel are two indicators species of good quality streams. For decades, its known a significant decrease in their numbers at both global and national level. This decline is partly related to the degradation of natural habitats, water quality and ecological continuity issues, induced by anthropogenic activities. Due to the depletion of this species ‘community interest (listed in Annex II of the Habitats Directive Fauna-Flora), the program LIFE + Ecological continuity, tends to conserve these species at the level of catchment areas of the Cure and Cousin. The three sites involved in the study are affected by the problems of erosion and clogging of the substrate of various origins: rectification work, cattle trampling, ponds management and cross obstacles. The primary objective of this study therefore aims to deepen knowledge about issues related to clogging by measuring the impact of intra-sediment quality on naiads. Moreover, due to the next realization of restoration and rehabilitation work, implemented in the program. This study will also set the initial state which will serve as reference in future monitoring. Results of this study show that the majority of areas subject to the streambed clogging are impacted by human activity. At the level of its areas the proportion of naiads found is lower than on the supposed, not affected sites. So, clogging of sediment has a bad impact on the survival of these species. 76 77
