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Auteur Nathanaël Latour | Dernière modification 13/03/2024 par Nathanaël Latour
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Biodiversité, macro-invertébrés, identification, rivières, qualité, eau, Agence de l'eau, bon état, 20000 lieues, Indices
La question de la qualité des eaux de surfaces (rivières, lac…) se pose souvent dans notre société :
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 :
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 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 celle-ci peuvent être :
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 les 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 et qui est rattaché à la grande famille des Sciences de la Biologie.
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 :
Découper ensuite les différents éléments :
Les illustrations des stations avec :
Les illustrations des résultats de prélèvements de macro-invertébrés avec :
Suite étape 2.
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 vous voulez.
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 (crayon de couleur, feutre, 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, 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 lesquelless s’exercent le moins de pressions humaines possible (voir plus loin « mise en garde ») ne s’appliquent. Même si dans les faits, ce type de station dites « de référence » sont théoriques, il convient ici de sélectionner des endroits les plus éloignés possible des perturbations.
Déposer sur le plan un ou plusieurs jetons « station de référence » sur le plan. 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 et 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 diverses.
Les macroinvertébrés contribuent largement à plusieurs processus écosystémiques indispensables dans les cours d’eau, comme le recyclage de la matière organique.
Du fait de leurs tailles et de leurs abondances, ils servent de nourritures à de nombreux autres animaux qui dépendent d’eux pour leurs survies (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, donc d’êtres vivants sans squelette 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 pétris de gauche est affiché la diversité en espèce. Pour cela le symbole représentant les organismes est coloré selon un gradient de couleur :
Dans la boite de pétris de droite est affichée l’abondance en individu 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 :
Groupe des Éphémères – Trichoptères – Plécoptères : Il s’agit d’un groupe très sensible ou « polluo-sensible ». La plupart des espèces de ce groupe ont besoin d’une eau de bonne qualité, avec peu de pollution, une bonne oxygénation de l’eau et de la matière organique présente sans excès.
Groupe des Diptères : Il s’agit d’un groupe moyennement à peu sensible « polluo-résistante ». La plupart des espèces de ce groupe supportent une mauvaise qualité de l’eau avec parfois une concentration importante en polluants, une oxygénation faible et une concentration importante en matière organique.
Groupe des mollusques et crustacés : Il s’agit de groupe moyennement sensible à la pollution. Ces espèces vont pouvoir vivre dans des eaux avec des paramètres moyens de qualité de l’eau.
Ce dernier groupe regroupe les espèces qui ne rentrent pas dans les trois groupes précédents. Il regroupe 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 imprimé sans les jetons de station associés.
Par exemple :
Il s’agira de faire trouver le type de station seulement à l’aide des prélèvements en montrant que le profil des communautés présentent dans le milieu, par comparaison à la station de référence, est un enregistrement des perturbations qui étant advenue dans le milieu.
En comparant les résultats d’échantillonnages avec les images affichées lors des l’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-invertebré et donc 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 vous pouvez réaliser les deux activités suivantes :
Les perturbations d’origine anthropiques 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’autre, 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 trichoptère). 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, disponibilité en ressources, l’introduction d’espèce…
Ces deux paramètres sont étudiés séparément et de façon concomitante. Si la mesure de la richesse et de l’abondance donnent déjà des informations sur la structure des communautés, associés les deux donnent des informations supplémentaires.
Dans cette activité, il est possible de voir que :
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.
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