Rapport de stage Inventaire des populations de macroinvertébrés d’eau douce, au sein de la réserve naturelle de l’Île du Girard Réalisé par Florian BASSET Master 1 Sciences de l’environnement 2013 Sommaire Remerciement 5 Présentation de l’organisme d’accueil 9 Introduction 7 Matériels et méthodes 8 Choix et descriptions des stations .....10 Stratégie d’échantillonnage 10 Matériel 11 Prélèvements 11 Identification 11 Détermination du PH 11 Analyses statistiques 12 Analyse de l’effort d’échantillonnage 12 Calcul des différents indices 12 Etude des traits physiologiques 13 Résultats Effort d’échantillonnage 14 14 2 Structure de la communauté de macroinvertébrés 15 Etude des traits physiologiques 16 Analyse du PH de l’eau 17 Discussion Effort d’échantillonnage 18 18 Structure des communautés de macroinvertébrés et impact des caractéristiques des stations 18 Conclusion 20 Bibliographie 21 Sitographie 23 Annexes 24 Résumé 28 Figure 1: Courbe de raréfaction sur l'ensemble du Vieux Doubs. La zone grisée correspond aux marges d’erreurs..............................................................................................................14 Figure 2: Courbe de raréfaction pour chacune des station. (Station 1 en bleu, station 2 en rouge, station 3 en noir, station 4 en vert, station 5 en rose, station 6 en orange. Les zones grisées correspondent aux marges d’erreurs.).......................................................................14 3 Figure 1: Courbe de raréfaction sur l'ensemble du Vieux Doubs..............Erreur : source de la référence non trouvée Figure 1: Courbe de raréfaction sur l'ensemble du Vieux Doubs. La zone grisée correspond aux marges d’erreurs..............................................................................................................14 Figure 2: Courbe de raréfaction pour chacune des station. (Station 1 en bleu, station 2 en rouge, station 3 en noir, station 4 en vert, station 5 en rose, station 6 en orange. Les zones grisées correspondent aux marges d’erreurs.).......................................................................14 Tableau 1 Richesse, abondance et diversité dans les différentes stations de prélèvements.14 Tableau 2 Rapport Gammaridae sur Asellidae en fonction des différentes stations..............15 Tableau 3: Etude du degré de trophie des différentes stations..............................................16 Tableau 4: Etude de la valeur saprobiale sur l'ensemble des prélèvements..........................16 Tableau 5: Moyenne des Ph, sur les différentes stations.......................................................17 Annexe 1: Exemple de courbes de hauteur d’eau tiré du site Vigie-Crue. Les lignes horizontales représentent les crues historiques......................................................................23 Annexe 2: Carte des différents écosystèmes et des prélèvements effectués sur l'île du Girard......................................................................................................................................25 Annexe 3: Décompte des taxa dans les différentes stations..................................................26 Vieux Doubs Aval barrage (F.D).............................................................................................27 Vieux Doubs amont barrage (F.D)..........................................................................................27 Vieux Doubs Aval gué des Seignes (F.B)...............................................................................27 Vieux Doubs Amont gué des Seignes (F.B)...........................................................................27 Vieux Doubs gué des Moizes (F.T).........................................................................................27 Bassin île sud (G.B)................................................................................................................27 4 Remercîments Je remercie tout particulièrement Frédéric Topin de m’avoir accueilli dans ses locaux et de m’avoir offert cette opportunité de stage. Merci également de m’avoir accompagné, d’avoir partagé ses connaissances et son expérience, et de m’avoir conseillé tout au long de la réalisation de ce rapport. Merci à Marion Fury pour ses conseils, ses waders qui m’ont évitées la noyade, ainsi que d’avoir partagée son bureau avec moi. Egalement un grand merci à Loïc Bollache et Stéphane Garnier pour m’avoir consacré du temps et permis de trouvé un exemplaire d’un livre. Merci à Thomas Saucède d’avoir répondu à mes mails aussi rapidement. Merci à Fanny Dens pour les nombreux covoiturages et les discussions animées à propos de Kanamé. Je tiens également à remercier Chi pour tous les moments de détente qu’elle m’a offert pendant la rédaction de ce rapport. Merci enfin à ma Flo pour son soutien, son aide et surtout tous les bons moments passés ensemble. L’tchoc ! 5 Présentation de l’organisme d’accueil Les statuts de l’association Dole Environnement ont été déposés le 30 mars 1984 à la préfecture du Jura, sous la dénomination d’ « Association pour la Défense et l’Avenir de l’Environnement de Dole et de sa Région ». Elle a reçue l’agrément préfectoral n°1059 pour la protection de la nature et a été renommée par la suite « Dole Environnement » (20 mars 1996). Ses domaines de compétences et d’intervention sont vastes (sol, eau, air, faune et flore, habitats naturels, pollutions diverses, …), mais sa principal mission reste la gestion de la Réserve Naturelle de l’Ile du Girard (RNIG), bien que son champ d’action s’étend à la région doloise et à la basse vallée du Doubs. L’équipe en charge de la gestion du site est composée de M. Jean Marie Boichut, président de l’association, M. Frédérique Topin, conservateur et Mlle Marion Fury, garde animatrice. La réserve naturelle de l’île du Girard a été créée le 9 juillet 1982. Cette vaste zone humide d’une superficie de 134,3 ha, s’étend sur les territoires des communes de Gevry, Molay, Parcey et Rahon. Dole environnement est propriétaire de 3,5% de la superficie de la réserve, le reste du foncier appartient à l’Etat et aux quatre communes citées précédemment. L’île du Girard s’inscrit également dans une Zone Naturelle d’Intérêt Ecologique Faunistique et Floristique (ZNIEFF) de type II nommée « Basse Vallée du Doubs en aval de Dole », ainsi que dans une ZNIEFF de type I dénommée « Les Goubots, la Camuz, les Fontaines et l’Ile du Girard ». La réserve fait de plus partie de la Zone Importante pour la Conservation des Oiseaux FC-07. Enfin, elle est située dans le site Natura 2000 n° FR 430 1323 « Basse Vallée du Doubs (39) ». Un des intérêts de la réserve est sa richesse en milieu humide, abritant un grand nombre d’espèces d’intérêt écologique et patrimoniale. L’étude menée rentre dans le cadre d’un inventaire des macroinvertébrés d’eau douce, servant de base de données, afin de préserver au mieux la richesse faunistique de l’île du Girard. 6 Introduction Depuis le début du XXème siècle, les zones humides ont perdues près de 67% de leur superficie (Bernard 1994 ; www.developpement-durable.gouv.fr), ce qui en fait un des milieux les plus dégradés. La canalisation des cours d’eau, afin de diminuer les risques de crues, de faciliter l’irrigation et le transport fluviale, est un des facteurs majeurs de cette régression en zone humide (MEEDDM 2009). Les années 1990 ont été marquées par une prise de conscience du rôle écologique et économique de ces milieux. En effet, en plus d’être un important réservoir biologique ( 50% des oiseaux dépendent des zones humides, ainsi que 30% des espèces végétales menacées et une grande partie des macroinvertébrés)(http://www.developpementdurable.gouv.fr/ ), les milieux humides assurent un rôle d’épuration de l’eau et permettent de diminuer l’importance des crues en servant de réservoir naturelle (Mitsch & Gosselink 2000). De nombreuses actions de protection des zones humides ont vues le jour, mais malgré cette réaction, la situation reste préoccupante. Face aux crues fréquentes et parfois violentes du Doubs et de la Loue, des travaux d’aménagement hydraulique furent réalisés sur ces deux rivières et leur confluence, dans les années 1960. Dans le but de faciliter l’écoulement des eaux et de leur débit solide, le lit mineur du Doubs a été réaménagé, ses digues furent renforcées et les berges empierrées, tandis que la Loue fut recalibrée. La zone a longtemps été fortement anastomosée, permettant ainsi de dissiper l’énergie résultant de la jonction des deux cours d’eau. Les aménagements réalisés ont fortement altéré le fonctionnement hydraulique de la confluence, provoquant l’atterrissement des annexes fluviales, l’abaissement de la nappe alluviale et la réduction de l’alimentation en eaux des bras morts du Doubs. En conséquence, les habitats alluvionnaires et les espèces y résidant ont nettement régressées depuis (Topin 2009). Afin de restaurer une dynamique alluviale durable sur la confluence, un projet d’aménagement de celle-ci est en cours. Une partie de ces travaux concerne directement la réserve naturelle. Il est prévu de détruire une partie de la digue et de réaliser un curage des différents bouchons alluviaux. Le vieux Doubs est un milieu fortement hétérogène, composé de plusieurs bassins souvent déconnectés entre eux et constitué d’une mosaïque d’habitats aux caractéristiques propres. Les espèces présentant les stratégies écologiques les plus appropriées à un type d’habitat s’y 7 développent en priorité (Tachet 2002). L’inventaire de la macrofaune aquatique réalisé en 2004 (Berlemont) a clairement établi que l’atterrissement prononcé de certaine stations provoquait une perte de diversité spécifique et un déséquilibre pour les peuplements, favorisant les espèces polluorésistantes, au détriment des espèces plus polluosensibles. La réalisation d’un nouvel inventaire sur le vieux Doubs permettra de confirmer cette observation, ainsi que d’examiner l’évolution de ce déséquilibre, du fait de la déconnection toujours actuel du Doubs et du Vieux Doubs. Les travaux cherchant à restaurer la dynamique alluviale du Vieux Doubs vont considérablement modifier la structure de la zone humide actuelle, notamment en reconnectant les différents bassins entre eux et en augmentant le niveau d’eau. L’inventaire réalisé en 2004 ainsi que celui effectué au cours de cette étude vont servir de base de donnée, afin d’observer l’évolution des milieux et des peuplements de macroinvertébrés après les futurs travaux. Des relevés de Ph ont également été effectués afin de relier les caractéristiques physicochimiques aux peuplements du vieux Doubs. Toutefois il faut noter que l’échantillonnage effectué au cours de cette étude s’est déroulé en période de hautes eaux (www.vigicrues.gouv.fr/). Or du fait de la dérive des organismes et de l’impossibilité d’échantillonner certain habitats, à cause de la hauteur d’eau, une perte de diversité importante est attendue par rapport au dernier inventaire. (Argerich et al 2004 ; G & R Prevot 1986) 8 Matériels et méthodes Choix et description des stations L’inventaire a été réalisé dans une majorité de l’hydrosystème de la réserve naturelle. Les mortes n’ont pas été échantillonnées à cause d’un manque de temps. L’inventaire s’est donc limité à la zone impactée par les futurs travaux, c’est-à-dire le Vieux Doubs Station 1 : Vieux Doubs amont barrage Cette station correspond à la connexion entre le Doubs actuel et le vieux Doubs. Sa partie amont est constituée d’un bras permettant l’entrée d’eau dans la réserve, tandis que sa partie aval est délimitée par un barrage. Une buse a été mise en place afin de permettre l’alimentation en eau en aval de celui-ci. Toutefois cette station se retrouve déconnectée du Doubs pendant la saison estivale (Topin source orale), provoquant un asséchement du bassin. De plus l‘obstruction courante de la buse ainsi que sa faible taille sont d’autres facteurs limitant la circulation de l’eau avec le reste du vieux Doubs. Bien qu’échantillonnée avant la période de crue, le niveau d’eau présent dans cette station était relativement haut, noyant de nombreux arbres et herbiers. Le substrat était exclusivement vaseux et l’eau fortement troublée. Station 2 : Vieux Doubs aval barrage Le second échantillonnage s’est fait juste en aval de la buse. Cette station est assez hétérogène. Un premier bassin de profondeur moyenne (à peu près 1m50 durant l’étude) est présent juste après la buse. Le substrat est constitué d’une légère couche de fins sédiments, recouvrant des galets de gros diamètre. L’eau s’écoule de ce bassin vers le reste du vieux Doubs par un fin bras fortement vaseux et envahi d’herbier. Deux petits bassins (quelques mètres de diamètres) alimentés exclusivement par la nappe phréatique sont également connectés à ce bras. En été le ruisseau s’assèche et le premier bassin se retrouve déconnecté du reste du vieux Doubs. 9 Station 3 et 4 : Vieux Doubs amont et aval gué des Seignes. Les prélèvements s’étant effectués durant une forte période de crue, le niveau d’eau était anormalement haut. Le profil de cette zone est celui d’un cours d’eau, malgré le courant nul. Les rives sont fortement envasées et de nombreux herbiers y poussent. Le chenal central, d’une profondeur de plus de deux mètres pendant notre étude, laisse apparaitre de nombreux galets. Toutefois, au vue de la profondeur excessive cette année, aucun prélèvement n’a été réalisable sur ce substrat. Le bouchon alluvial séparant normalement les deux bassins était complètement submergé, faisant de cette zone un seul bassin relativement homogène. On notera toutefois la présence de nombreux nénuphars dans la partie aval du gué des Seignes, qu’on ne retrouve pas dans le bassin amont. Station 5 : Vieux Doubs aval gué des moïses Bien que connecté au vieux Doubs médian pendant les prélèvements, la hauteur d’eau était moins élevée que dans les bassins précédents. Le chenal est constitué de graviers et de galets plus fins que dans les bassins précédents, tandis que la couche de sédiments augmente sur les rives, où de nombreux herbiers poussent. Les nénuphars ont fortement colonisés ce bassin. Station 6 : Plan d'eau île Sud Cette station est située à l’extrémité sud de la réserve naturelle, en amont de la confluence du Vieux Doubs et du Doubs actuel. Ce bassin peut être décomposé en deux parties. La partie centrale, relativement profonde (1.5m durant l’étude) et la périphérie très fortement envasée et dont la profondeur n’excède pas 40cm. La végétation se concentre sur cette zone, bien que son abondance soit faible. Toute la périphérie du bassin se retrouve rapidement à sec durant la période estivale. Stratégie d’échantillonnage Le Vieux Doubs n’est pas un milieu homogène, ce qui a un impact sur les peuplements de macro invertébrés qui y sont présents (Salvat 1967 ; Labourg 1980; Auby 1991; Bachelet & Dauvin 1993; Bachelet et al. 1996). Les différents bassins étudiés possèdent leurs propres caractéristiques (envasement, granulométrie, alimentation en eaux) du à leur déconnexion régulière, ce qui peut favoriser certains groupes de macroinvertébrés. Il existe également une grande variabilité des substrats au sein d’un même bassin (galet, gravier, herbier, vase, etc…) qui sont autant d’habitats potentiel pour la macrofaune aquatique. Dans un tel contexte la 10 réalisation d’un échantillonnage de type aléatoire ou systématique peut entrainer la non représentation d’habitat de faible surface, mais au rôle écologique important. C’est pourquoi une observation préalable de chaque station est effectuée. Cette opération permet de caractériser la répartition des différents substrats présents et de permettre un échantillonnage le plus représentatif possible. Matériel Les prélèvements sont effectués à l’aide d’un troubleau d’une surface de 1/20ème de mètre et muni d’un filet de vide de maille de 500 μm, comme indiqué dans le protocole IBGN (AFNOR 2004). Prélèvements Afin de permettre une comparaison avec les inventaires précédents, un protocole similaire a été utilisé. Six prélèvements ont été effectués au sein de chacune des stations, en tenant compte de l’aptitude biogène (habitabilité) et de la représentativité des habitats échantillonnés (AFNOR 2004, Circulaire DCE 2007/22 2007). Le troubleau est enfoncé de 2 à 3 centimètres dans le substrat, puis est tiré sur environ 50 centimètres. Chaque prélèvement est passé au tamis afin de séparer les organismes du substrat. Les individus ainsi prélevés sont triés pendant une durée dépendant du substrat (Circulaire DCE 2007/22 2007), puis placés dans un bocal contenant une solution d’alcool à 70°, afin de les conserver avant identification. Les individus restés sur le troubleau sont échantillonnés durant 10 minutes. Identification Les organismes récoltés sont déterminés à l’espèce dans la mesure du possible, à l’aide d’une loupe binoculaire de grossissement x40 et de la clé d’identification mise au point par le Laboratoire d’Ecologie des Hydrosystèmes Fluviaux de Lyon (Tachet 2002). Détermination du PH Le PH a été mesuré dans chaque bassin du vieux Doubs à l’aide d’un Phmètre munis d’une sonde de température. 11 Analyses statistiques Analyse de l’effort d’échantillonnage. Les communautés de macro-invertébrés échantillonnées ne peuvent être comparées uniquement si l’effort d’échantillonnage est le même entre les différents échantillons. Il doit de plus être suffisamment important afin de rendre compte d’au moins 80% de la diversité du milieu (AFNOR 2004). La validation de l’effort d’échantillonnage se fait classiquement grâce à des courbes de raréfaction (Colwell et al. 1994 ; Gotelli & Colwell 2001 ; Colwell et al. 2004). Cette méthode consiste à effectuer plusieurs relevés sur la zone à échantillonner et à calculer la richesse spécifique cumulée obtenue en fonction du nombre de prélèvements. Plus l’effort d’échantillonnage est important, plus la richesse spécifique sera importante. Les courbes de raréfaction permettent donc d’obtenir une estimation de la richesse cumulée en fonction de l’effort d’échantillonnage, à partir d’observations. Elles ont également l’avantage de permettre la comparaison de données, à efforts d’échantillonnages différents. Il faut toutefois noter que la richesse spécifique obtenue par des courbes de raréfaction lors d’inventaire groupé est en général sous-estimé, du fait de l’agrégation des espèces (Gotelli & Colwell 2001). Afin d’estimer la richesse maximale des communautés de macroinvertébrés du Vieux Doubs, la formule de Chao est utilisée. Cet estimateur permet de connaitre le nombre d’espèces non observées, à partir de celles observées une ou deux fois. Cette estimation est uniquement valide si la part de ces espèces est importante dans le jeu de données (Marcon 2013). Calcul des différents indices Les différentes communautés de macroinvertébrés ont été décrites grâce aux indices de Shannon et d’équitabilité. L’indice de Shannon est plus sensible aux espèces faiblement et moyennement représentées (Peet 1974), c’est pourquoi, au vu de la dominance de certaine de ces espèces lors des prélèvements, il a été préféré à l’indice de Simpson. Sa formule est : H’ = - Σ ((Ni / N) * log2(Ni / N)) Avec Ni le nombre d’individu pour une espèce donnée et N le nombre total d’individus. Cet indice est minimal lorsque la population est constituée d’une seule espèce (H’=0) et maximal lorsque la population est répartie de manière homogène entre les différentes espèces échantillonnées. 12 La notion d’équitabilité est nécessaire afin de représenter au mieux la diversité. Une espèce représentée abondement n’apportera pas la même contribution à l’écosystème qu’une espèce ayant un unique représentant. La formule de l’indice d’équitabilité est : H=H’/log(S) où S est le nombre total d’espèces. Il est compris entre zéro et un et sa valeur est maximale lorsque la répartition de la population est homogène entre toutes les espèces. Etude des traits physiologiques. Une analyse des traits physiologiques des macroinvertébrés échantillonnés peut permettre de déterminer les caractéristiques des différentes stations. Cette analyse est basée sur les matrices de données relatives à chaque groupe de macroinvertébré, contenu dans l’ouvrage « Macroinvertébrés d’eau douce » (Tachet 2002). Nous nous intéresseront plus particulièrement au degré de trophie, qui permet de classer les différentes zones humides en fonction de leur teneur en azote et en phosphore, et à la valeur saprobiale qui permet entre autre de déterminer la polluorésistance des populations de macroinvertébrés. L’analyse des peuplements de macroinvertébrés suivant ces deux traits permettra de définir certaines caractéristiques des stations étudiées, afin d’approfondir les connaissances concernant les hydrosystèmes de la Réserve. Résultats Effort d’échantillonnage. 13 Afin de voir si l’effort d’échantillonnage a été suffisant et pour comparer les stations entre elles, des courbes de raréfaction ont été tracées (Figure 1 & Figure 2). Station R i c h e s s e Nombre d’échantillonnages R l’effort d’échantillonnage s’est donc révélé Aucune des courbes obtenues n’atteint de plateau, i insuffisant pour obtenir 80% de la richesse taxonomique. c h e s s e C u m u l é e C u m u l é e Figure 1: Courbe de raréfaction sur l'ensemble du Vieux Doubs. La zone grisée correspond aux marges d’erreurs. Figure 2: Courbe de raréfaction pour chacune des station. (Station 1 en bleu, station 2 en rouge, station 3 en noir, station 4 en vert, station 5 en rose, station 6 en orange. Les zones grisées correspondent aux marges d’erreurs.) Les marges d’erreurs de la dernière station ne chevauche pas celle des cinq premières, sa richesse est donc significativement différente des autres stations. Le plateau n’étant pas atteint, ces observations ne sont valables que pour un effort d’échantillonnage de six prélèvements par station. Structure de la communauté de macroinvertébrés. Au total, 51 taxa et 1650 individus ont été dénombrés lors de l’inventaire. La richesse spécifique a été estimée à 73 taxa grâce à la formule de Chao (Tableau 1). Tableau 1 Richesse, abondance et diversité dans les différentes stations de prélèvements. Richesse Site 1 Site2 Site 3 Site 4 Site5 Site 6 Total 19 21 27 23 25 13 51 14 observée Richesse 68 49 55 45 41 19 73 278 212 330 369 417 44 1650 2,36 2,85 2,57 2,04 1,99 3,03 3,24 0,56 0,65 0,54 0,45 0,42 0,81 0,57 estimée (Chao) Nombre d’individus observés Indice de Shannon Indice d’équitabilité Les richesses observées sur les stations trois et cinq sont significativement différentes de celle observée sur la station six (χ²= 3.7895, ddl = 1, p-value = 0.04958). Les richesses observées sur les autres stations ne sont pas significativement différentes ( χ² = 1.3913, ddl = 1, p-value = 0.2382) entre elles. La richesse estimée par la formule de Chao de la station six est inférieure à celle des autres stations (χ²=8.0667, ddl=1, p-value = 0.004509). Enfin la richesse estimée de la station une est également différente de celle des stations quatre et cinq (χ²=4.6814, ddl = 1, p-value = 0.03049). L’équitabilité de la station deux est significativement différente de celle des autres stations (χ²=4.9439, ddl = 1, p-value = 0.02618). Bien que n’étant pas homogène, son peuplement est moins marqué par les espèces dominantes (cloëon, asellus, ect…) que les autres stations. Sa population étant mieux répartie, la station 2 possède également l’indice de Shannon le plus élevé. Malgré l’abondance élevée de leur population, les stations 4 et 5 possèdent des indices de Shannon plus faible, du fait de la dominance certains taxa. Enfin, du fait du faible nombre d’individus échantillonnés, les indices de Shannon et d’équitabilité de la station 6 possèdent un biais très important. Ils ne seront donc pas pris en compte au cours de l’étude. Tableau 2 Rapport Gammaridae sur Asellidae en fonction des différentes stations. Rapport Gammare/ Aselle Station 1 1 * Station 2 0,29 Station 3 0,31 Station 4 0,2 Station 5 0,02 Station 6 1,3 * 15 Le rapport entre les abondances relatives de Gammaridae sur Asellidae est un bon indice diagnostique de la pollution organique de l'eau (MacNeil et al. 2001). Plus la valeur de cet indice est fort, meilleur est la qualité de l’eau. Les rapports calculés pour les stations un et six sont fortement biaisés au vu du faible nombre d’individus ayant servis à les calculer, leur interprétation n’est donc pas possible. Les stations deux, trois et quatre possèdent un rapport Gammaridae sur Asellidae assez proche. Ces trois stations n’étaient pas séparées par les bouchons alluviaux du fait de l’important niveau d’eau. Le rapport Gammaridae sur Asellidae de la station 5 est inférieur à celle des autres stations. Etude des traits physiologiques. Tableau 3: Etude du degré de trophie des différentes Station 1 Station 2 Station 3 Station 4 Station 5 Station 6 Modalité 1 Modalité 2 Modalité 3 Modalité moyenne 18% 34% 48% 2,30 26% 49% 25% 1,98 16% 51% 33% 2,58 2% 52% 46% 2,44 6% 50% 44% 2,38 5% 41% 55% 2,49 modalité n°1 = oligotrophie ; modalité n°2 = mésotrophie ; modalité n°3 = eutrophie. En analysant les matrices de caractères des macroinvertébrés prélevés (Tachet 2002), il a été possible de déterminer le degré de trophie des différents bassins du Vieux Doubs. L’ensemble des stations obtiennent une modalité moyenne les classant dans les eaux mésotrophes (Tableau 3), dont la teneur en azote et en phosphore est équilibrée. Cette analyse des peuplements de macroinvertébrés selon le trait « degré de trophie » ne permet donc pas d’établir de différence au sein des différentes stations de prélèvement. Toutefois ces résultats sont cohérents avec ceux de l’inventaire de 2004 (Berlemont 2004), où l’ensemble des eaux du Vieux Doubs étaient également mésotrophes Tableau 4: Etude de la valeur saprobiale sur l'ensemble des prélèvements. Station 1 Station 2 Station 3 Station 4 Station 5 Modalité 1 Modalité 2 Modalité 3 Modalité 4 Modalité 5 Modalité moyenne 11% 16% 30% 28% 15% 3,2 7% 10% 42% 29% 11% 3,24 3% 11% 24% 46% 19% 3,76 1% 1% 12% 55% 31% 4,14 0% 0% 14% 56% 31% 4,21 16 Station 6 0% 9% 32% 38% 21% 3,71 modalité n°1: xénosaprobie : Espèces pas du tout polluorésistantes ; modalité n°2: oligosaprobie : Espèces faiblement polluorésistantes ; modalité n°3: -mésosaprobie : Espèces relativement polluorésistantes ; modalité n°4: -mésosaprobie : Espèces polluorésistantes ; modalité n°5: polysaprobie : Espèces très polluorésistantes La valeur saprobiale a été calculée de la même façon que le degré de trophie. Les populations de macroinvertébrés du Vieux Doubs sont soit -mésosaprobes, soit -mésosaprobes (Tableau 4), ce qui témoigne d’une pollution organique relativement élevée. Une hausse de la valeur saprobiale est observée au fur et à mesure que le point échantillonné s’éloigne du Doubs. Les résultats de la dernière station sont surement biaisés par sa faible abondance en macroinvertébrés. En effet il s’agissait de la station connaissant l’atterrissement le plus important, sa population aurait donc dû y être plus polluorésistante. (Berlemont 2004) Analyse du PH de l’eau Tableau 5: Moyenne des Ph, sur les différentes PH Station 1 Station 2 8,2 7,8 Station 3 Station 4 Station 5 Station 6 7,5 7,7 7,6 7,9 Les valeurs de Ph (Tableau 5) obtenues ne permettent pas de souligner une différence pour ce paramètre. Discussion Effort d’échantillonnage Les courbes de raréfaction obtenues montrent que l’effort d’échantillonnage fourni lors de l’inventaire n’a pas été suffisant pour rendre compte de la richesse totale des communautés de macroinvertébrés du Vieux Doubs. En effet, aucune des courbes obtenues n’atteint de plateau et les valeurs obtenues au bout de six prélèvements sont encore loin de la richesse estimée grâces à la formule de Chao. Les conditions durant lesquelles l’inventaire s’est déroulé peuvent toutefois expliquer l’effort d’échantillonnage insuffisant. En effet, les épisodes de crues peuvent diminuer la densité en macroinvertébrés de 14 à 92% selon les types d’habitats (Robinson et al 2004). Cette perte de diversité s’explique par la dérive des organismes (G. et R. Prevot). La densité diminuant, la 17 diversité obtenue à effort d’échantillonnage égale sera moins importante. Il a de plus été impossible d’échantillonner certains milieux pourtant fortement représentés (notamment les galets des stations trois, quatre et cinq) du fait de la hauteur d’eau trop importante, ce qui a pu provoquer l’absence de certaines espèces inféodées à ces milieux durant notre inventaire. Structure des communautés de macroinvertébrés et impact des caractéristiques des stations Une partie des taxa prélevés font partie des groupes indicateurs utilisés dans le cadre de l’IBGN afin de déterminer la qualité de l’eau. Les Glossiphoniidae (Metcalfe et al. 1984), les larves de Chironomidae (Adriaenssens et al. 2004) et les Asellidae (Rinderhagen et al. 2000; McNeil et al. 2002) font partie du groupe indicateur de premier niveau, ce qui témoigne d’une eau de très mauvaise qualité. Les Gammaridae, font partie du groupe indicateur de second niveau et sont un peu moins polluorésistants que les familles précédemment citées. La présence de ces familles ainsi que les rapports Gammaridae sur Asellidae (Tableau 2, p14) inferieurs à un (plus d’Asellidae que de Gammaridae) permet d’affirmer que l’eau du Vieux Doubs est de mauvaise qualité, avec des teneurs faibles en oxygène. L’étude des traits physiologiques des macroinvertébrés prélevés (Tableau 3 p14 et Tableau 4 p15) a permis d’affiner la classification des bassins du Vieux Doubs. En effet, la totalité de cet hydrosystème peut être considéré comme mésotrophe, avec des populations de macroinvertébrés évoluant entre -mésosaprobes et -mésosaprobes. Les populations des macroinvertébrés tendent à devenir plus polluorésistantes avec l’éloignement par rapport au Doubs. L’eau est en effet plus stagnante et se renouvelle moins dans les dernières stations, ce qui peut conduire à une baisse de la qualité des eaux. Toutefois, les hausses des valeurs saprobiales observées semble plus être la conséquence de l’augmentation importante des densités de Cloëon (Annexe 2 p24), que de l’apparition de nouveaux taxa. Les richesses des différents bassins, estimées grâce à la formule de Chao ainsi que les indices de Shannon décroissent avec l’éloignement par rapport au Doubs (Tableau 1 p13). La richesse et la diversité d’une population étant en général plus faible dans des environnements pollués, cela confirmerais les observations précédentes allant dans le sens d’une baisse de la qualité de l’eau avec l’éloignement par rapport au Doubs. L’inventaire réalisé en 2004 (Berlemont 2004) avait souligné les mêmes résultats : des eaux mésotrophes avec des populations -mésosaprobes et -mésosaprobes, ainsi qu’une qualité 18 d’eau qui diminuait sur les dernières stations. La déconnection toujours actuel du Vieux Doubs et du Doubs laissait présager une augmentation de l’atterrissement de ce bras mort depuis 2004. Hors la situation ne s’est pas empirée. Une analyse du PH moyen des différentes stations a également été effectuée dans le but d’affiner les données récoltées grâce aux prélèvements. En effet, la réserve naturelle de l’Île du Girard étant entièrement sur le même substrat géologique (Topin 2009), les disparités observées auraient forcément eu pour origine une différenciation des bassins. Il s’est avéré qu’il n’y avait pas de différences entre les bassins du vieux Doubs. Au vu des conditions climatiques durant lesquelles s’est déroulée l’étude, il n’est pas possible de savoir si ce résultat est dû à une homogénéisation du Vieux Doubs à cause de niveau d’eau élevé, ou si il n’y a pas de différence entre les stations. Cette homogénéisation du Vieux Doubs peut également avoir eu un impact sur les peuplements de macroinvertébrés, avec une répartition anormale. Bien que les résultats obtenus amènent aux mêmes conclusions que celle de l’étude précédente (Berlemont 2004), de nouveau prélèvement réalisés hors crues semblent nécessaire afin de les confirmer. Conclusion Cette étude a permis de compléter les connaissances existantes sur la diversité des peuplements de macroinvertébrés présents dans le Vieux Doubs. Bien que les conditions climatiques n’aient pas permis de faire un inventaire exhaustif, l’étude a permis de confirmer les observations réalisées en 2004, c’est-à-dire une qualité d’eau qui tend à baisser avec l’éloignement du Doubs et un déséquilibre des peuplements de macroinvertébrés en faveur des espèces polluorésistantes, dans les bassins connaissant un atterrissement important. Il a aussi été démontré que le phénomène d’atterrissement ne s’était pas amplifié depuis le dernier inventaire. Il semble toutefois nécessaire de refaire un inventaire en période de basses eaux, afin de refléter les véritables caractéristiques du Vieux Doubs et de ses peuplements. Une étude des espèces invasives colonisant le Doubs pourrait également être réalisée avant les travaux de redynamisation du Vieux Doubs, afin de vérifier s’il existe un risque de contamination par ces espèces dans la réserve. 19 Bibliographie Adriaenssens, V., Simons, F., Nguyen, L., Goddeeris, B., Goethals, P., De Pauw, N. 2004. Potential of bio-indication of chironomid communities for assessment of running water quality in Flanders (Belgium). Belgian Journal of Zoology, 134, 31-40. AFNOR, 2004, Qualité écologique des milieux aquatiques. Qualité de l’eau. Détermination de l'indice biologique global normalisé (IBGN), Association française de normalisation, Norme homologuée T 90-350. Argerich, A., Puig, M.A, Pupilli, E. 2004. 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Dole Environnement, 129 p. 21 Sitographie http://www.developpement-durable.gouv.fr/Les-zones-humides-francaises-en.html, visité le 26/05/2013. http://www.developpement-durable.gouv.fr/Qu-est-ce-qu-une-zone-humide.html, visité le 26/05/2013. http://www.vigicrues.gouv.fr/, visité le 5/05/2013. 22 Annexes Annexe 1: Exemple de courbes de hauteur d’eau tiré du site Vigie‐Crue. Les lignes horizontales représentent les crues historiques. 23 24 Annexe 2: Carte des différents écosystèmes et des prélèvements effectués sur l'île du Girard. 25 Vieux Doubs amont barrage (F.D) Vieux Doubs Amont gué des Seignes (F.B) Vieux Doubs gué des Moizes (F.T) Vieux Doubs Aval barrage (F.D) Vieux Doubs Aval gué des Seignes (F.B) Bassin île sud (G.B) 27 Inventaire des populations de macroinvertébrés d’eau douce, au sein de la réserve naturelle de l’Île du Girard Résumé Le Vieux Doubs a été fortement impacté par l'abaissement de la nappe alluviale, engendré par les travaux de chenalisation du Doubs. A l'occasion d'un projet de restauration de la confluence entre le Doubs et la Loue, les gestionnaires de la réserve envisagent d'effectuer des travaux de curage afin de restituer la dynamique alluviale de ce bras mort. Dans le but de faire un état des lieux et, à long terme, d'évaluer l'impact des travaux potentiels, un suivi des populations de macroinvertébrés a été effectué. Un total de 51 taxa et 1650 individus a été dénombré. L'analyse de la répartition de ces taxa dans les différents bassins montre que la déconnection des bras morts de la dynamique fluviale du Doubs, et donc l'atterrissement de cet hydrosystème, influe sur la diversité spécifique des macroinvertébrés. Les hauteurs d’eau importantes enregistrées durant le prélèvement, et la baisse de la richesse spécifique qui en résulte, n’ont pas permis de déterminer si l’atterrissement s’était aggravé depuis le dernier inventaire. Mots clefs : Macroinvertébrés, Doubs, Reserve naturelle de l’Ile du Girard, Dynamique alluvial. 28