Ligne 81 : | Ligne 81 : | ||
− | Cette fiche expérience s’intègre dans le Parcours 3 : Solutions et techniques d'étude. Elle est réalisée dans le cadre d'un partenariat avec l'agence de l'eau Loire - Bretagne. La fiche mise en page est disponible en version PDF et téléchargeable [https://www.wikidebrouillard.org/images/ | + | Cette fiche expérience s’intègre dans le Parcours 3 : Solutions et techniques d'étude. Elle est réalisée dans le cadre d'un partenariat avec l'agence de l'eau Loire - Bretagne. La fiche mise en page est disponible en version PDF et téléchargeable [https://www.wikidebrouillard.org/images/7/75/Fiche_17_Indices_biologiques_de_qualite_de_l_eau.pdf ici]. |
}} | }} | ||
{{Materials | {{Materials |
Auteur Nathanaël Latour | Dernière modification 13/03/2024 par Nathanaël Latour
Biodiversité, macro-invertébrés, identification, rivières, qualité, eau, Agence de l'eau, bon état, 20000 lieues, Indices Indices_biologiques_de_qualit__de_l_eau_Fiche_17_page_de_garde.jpg
La question de la qualité des eaux de surfaces (rivière, lac…) se pose souvent dans notre société :
- Est-il possible de se baigner à cet endroit ?
- Est-il possible de prélever de l’eau pour irriguer un champ ou bien pour l’utiliser comme eau de boisson ?
- Et surtout, les activités humaines ont-elles des conséquences sur les espèces qui peuplent ces écosystèmes ?
Les scientifiques se sont posés la question de savoir comment construire des indices de qualités de l’eau qui permettent, au-delà d’une simple approche chiffrée, de connaître et comprendre l’ensemble des perturbations qui adviennent dans une rivière.
Ces perturbations peuvent être classées en deux grands types1 :
- Les perturbations aiguës. Elles sont souvent accidentelles, comme une fuite d’essence massive dans une rivière. Ce type de perturbation peut entraîner une forte mortalité des espèces présentes dans le milieu. Par sa nature temporaire, elle ne laisse pas toujours de trace perceptible à long terme dans le milieu, sauf au sein des communautés des êtres vivants ;
- Les perturbations chroniques. Elles sont continues dans le temps, comme la canalisation d’un cours d’eau, les rejets d’eau chaude d’une centrale nucléaire ou encore ceux de contaminants métalliques d’une usine sidérurgique. Ce type de perturbation peut être appréhendé lors d’une étude de terrain ou via des prélèvements ponctuels. Avec le temps, ce type de perturbation peut aller jusqu’à une stérilisation du milieu.
La difficulté est donc de construire un indice pouvant rendre compte des perturbations aiguës aussi finement que des perturbations chroniques. Il est en effet très probable de ne pas la percevoir si l’on fait des prélèvements d’eau ponctuels dans la rivière. De plus, les perturbations peuvent avoir une origine difficile à percevoir dans le temps et dans l’espace. En effet, celles-ci peuvent être :
- Différées. Elles résultent de l’accumulation d’un type de pollution dans le milieu ou à proximité. L’effet de cette perturbation entrera en jeu lors d’un aléa qui peut être très éloigné dans le temps de l’émission des polluants. Par exemple, l’accumulation de contaminant d’origine métallique dans un bras mort d’une rivière qui va brutalement être remis en suspension dans la colonne d’eau de la rivière lors d’une crue ;
- Diffuses. Ce sont des pollutions à bas bruit, comme la contamination des eaux par des nitrates d’origine agricole qui proviennent souvent de multiples sources dans tout le bassin versant.
Afin de pouvoir rendre compte de compte de cela, les scientifiques ont donc construit des indices de qualité de l’eau basés sur les organismes qui vivent dans ces eaux.
En effet, si une pollution aiguë a lieu et détruit une partie des êtres-vivants présents dans le milieu, leur absence lors d’une étude sur le terrain représente une forme d’enregistrement de la perturbation.
La bioindication*désigne « la capacité d’organismes ou d’un ensemble d’organismes à révéler par leur présence, leur absence ou leur comportement démographique les caractéristiques et l’évolution d’un milieu » (Blandin, 1986)2.
En France, quatre indices biocénotiques basés sur la bioindication sont utilisés en routine3 :
Dans cette expérience, nous allons essayer de comprendre :
Lors de cette expérience, nous allons utiliser le terme « communauté » dans le sens qu’il porte en écologie :
« En Écologie, une communauté est un ensemble d’organismes appartenant à des populations d’espèces différentes constituant un réseau de relations. » (Sources : Wikipédia).
Ici le terme communauté correspond à l’ensemble des macro-invertébrés qui vivent au même endroit, dans la même station.
Nota : Le terme écologie fait ici référence à la science qui étudie les relations des êtres vivants entre eux et avec le milieu dans lequel ils vivent. Il est rattaché à la grande famille des sciences biologiques.
Attention : Cette expérience est faite dans un but pédagogique et est destinée au grand public. Elle n’est en aucun cas une retranscription fidèle de la réalité du fonctionnement des écosystèmes.
Il a été choisi d’ignorer délibérément des facteurs très importants d’influence sur les communautés, comme :
- L’influence des hydroécorégions (zone homogène du point de vue de la géologie, du relief et du climat ; Sources : data.eaufrance.fr) ;
- La diversité en habitat des cours d’eau (présence et abondance des végétaux, vitesse du courant diversifiée, plusieurs zones de profondeurs différentes…) ;
- Le fait que naturellement les paramètres du milieu évoluent de l’amont vers l’aval et avec eux les communautés, même en l’absence de perturbation d’origine anthropique (humaine). Cela correspond au rang du cours d’eau. Celui-ci se réfère à la progression du cours d’eau de l’amont vers l’aval. Les cours d’eau à la source reçoivent le numéro 1, puis les affluents immédiats de ce cours d’eau, le numéro 2 et ainsi de suite.
Découper les différents éléments.
Les illustrations des stations avec :
Les illustrations des résultats de prélèvements de macro-invertébrés avec :
Imprimer et découper plusieurs exemplaires de chaque résultat de prélèvements sans l’illustration du type de station :
Lors de cette étape, faire dessiner une rivière aux participant.e.s.
Cette étape peut être développée autant que souhaitée.
Pour cela, utiliser un grand morceau de carton ou une grande feuille de papier. Mettre à disposition des participant.e.s des fournitures de bureau (crayons de couleur, feutres, feuilles supplémentaires, ciseaux, scotch…).
Idéalement, il faudrait que figurent sur le schéma les éléments principaux d’un bassin versant :
Pour réaliser cette étape, il est possible de se rendre localement sur une hauteur qui donne une vue sur une rivière et de la longer lors d’une sortie terrain afin de noter les éléments du paysage qui s’enchaînent le long de celle-ci, ou de réaliser des étapes de photo-interprétation.
Faire émerger par la discussion les différentes perturbations liées aux différents éléments du décor.
Les perturbations les plus courantes sont :
Par contraste avec les différentes perturbations présentées ci-dessus, introduire la notion de station de référence.
Pour cela, il est nécessaire de définir la notion de station.
« Endroit où l’on effectue des observations scientifiques ; installations qui y sont aménagées. » (Sources, Dictionnaire Le Robert).
Une station de référence est une station (donc un endroit où l’on effectue des observations scientifiques) qui servirait à comparer les effets des perturbations énoncées à l’étape 4.
Il s’agit de stations sur lesquelles le moins de pressions humaines possible (voir plus loin « mise en garde ») ne s’appliquent. Même si dans les faits, ce type de station dite « de référence » est théorique, il convient ici de sélectionner les endroits les plus éloignés possible des perturbations.
Déposer sur le plan un ou plusieurs jetons « station de référence ». Pour cela,
privilégier des têtes de cours d’eau (ou amont) situés à proximité de forêts ou de prairies. Elles doivent être le plus possible éloignées des zones urbaines, des champs de labours tandis que le cours d’eau ne doit pas avoir subi de perturbation morphologique.
On trouve dans les cours d’eau de nombreuses espèces différentes, ayant des formes, des tailles, des régimes alimentaires, des cycles de vie très divers.
Les macro-invertébrés contribuent largement à plusieurs processus écosystémiques indispensables dans les cours d’eau, comme le recyclage de la matière organique.
Du fait de leur taille et de leur abondance, ils servent de nourritures à de nombreux autres animaux qui dépendent d’eux pour leur survie (mammifères, oiseaux, poissons, amphibiens, etc.).
Il est conseillé d’imprimer et de présenter les exemples proposés (voir illustration3.pdf).
Avant de passer à la suite de l’expérience, il convient de présenter les êtres vivants sur lesquels cette fiche est basée. Il s’agit des macro-invertébrés benthiques d’eau douce.
Il s’agit d’invertébrés, c’est-à-dire d’êtres vivants ne possédant pas de squelette interne articulé, et qui sont visibles à l’œil nue (macroscopique). Ceux-ci vivent à proximité du fond de la rivière (benthique).
L’idéal pour introduire cette catégorie d’être vivant est de réaliser au préalable l’expérience « Détermination de macro-invertébrés ».
Placer à côté du schéma de la rivière les différentes perturbations avec leurs jetons.
Afficher les différents résultats d’échantillonnages sur le schéma, sans les jetons, pour les différentes stations :
Les différents paramètres sont les suivants :
Dans la boite de Pétri de gauche est affiché la diversité en espèces. Pour cela le symbole représentant les organismes est coloré selon un gradient de couleur :
Dans la boite de Pétri de droite est affichée l’abondance en individus pour chaque groupe.
Plus le nombre d’individus pour chaque groupe est important, plus le nombre de symbole de chaque groupe est important.
Ensuite, pour chaque station est disponible quatre symboles d’organisme différents :
Ce dernier groupe rassemble les espèces qui ne rentrent pas dans les trois groupes précédents. Il réunit des espèces très différentes et ne rend compte que de la diversité et de l’abondance dans le milieu.
Idéalement, illustrer les exemples avec des images d’exemples locaux ou trouvées sur internet : pulvérisation à proximité d’un cours d’eau, écoulement de lisier dans un cours d’eau, etc.
Une fois les différentes stations présentées, mettre sur le schéma du bassin versant, en s’appuyant sur les éléments du schéma, les résultats de prélèvement imprimés sans les jetons de station associés.
Par exemple :
À l’aide seulement des prélèvements, il s’agira de faire trouver le type de station en montrant que le profil des communautés présentes dans le milieu, par comparaison à la station de référence, est un enregistrement des perturbations advenues dans le milieu.
Confronter les résultats d’échantillonnage avec les images affichées lors des étapes 8 et 9 (images comprenant les jetons de perturbations ainsi que les profils de communautés associées).
Par comparaison, il est possible de relier une activité humaine avec un profil de communauté de macro-invertébrés, et par conséquent avec un type de perturbation.
Par la discussion, il est possible de faire émerger la notion d’indices biologiques.
En mesurant un écart à une norme (station de référence), il est possible d’appréhender l’intensité et les effets des perturbations anthropique qui s’appliquent sur une station.
Pour cela, deux activités suivantes sont réalisables :
Les perturbations d’origine anthropique ont une influence sur les communautés de macro-invertébrés.
Certains groupes (comme les Éphémères, Trichoptères et Plécoptères) vont être très sensibles aux perturbations, alors que d’autres, comme les Diptères, vont l’être beaucoup moins.
En regardant dans une station les macro-invertébrés présents, il est possible de comparer avec une station « dite » de référence. Cela permet d’appréhender à quel point l’influence des activités humaines est forte sur le milieu.
Il est possible d’étudier les communautés de plusieurs façons différentes.
> Il est possible de compter le nombre d’espèces (ou de taxon, selon le niveau de détermination choisi, voir fiche détermination) total ou par groupe (par exemple le nombre d’espèce de trichoptères). Il s’agit de la richesse dite richesse spécifique ;
> Il est possible de compter le nombre d’individus total ou par groupe (voir même par espèce). Il s’agit de l’abondance.
Ces deux paramètres sont centraux en écologie et sont couramment étudiés. De nombreux facteurs peuvent faire varier la richesse et l’abondance, comme la température, la disponibilité en ressources, l’introduction d’espèces…
Ces deux paramètres sont aussi étudiés séparément et de façon concomitante. Si la mesure de la richesse et de l’abondance donne déjà des informations sur la structure des communautés, associer les deux donne des informations supplémentaires.
Dans cette activité, il est possible de voir que :
- La perturbation « Matière organique » ne va pas avoir d’effet sur la richesse, mais va en avoir une sur l’abondance en favorisant les Diptères, moins polluo-sensibles, au détriment des Éphémères – Plécoptère – Trichoptères ;
- Les perturbations « Biocide » et « Morphologie » vont avoir un effet sur l’abondance et sur la richesse, en provoquant une chute à la fois du nombre d’espèces et d’individus, mais pas de la même façon.
C’est en se basant sur ce constat que les scientifiques ont bâti des indices biologiques. Ils répondent à des normes (cahier des charges précis) et permettent de comparer les résultats en minimisant au maximum les effets liés à la personne qui réalise l’observation, à l’hydroécorégion, etc. Les différents indices permettent d’appréhender le « bon état écologique » des eaux de surface4.
Ces indices ne permettent toutefois que de faire un diagnostic de l’état de dégradation de la biodiversité des milieux aquatiques, en mesurant les effets à relativement long terme de pressions chroniques. Ils permettent, par l’ampleur des effets sur l’abondance et la richesse, de quantifier l’intensité de cette pression. Par le maillage territorial, ils permettent d’identifier approximativement la localisation de cette pression. Cependant, d’autres outils sont nécessaires pour parvenir à anticiper, ou tout du moins à agir précocement, dès que les premiers effets d’une perturbation sont mesurables. Pour cela, des indicateurs à l’échelle moléculaire (expression des gènes) ou physiologique (modification de la reproduction par exemple) sont en cours de développement.
Les différents groupes utilisés sont les suivants5 :
Ces différents indices servent en routine et sont utilisés dans toutes l’Europe.
(1) http://www.ac-grenoble.fr/savoie/pedagogie/docs_pedas/eau_aptv/docs/fede_peche_savoie_Atteintes.pdf
(2) https://pascal-francis.inist.fr/vibad/index.php?action=getRecordDetail&idt=7985991
(3) https://eau.maine-et-loire.fr/surveiller-et-proteger/qualite-des-rivieres/indicateurs#c3596
(4) https://www.eaufrance.fr/regles-devaluation-de-letat-des-eaux
(6) https://fr.wikipedia.org/wiki/Indice_biologique_diatom%C3%A9es
(7) https://fr.wikipedia.org/wiki/Indice_macrophytes
(8) https://hydrobio-dce.inrae.fr/cours-deau/poissons/
Dernière modification 13/03/2024 par user:Nathanaël Latour.
Draft
Vous avez entré un nom de page invalide, avec un ou plusieurs caractères suivants :
< > @ ~ : * € £ ` + = / \ | [ ] { } ; ? #