L'article "Principal determinants of aquatic macrophyte communities in least-impacted small shallow lakes in France" vient de paraitre dans la revue Waters en open access.  Il porte sur les petits plans d'eau peu profonds qui accueillent une biodiversité exceptionnellement élevée et originale, fournissant de nombreux services écosystémiques. Leur petite taille les rend particulièrement vulnérables aux activités anthropiques, qui provoquent un basculement vers des états turbides dysfonctionnels et induisent une perte de services et de biodiversité.

Dans cette étude, les relations entre les facteurs environnementaux et les communautés de macrophytes on été étudiées. Les macrophytes jouent un rôle crucial dans le maintien des états clairs fonctionnels. Une meilleure compréhension des facteurs déterminant la composition et la richesse des communautés végétales aquatiques en situation de référence peut être utile pour protéger ces plans d'eau peu profonds. Les communautés de macrophytes et les données chimiques, climatiques et morphologiques de 89 petits lacs peu profonds francais ont été étudiées . L'analyse de regroupement hiérarchique a montré une séparation claire de quatre assemblages de macrophytes fortement associés à la minéralisation. Les facteurs déterminants identifiés par l'analyse db-RDA sont, par ordre d'importance, la géologie, la distance à la source (DIS, un proxy de la connectivité avec les hydrosystèmes fluviaux), la superficie, le climat et l'hydropériode (permanence de l'eau). Étonnamment, à l'échelle nationale, le climat et l'hydropériode filtrent faiblement la composition des macrophytes. La géologie et la DIS sont les principaux déterminants de la composition de la communauté, tandis que la superficie détermine la richesse floristique. La DIS est identifiée comme déterminante dans les écosystèmes lentiques d'eau douce pour la première fois.

Retrouvez l'intégralité de l'article ici.

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L'OFB (Office français de la biodiversité) lance une formation en ligne sur les continuités écologiques. En réponse aux enjeux écologiques actuels, la Trame verte et bleue (TVB) vise а intégrer la biodiversité, à toutes les échelles, dans les stratégies de développement des territoires. Pour faciliter son appropriation par le plus grand nombre, l'OFB (Office français de la biodiversité) lance le MOOC Trame verte et bleue : une formation en ligne gratuite et accessible à tous qui aura lieu à partir du 25 janvier 2021.

Crédit photo : R. Courtaud, Y. Urbain / AREA

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Le retour d'expérience de plusieurs années de campagnes de déterrage a donné lieu à un article dans la revue Sciences Eaux et Territoires.­ Il met en avant que le déterrage précoce permet de gérer efficacement les fronts de colonisation pour ralentir ou stopper l’expansion des jeunes plants d’espèces exotiques envahissantes. Retrouvez l’article dans son intégralité ici.

Pour en savoir plus, vous pouvez contacter Mireille Boyer, notre référente sur le sujet : mireille.boyer@aquabio-conseil.com.

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L'UPGE (Union professionnelle du génie écologique) a publié un guide sur le risque de dissémination des espèces végétales exotiques envahissantes (EVEE) dans les chantiers depuis la conception du projet jusqu'à la réception des travauxIl détaille comment intégrer ce risque de manière rigoureuse et systématique pour éviter les surprises et les coûts mal maîtrisés de solutions à apporter après les travaux. Quelques clauses type à intégrer dans les CCTP sont également proposées.

Ce travail collaboratif veut contribuer à développer une nouvelle culture technique pour la bonne prise en compte des EVEE dans les chantiers de travaux. 


Pour en savoir plus, vous pouvez contacter Mireille Boyer, notre référente sur le sujet : mireille.boyer@aquabio-conseil.com.

Crédit photo : Aquabio

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Notre indice BECOME (Bioindication des ECOsystèmes Mares et Etangs) a été révisé fin 2020. Plus sensible aux pressions, il prend également mieux en compte l’état conservatoire des sites.

Cette fin d'année voit la mise en place d’une nouvelle version de notre indice BECOME, dans le cadre de notre démarche habituelle d’amélioration continue. Cette révision a été rendue possible grâce à :

  • Un jeu de données plus important, récolté dans le cadre d’études commandées par des clients qui nous ont fait confiance, et d’une campagne R&D complémentaire sur des plans d’eau d’altitude pour consolider l’indice au-delà de 1200m,

  • Une quantification des pressions, qui nous a permis de croiser pressions et 349 métriques candidates,

  • Une thèse en cours sur les plans d’eau peu profonds à l’Université de Rennes 1, qui nous a alimenté en nouvelles idées, et nous a apporté des éclairages souvent différents sur nos résultats.


L’indice suit désormais toutes les recommandations des indices multimétriques d’intégrité biologique IBI(Hering et al., 2006). Il permet donc de quantifier un niveau d’altération par rapport à une situation de référence (Figure 1).

Texte Odoo et bloc d'image

 

Figure 1 : Sensibilité de BECOME à un gradient de pressions 

0 = aucune pression constatée à 4 : cocktail d’au moins 3 pressions très fortes. 

Source : Aquabio

L’indice est désormais composé de 10 métriques et permet toujours d’évaluer les fonctions bio-écologiques majeures apportées par les macrophytes et les invertébrés. Parmi les nouveautés, 2 métriques de conservation, qui contribuent à l’originalité de l’indice, cet aspect n’étant généralement pas intégré dans les IBI : 

  • Le premier repose sur la fréquence des taxons invertébrés récoltés par nos soins sur plus de 1000 stations de milieux aquatiques variées,

  • Le second correspond à une mesure de déviation du cortège floristique attendu, largement inspirée des travaux d’Oberdorff et al., 2001 pour l’indice poisson rivière IPR.

Vous trouverez plus d’informations sur la nouvelle version de l'indice BECOME du côté de notre coin des experts.


La mise à disposition de cette nouvelle version est disponible sur l’interface web dédiée .


Nous sommes disponibles pour répondre à vos questions sur cette mise à jour ou pour toute autre problématique plan d'eau à l'adresse suivante : plan.deau@aquabio-conseil.com.
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Labat F., Thiébaut G. & Piscart C., 2021. – Principal Determinants of Aquatic Macrophyte Communities in Least-Impacted Small Shallow Lakes in France. Water13 (5) : 609 doi : 10.3390/w13050609.

Labat F., 2017a. – A new method to estimate aquatic invertebrate diversity in French shallow lakes and ponds. Ecological Indicators81 : 401‑408 doi : 10.1016/j.ecolind.2017.05.073.

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Labat F., Auzeric E., Courte M., Fernandez N., Gaillard D., Grac C., Lambert J., Meyer A., Moreau A., Poujardieu B. & Tarozzi N., 2019. – Nouvelles localités de Tricholeiochiton fagesii (Guinard, 1879) en France [Trichoptera, Hydroptilidae]. Ephemera20 (2) : 107‑112.

Labat F., 2017b. – Note sur l’identification rapide des individus immatures et matures de Naucoris maculatus Fabricius, 1798 et d’Ilyocoris cimicoides (Linnaeus, 1758) (Hemiptera, Naucoridae). Bulletin de la Société Linnéenne de Bordeaux45 (4) : 440‑442.
Labat F., 2015. – Note de chasse dans une mare de tonne à Talais (Gironde) : nouveaux taxons pour la faune de France et pour l’Aquitaine. Bulletin de la Société Linnéenne de Bordeaux43 (1) : 3‑12.
Labat F. & Tarozzi N., 2015. – Redécouverte en Aquitaine de la sangsue médicinale Hirudo medicinalis (Linnaeus, 1758) (Annelida Clitellata). Statut de l’espèce en France, biologie et écologie. Bulletin de la société linnéenne de Bordeaux43 (2) : 197‑203.

 

Odoo - Echantillon n°1 pour trois colonnes

 Phoxinus dragarum

 

Odoo- Echantillon n° 2 pour trois colonnes

Phoxinus fayollarum

 

Le Muséum National d’Histoire Naturelle (MNHN) a révisé la classification du genre Phoxinus en comparant les données  moléculaires (ADN) aux caractéristiques morphologiques et aux patrons des robes nuptiales. Six espèces distinctes ont ainsi pu être identifiées sur le territoire français, réparties par grands bassins, soit deux nouvelles espèces:

  • le vairon de la Garonne, Phoxinus dragarum, 

  • le vairon ligérien, Phoxinus fayollarum.

 L’Observatoire des Poissons du bassin Seine-Normandie (OPSN) vous explique tout sur son site.

Pour aller plus loin, l’article du MNHN: Revision of Phoxinus in France with the description of two new species (Teleostei, Leuciscidae) 


Le projet BIOME (BIOindication des Mares et Etangs) a débuté en 2012 afin de répondre au manque d’outil d’évaluation pour les mares et étangs français. De 2012 à 2016, les travaux de recherche ont été financés par Aquabio et, en 2016, par une initiative IPME biodiversité pilotée par l'ADEME. Ils ont porté sur le développement de méthodes de monitoring adaptés à ces écosystèmes, les choix des compartiments biologiques les plus pertinents à suivre, ainsi que sur la validation scientifique de grands principes de fonctionnement des plans d’eau peu profonds, et notamment la définition d’une typologie écologique des plans d’eau. Arrivé à maturité, le projet a été labellisé en 2016 par le conseil scientifique du pôle de compétitivité DREAM. Dans le cadre de ce projet un autre indice multimétrique, permettant d'évaluer le potentiel des frayères à brochet, a été développé en partenariat avec la FDAAPPMA33. Une thèse sur l’échantillonnage, les facteurs déterminants environnementaux et la typologie des petits plans d’eau est en cours à l’université de Rennes1. Elle exploite les données récoltées dans le cadre du projet ainsi que de nouvelles données récoltées depuis 2018.

L’indice BECOME est la conclusion principale du projet. C’est un indice valable pour tout plan d'eau peu profond de métropole (jusqu'à 4m de profondeur moyenne, ou plus selon les conditions morphologiques et la situation géographique du plan d'eau), de 2m² à 50ha, avec un ombrage inférieur à 70%. En dehors de ces limites, l’outil peut être utilisé pour comparer des chroniques. Il repose sur des relevés de macrophytes et d’invertébrés.

Grands principes de fonctionnement des plans d’eau peu profonds

Les plans d'eau peu profonds se caractérisent par deux états bien distincts :

  • un état « clair », fonctionnel, avec des eaux claires, des communautés de macrophytes et d'invertébrés diversifiées

  • un état « turbide », dysfonctionnel, pouvant provoquer des blooms phytoplanctoniques. La faune et la flore sont banalisées (diminution de la luminosité, disparition des habitats favorables à la faune, problèmes d'oxygénation pendant la nuit, production de toxines...). Cet état peut être pérenne ou saisonnier (Scheffer, 2004). Le basculement en état turbide est en général lié (1) à un enrichissement d'origine anthropique en nutriments, (2) l'introduction de poissons fouisseurs (carpes, brèmes) ou d’écrevisses invasives, (3) une communauté de macrophytes réduite à absente, liée à des particularités ou à des dégradations morphologiques, (4) des cataclysmes climatiques ou une très forte exposition aux vents couplée à une faible profondeur.

Pourquoi étudier les macrophytes ?
  • Les macrophytes sont l’habitat le plus biogène des plans d’eau peu profonds. Ils accueillent la majorité des invertébrés, des poissons et des algues non planctoniques (periphyton). Ils servent de support, d’abris, ou d’aliment pour ces êtres vivants (Wetzel, 2001). La présence d’une communauté de macrophytes diversifiée et abondante est donc essentielle au bon fonctionnement des plans d’eau peu profonds.

  • Ils limitent les phénomènes de houle qui peuvent entretenir un état turbide sur les plus grands plans d’eau (Scheffer et al., 1993).

  • Ils sont en compétition avec le phytoplancton souvent responsable des états turbides (blooms). Les macrophytes peuvent également empêcher l’apparition de ces blooms en secrétant des substances allélopathiques (Mulderij et al., 2007), substances empêchant la croissance de certaines algues ou autres végétaux.

Figure 1 : Rôle central des macrophytes dans le fonctionnement des plans d'eau peu profonds. Les macrophytes sont le régulateur principal du bon fonctionnement des plans d’eau peu profonds. Ils sont au centre de nombreuses boucles de rétroaction assurant la stabilité fonctionnelle du plan d’eau. Flèches vertes = effet amplifiant, flèches orange = effet restrictif. Par exemple, les macrophytes diminuent l’effet des nutriments en les consommant, et améliorent la capacité d’accueil pour les prédateurs comme le brochet. Certains oiseaux d’eau altèrent la communauté de macrophytes en les consommant, augmentent l’altération des berges en les piétinant et augmentent les sédiments en suspension en circulant dans le plan d’eau. C = consommation, H= habitat. (source : Scheffer, 2001, modifié Aquabio)

Pourquoi étudier les invertébrés ?

Les plans d’eau sont des pièges à matière : s’ils ne disposent pas d’un édifice trophique complexe assurant la dégradation, le recyclage, l’exportation ou le maintien dans la chaîne alimentaire de la matière organique, celle-ci s’accumule plus rapidement, entraînant des dysfonctionnements ou un comblement plus rapide du plan d’eau.

  • Les invertébrés occupent la quasi-totalité des niches trophiques des plans d’eau (figure 2). Ils participent très largement au recyclage et à la dégradation des matières organiques vivantes et mortes. L’analyse de l’édifice trophique des invertébrés permet d’obtenir une image de ce dont ils se nourrissent : matières organiques mortes, phytoplancton, zooplancton, périphyton, et même une partie des vertébrés. Leurs cycles de vie sont de plusieurs mois à plusieurs années. Ils sont donc une expression synthétique du fonctionnement trophique global du plan d’eau sur au moins plusieurs mois.

  • Certains insectes aquatiques ont la capacité de voler et peuvent quitter le plan d’eau. Ils sont donc une source d’exportation potentielle de matière organique susceptible de ralentir l’enrichissement et le comblement du plan d’eau. Cette exportation est plus importante pour les espèces qui ne sont aquatiques qu’à l’état larvaire, ces dernières n’y retournant que pour pondre. Ces insectes sont largement consommés par de nombreux vertébrés et insectivores, dont de nombreuses espèces à fortes valeur patrimoniales (oiseaux, chauves-souris, odonates adultes...).

Figure 2 : Place des invertébrés dans le réseau trophique du plan d’eau et pour partie dans les écosystèmes environnants (source : Aquabio)


L'indice become : une évaluation de l’impact des pressions, des fonctions et de la biodiversité par rapport à un optimum attendu

L’indice BECOME est un indice multimétrique qui respecte les préconisations de la bioindication multimétrique expérimentées principalement dans le cadre des suivis d’état biologique en cours d’eau en Europe et ailleurs (Hering et al., 2006).

Il repose donc sur une sélection statistique de métriques sensibles à un cocktail de pressions préalablement identifiées et quantifiées, et évalue un écart à une situation de référence. Toutefois, l’indice BECOME possède quelques spécificités que l’on ne rencontre pas dans ces indices :

  •  Il repose sur 2 compartiments biologiques (invertébrés et macrophytes) contre 1 habituellement. Cette approche permet d’obtenir une image plus complète du fonctionnement et de l’intérêt conservatoire des plans d’eau, tout en rationnalisant les coûts du suivi,

  • il inclut des métriques permettant d’évaluer l’état de conservation. Les aspects conservatoires ne sont généralement que peu considérés dans les indices de suivis d’état biologique (Turak et al., 2017),

  • certaines métriques ont été sélectionnées car elles pouvaient également traduire des fonctions bio-écologiques majeures 

L’indice BECOME est donc une combinaison de sous-indices réagissant à un cocktail d’une à neuf pressions (tableau 1). Il permet d’« évaluer précocement les altérations du milieu liées à des perturbations d’origine anthropique » (Ramade, 2008), mais il exprime également le fonctionnement du plan d’eau et son état conservatoire.

Tableau 1 : Pressions prises en compte pour sélectionner les métriques de l’indice BECOME

L'indice BECOME est composé de 10 métriques, sélectionnées parmi 349 métriques d’après leur performance à discriminer différentes pressions. La combinaison de ces métriques permet d’obtenir un indice multimétrique qui répond efficacement à un gradient de pressions (figure 3), tout en prenant en compte les influences biogéographiques par le biais d’une typologie.
Figure 3 : Sensibilité de BECOME à un gradient de pressions. 0= aucune pression constatée à 4 : cocktail d’au moins 3 pressions très fortes (source : Aquabio)


Les métriques sélectionnées sont : 

  • Deux métriques de richesses invertébrés et macrophytes évaluant l’écart entre le nombre de taxons invertébrés et macrophytes obtenu et celui attendu.

  • Deux métriques de conservation invertébrés et macrophytes. La métrique invertébrés est un indice dérivé de Foster et al., 1989, basé sur la fréquence des taxons en milieu aquatique évaluée d’après un jeu de données de 6000 sites de France continentale. La métrique macrophytes est calculée d’après la déviation au cortège floristique attendu pour le biotype considéré (adapté de Oberdorff et al., 2001).

  • Deux métriques de composition-abondance : la métrique COLOD (richesse en Coléoptères et Odonates) et une métrique basée sur le recouvrement attendu en macrophytes. Cette dernière exprime principalement la fonction bio-écologique majeure de maintien de la transparence par les macrophytes (métrique de « Transparence potentielle »).
  • Deux métriques dites « fonctionnelles » : la métrique d’habitabilité, basée sur un indice de diversité de Shannon calculée à partir des formes de vie des macrophytes, exprimant la capacité d’accueil du site, et la métrique d’équilibre trophique, qui correspond au % d’invertébrés à dispersion active (Tachet et al., 2012). Cette dernière métrique est très fortement corrélée à toutes les métriques basées sur l’équilibre des traits alimentaires des invertébrés que nous avons testés. Elle exprime donc la capacité des invertébrés à recycler et exporter les matières organiques.
  • Deux métriques de sensibilité : la métrique SPEAR, reconnue pour sa sensibilité aux pesticides et plus largement aux micropolluants (Liess & Ohe, 2005; van der Lee et al., 2020), et une métrique de sensibilité des macrophytes à l’eutrophisation de type Zelinka & Marvan, 1961.

     

     

 Figure 4 : Exemple de diagramme radar des sous-métriques de l’indice BECOME, sur un plan d’eau des volcans d’Auvergne d’origine artificielle. Ce plan d’eau est associé à une zone tourbeuse à très fort intérêt patrimonial, mais souffre de problèmes d’eutrophisation chronique en lien avec l’activité agricole sur le bassin versant (principalement pâturage et amendements). Cet étang, fortement envasé, est en fin de vie, avec un édifice trophique qui n’est plus en mesure de recycler et exporter convenablement les matières organiques.


Un outil libre et gratuit

L’engagement envers la communauté dans une logique de développement durable fait partie des 7 engagements des sociétés coopératives comme Aquabio. Nous avons donc décidé :

  • de fournir un outil libre et gratuit pour calculer l’indice, disponible à cette adresse. Vous y trouverez le guide d’application de la méthode (de l’échantillonnage au traitement laboratoire), et un outil de calcul de l’indice en ligne,

  •  de proposer des formations et des accompagnements aux structures qui le souhaitent pour appliquer la méthode dans les règles de l’art,

  • de proposer des formules « low-cost » aux gestionnaires qui disposent de compétences en botanique : ils se chargent de l’échantillonnage et des relevés macrophytes, nous nous chargeons des analyses invertébrés et de l’expertise des données.


Des futures évolutions ?
Nous espérons fournir l’outil le plus satisfaisant pour les gestionnaires. Dans cette optique, nous le perfectionnons et le consolidons au gré des données récoltées, soit dans le cadre d’études, soit dans le cadre de petites campagnes de R&D dans des secteurs ciblés. Parmi les axes d’amélioration futurs, nous espérons inclure les mares ombragées à l’outil.


 Pour toute information, n’hésitez pas à nous contacter à l’adresse plan.deau@aquabio-conseil.com


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Ont également participé au projet : Le Parc National des Pyrénées, les PNR des Bauges, du Ballon des Vosges, des Causses du Quercy, du Périgord-Limousin, du Plateau des Millevaches, des Préalpes Cotes d'Azur, des Volcans d'Auvergne et des Vosges du Nord, l'EPTB Seine Grands Lacs, L'Agence de l'eau Adour Garonne, les CEN d'Aquitaine, de Lorraine et du Limousin, l'ONF, l'ONCFS, la Fédération départementale des Chasseurs de Gironde, les FDAAPPMA de Dordogne et des Vosges, le GEREPI, l'AMV, les communes ou syndicats de communes d'Andernos, Sage-Blavet et Trégor Lannion. Ainsi que de nombreux propriétaires et collectivités qui nous ont autorisés à échantillonner leurs plans d'eau.

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Publications scientifiques issues du projet :

Labat F., Thiébaut G. & Piscart C., 2021. – Principal Determinants of Aquatic Macrophyte Communities in Least-Impacted Small Shallow Lakes in France. Water13 (5) : 609 doi : 10.3390/w13050609.

Labat F., 2017a. – A new method to estimate aquatic invertebrate diversity in French shallow lakes and ponds. Ecological Indicators, 81 : 401‑408 doi : 10.1016/j.ecolind.2017.05.073.

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Labat F., Auzeric E., Courte M., Fernandez N., Gaillard D., Grac C., Lambert J., Meyer A., Moreau A., Poujardieu B. & Tarozzi N., 2019. – Nouvelles localités de Tricholeiochiton fagesii (Guinard, 1879) en France [Trichoptera, Hydroptilidae]. Ephemera, 20 (2) : 107‑112.

Labat F., 2017b. – Note sur l’identification rapide des individus immatures et matures de Naucoris maculatus Fabricius, 1798 et d’Ilyocoris cimicoides (Linnaeus, 1758) (Hemiptera, Naucoridae). Bulletin de la Société Linnéenne de Bordeaux45 (4) : 440‑442.
Labat F., 2015. – Note de chasse dans une mare de tonne à Talais (Gironde) : nouveaux taxons pour la faune de France et pour l’Aquitaine. Bulletin de la Société Linnéenne de Bordeaux43 (1) : 3‑12.
Labat F. & Tarozzi N., 2015. – Redécouverte en Aquitaine de la sangsue médicinale Hirudo medicinalis (Linnaeus, 1758) (Annelida Clitellata). Statut de l’espèce en France, biologie et écologie. Bulletin de la société linnéenne de Bordeaux43 (2) : 197‑203.

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Références

Foster, G. N., A. P. Foster, M. D. Eyre, & D. T. Bilton, 1989. Classification of water beetle assemblages in arable fenland and ranking of sites in relation to conservation value. Freshwater Biology 22: 343–354.

Hering, D., C. K. Feld, O. Moog, & T. Ofenböck, 2006. Cook book for the development of a Multimetric Index for biological condition of aquatic ecosystems: Experiences from the European AQEM and STAR projects and related initiatives. Hydrobiologia 566: 311–324.

Liess, M., & P. C. V. D. Ohe, 2005. Analyzing effects of pesticides on invertebrate communities in streams. Environmental Toxicology and Chemistry 24: 954–965.

Mulderij, G., E. H. Van Nes, & E. Van Donk, 2007. Macrophyte–phytoplankton interactions: The relative importance of allelopathy versus other factors. Ecological Modelling 204: 85–92.

Oberdorff, T., D. Pont, B. Hugueny, & D. Chessel, 2001. A probabilistic model characterizing fish assemblages of French rivers: a framework for environmental assessment. Freshwater Biology 46: 399–415.

Ramade, F., 2008. Dictionnaire encyclopédique des sciences de la nature et de la biodiversité. Dunod, Paris

Scheffer, M., 2001. Alternative Attractors of Shallow Lakes. The Scientific World JOURNAL 1: 254–263.

Scheffer, M., 2004. Ecology of shallow lakes. Kluwer, Dordrecht.

Scheffer, M., S. H. Hosper, M.-L. Meijer, B. Moss, & E. Jeppesen, 1993. Alternative equilibria in shallow lakes. Trends in Ecology & Evolution 8: 275–279.

Tachet, H., P. Richoux, M. Bournaud, & P. Usseglio-Polatera, 2012. Invertébrés d’eau douce: systématique, biologie, écologie. CNRS Editions, Paris.

Turak, E., I. Harrison, D. Dudgeon, R. Abell, A. Bush, W. Darwall, C. M. Finlayson, S. Ferrier, J. Freyhof, V. Hermoso, D. Juffe-Bignoli, S. Linke, J. Nel, H. C. Patricio, J. Pittock, R. Raghavan, C. Revenga, J. P. Simaika, & A. De Wever, 2017. Essential Biodiversity Variables for measuring change in global freshwater biodiversity. Biological Conservation 213: 272–279.

van der Lee, G. H., M. L. de Baat, N. Wieringa, M. H. S. Kraak, R. C. M. Verdonschot, & P. F. M. Verdonschot, 2020. Structural and functional assessment of multi-stressed lowland waters. Freshwater Science 39: 621–634.

Wetzel, R. G., 2001. Limnology: lake and river ecosystems. Academic Press, San Diego.

Zelinka, M., & P. Marvan, 1961. Zur Präzisierung der biologischen klassifikation der Reinheit flieβender Gewässer. Archiv für Hydrobiologie 57: 389–407.

Les bureaux d'étude en hydrobiologie identifient les invertébrés aquatiques au genre ou à la famille, afin de calculer des indices biologiques. Depuis les débuts d’Aquabio, nous avons cherché à identifier à l'espèce tous les groupes d’invertébrés aquatiques. Cette expertise nous permet d'améliorer les connaissances sur la biodiversité et mieux répondre à certaines études d'impact ou d'évaluation de mesures de gestion.

Odoo image et bloc de texte 

 

Nouveaux critères d'identification de Naucoris maculatus et Ilyocoris cimicoides. Extrait de Labat, 2017. Photographies F. Labat.

Réaliser des analyses hydrobiologiques à des niveaux taxonomiques standardisés (principalement au genre ou à la famille) requiert des compétences taxonomiques importantes. Chez Aquabio, une formation des nouveaux arrivants sur une centaine d’analyses est ainsi généralement nécessaire pour assurer des identifications de qualité. Ces niveaux standardisés permettent de calculer les indicateurs nationaux ou de travailler sur des approches fonctionnelles, mais répondent parfois mal à certaines problématiques,  notamment patrimoniales ou hydromorphologiques (LABAT et al. in prep.).

Depuis les débuts d’Aquabio, nous nous sommes engagés dans l’acquisition de compétences taxonomiques sur tous les groupes d’invertébrés aquatiques, y compris leurs imagos terrestres.

Depuis 2016, nous pouvons identifier tous les groupes d’invertébrés aussi précisément que la littérature le permet, y compris des groupes très peu étudiés comme les Hydracariens ou les Diptères (probablement les 2 groupes les plus diversifiés dans les écosystèmes aquatiques, et qui peuvent apporter un grand nombre d’informations sur le fonctionnement de ces écosystèmes).

Aquabio contribue ainsi à la connaissance de groupes faunistiques souvent peu étudiés. De nombreux inventaires bénévoles ou études reposant sur ces compétences ont à ce jour fait l’objet de publications dans des revues scientifiques nationales ou internationales.

Notre premier article signalait la redécouverte en France de l’Ephéméroptère Neoephemera maxima Joly, présent uniquement sur la Leyre (FONTAN et al, 1999). Depuis, 15 autres articles ont paru, dont 4 en 2019 : (1) sur les invertébrés aquatiques de Hong Kong (LABAT 2019a) , (2) sur les Hétéroptères aquatiques d’Aragon avec l’association ZICRONA (ELDER et al., 2019),  (3) un inventaire des coléoptères aquatiques de la rivière Dordogne accompagnée d’une analyse de la répartition nationale et des exigences écologiques de quelques espèces (LABAT, 2019a), et enfin (4) grâce à notre méthode d’évaluation des plans d’eau BECOME, dix nouvelles localités d’un Trichoptère rarissime, Tricholeiochiton fagesii Guinard, avec nos collègues de l’ENGEES et du LIEC (LABAT et al., 2019).

  • Elder J.-F., Tanco J., Philippe Loncle, Moulet P. & Labat F., 2019. – Contribution à la connaissance des hétéroptères aquatiques et  semi-aquatiques de la Communauté autonome d’Aragon, Espagne   (Insecta, Heteroptera, Gerromorpha et Nepomorpha). Boletín de la Sociedad Entomológica Aragonesa, 65 : 296‑300.
  • Fontan B., Brulin M. & Masselot G., 1999. – Redécouverte de Neopephemera maxima (Joly, 1870) pour la France [Ephemeroptera : Neoephemeridae]. Ephemera, 1 (1) : 31‑34.

  • Labat F., 2019a. – Note sur les invertébrés aquatiques récoltés dans 4 cours d’eau de Hong Kong. Arvernsis, 87‑88 : 3‑31.
  •  –––., 2019b. – Le macrobenthos du bassin de la Dordogne. 5ème note : la rivière Dordogne, répartition des Coléoptères aquatiques [Coleoptera] - précisions sur la répartition nationale de quelques espèces. Bulletin de la Société Linnéenne de Bordeaux, 154 (3/4) : 299‑313.
  • Labat F., Auzeric E., Courte M., Fernandez N., Gaillard D., Grac C., Lambert J., Meyer A., Moreau A., Poujardieu B. & Tarozzi N., 2019. – Nouvelles localités de Tricholeiochiton fagesii (Guinard, 1879) en France [Trichoptera, Hydroptilidae]. Ephemera, 20 (2) : 107‑112.
  • Labat F., Gréaume C., Santos L. & Zeiller R., in prep. – Dam impact in a sandy river :  limits of standardized methods and interest of Chironomid communities.

  • Labat F., 2017. – Note sur l’identification rapide des individus immatures et matures de Naucoris maculatus Fabricius, 1798 et d’Ilyocoris cimicoides (Linnaeus, 1758) (Hemiptera, Naucoridae). Bulletin de la Société Linnéenne de Bordeaux, 45 (4) : 440‑442.

    Les 16 publications parues sont disponibles sur demande : contact@aquabio-conseil.com.

Identifier rapidement et à faible coût les espèces présentes dans un simple échantillon d’eau ou de sédiment en se passant de loupe ou microscope : telle est la promesse de l’ADN environnemental (ADNe), dont les développements récents annoncent une révolution dans le domaine de l’hydrobiologie. Le metabarcoding génétique a notamment supplanté les analyses morphologiques de diatomées en Angleterre depuis 2018 et y sera aussi utilisé pour la caractérisation de l’ichtyofaune des plans d’eau.


Les promesses de l’ADNe sont nombreuses : meilleure réactivité, faible coût, identification taxonomique plus précise et non invasive, plus grande intégration spatiale et temporelle. Ces méthodes pourraient permettre de mieux détecter des espèces rares ou invasives, d’analyser des milieux ou des organismes échappant à la méthode morphologique ou d’élaborer des indicateurs de fonctions métaboliques ou écologiques.

Cependant l’ADNe souffre de certains biais qui freinent son émergence : contaminations, faux positifs, hétérogénéité entre les méthodes des différents laboratoires et absence de maîtrise des limites de détection et de la reproductibilité.

D’autres facteurs tels que le manque de connaissance sur le devenir de l’ADN dans l’eau ou sur les facteurs de contrôles biologiques et environnementaux, l’absence de donnée d’abondance ou de biomasse et les lacunes des banque de donnée génétiques sont également des freins à l’implémentation de l’ADNe. Il résulte que les différents acteurs de la qualité de l’eau ont encore besoin de gagner en expertise sur cette technologie aux changements fréquents et rapides pour permettre son intégration dans la législation.

Au travers de partenariats avec l’INRAE, Spygen ou ID Gene, Aquabio participe à l’émergence des analyses hydrobiologiques de demain. Nous sommes convaincus que l’expertise taxonomique est indissociable de la biologie moléculaire et de la bio-informatique pour réunir ADNe et bioindication de qualité. Nous nous sommes engagés dès 2016 au côté des organismes de recherche, administrations et gestionnaires :

2016 -2017 : Projet AFB/INRA Bioindication diatomées : comparaison microscopie / barcoding ADN.

  • 2017 - 2020 : Réseau européen DNAqua-Net sur la mise en œuvre de méthodes de bioindication génétique dans la Directive Cadre sur l'Eau (DCE).

  • 2017 : Séminaire AFB sur l’ADN environnemental.

  • 2019 : Programme SYNAQUA - Séminaire de réflexion sur le déploiement des outils ADN pour la bio-indication.

  • 2019 : AFNOR - journée technique "Les outils ADNe appliqués à la surveillance de l’état et de la biodiversité des milieux aquatiques".

  • 2020 :   Formation métabarcoding des diatomées avec l’INRAe. Ateliers DNAqua-Net/ECOSTAT pour l’implémentation de l’ADNe.

  • 2021 : Projet NanoDiat en partenariat avec l’INRAe pour mettre au point une nouvelle génération technologique du barcoding des diatomées.

Aquabio est également impliqué dans la normalisation de l’ADNe en tant qu’expert technique du working group 28 sur l’ADNe au sein du Comité Européen de Normalisation et en tant que membre du la commission AFNOR T95F.

Notre investissement se poursuit avec le projet NanoDiat de 2021 à 2023. Ce projet porté par Aquabio, en partenariat avec l'INRAe, vise à développer une identification des diatomées basée sur le métabarcoding au moyen d’une nouvelle génération de séquenceurs d’ADN.

Pour en savoir plus :


Mais qui sont ces renouées asiatiques dont on entend souvent parler ? Que faire face à leur colonisation folle ? Naturalisée en Europe dans une grande diversité de milieux humides, les renouées asiatiques sont des plantes invasives aux capacités reproductives exceptionnelles et aux impacts majeurs sur la biodiversité, leur progression se faisant au détriment de la flore locale.

 Alors que l’on pourrait penser que tout a été dit et écrit sur ces fameuses renouées asiatiques, l'Institut national de recherche en sciences et technologies pour l'environnement et l'agriculture (IRSTEA) a choisi de leur consacrer un numéro spécial dans sa revue Science Eaux et Territoires du mois de juin 2019.

Aquabio apporte sa contribution à travers différentes synthèses sur des travaux entamés depuis plusieurs années touchant à la gestion de ces plantes en bord de rivière :

  • une définition du stade invasif pour comprendre la progression des renouées et fixer des objectifs stratégiques de gestion ;

  • le déterrage précoce pour ralentir les fronts de colonisation ;

  • les traitements mécaniques pour traiter les terres envahies ;

  • les risques de dissémination de ces plantes via la filière de compostage.

 Découvrez ce numéro complet de Science Eaux et Territoires par ici !

Le site Système d’évaluation de l’état des eaux (SEEE)  est le nouvel outil d'évaluation de l’état des eaux de surface et des eaux souterraines. Il permet de calculer les différents indicateurs de qualité dont l’Indice Invertébrés Multi-Métrique I2M2 basé sur le compartiment invertébrés benthiques et qui remplace l’IBG-DCE (ou équivalent IBG) pour l’évaluation de l’état biologique des cours d’eau depuis l'arrêté du 27 juillet 2018.

Les peuplements de macro-invertébrés benthiques, qui colonisent la surface et les premiers centimètres des sédiments immergés de la rivière, intègrent dans leur structure toute modification, même temporaire, de leur environnement (perturbation, physico-chimique ou biologique d’origine naturelle ou anthropique).

L’I2M2 est sensible à 17 familles de pression en lien avec la qualité de l’eau (nutriments, micropolluants…) ou la dégradation des habitats (altération de la ripisylve, urbanisation…). Compatible avec les prescriptions de la Directive Cadre sur l'Eau, il prend en compte la typologie des cours d’eau, intègre le calcul d'un écart à un état de référence et est exprimé en EQR (Ecological quality ratio) de 1 (peuplement conforme à la référence) à 0 (peuplement complètement perturbé).

Il est constitué de métriques élémentaires intégrant la notion de polluo-sensibilité (ASPT), de traits fonctionnels (fréquences en taxons ovovivipares et polyvoltins) ou décrivant la richesse taxonomique ou la structure du peuplement (indice de diversité de Shannon).Ces métriques sont également exprimées en EQR (de 0 à 1). Chacune de ces métriques réagit à au moins 6 pressions différentes, ce qui permet à l’indice de réagir efficacement aux effets cocktail, mais qui peut rendre difficile l’identification des causes d’altération de l’état écologique.

Parallèlement à l’I2M2, un outil diagnostic, basé sur les traits biologiques, a donc été développé. Il permet une identification des pressions anthropiques les plus probables, présentées sous forme de deux diagrammes radar synthétisant les pressions probables sur la qualité de l’eau et l’habitat. Ces diagrammes ont un caractère informatif, les probabilités d’impact ne constituant pas des preuves irréfutables de l’effet significatif d'un type de pression.  Ils donnent des indications sur la probabilité qu'un type de pression soit susceptible d’avoir un effet significatif sur les communautés d'invertébrés aquatiques.

Lors de la validation de l’I2M2, il a été démontré que l’indice utilisé jusqu’à 2018 (IBG-DCE ou équivalent IBG) permettait de discriminer 65% des sites dégradés par les activités anthropiques, contre 82% pour l’I2M2 (Mondy et al., 2012).

Exemple



Les scores des métriques de l’I2M2 indiquent un milieu en état moyen 


L’outil diagnostic permet d’émettre des hypothèses quant à la nature et l’origine des perturbations. Elles peuvent ainsi s’expliquer par la présence de pesticides et de nitrates, combinés à une anthropisation du bassin versant et à des risques de colmatage.


Comme l'ensemble des outils basés sur les bio-indicateurs, ces éléments d'aide à l'analyse des peuplements et au diagnostic écologique ne peuvent remplacer l'expertise d’un hydroécologue.

Pour compléter les élèments du SEEE, nous vous proposons de nouvelles valeurs guides et des niveaux de confiance associés - ainsi qu'une explication synthétique des 2 outils - pour fiabiliser vos interprétations. Ces nouvelles valeurs guides sont issues d'une analyse statistique portant sur 15975 essais réalisés dans (presque) toute la France par AQUABIO, et peuvent être utilisées en attendant la prochaine version de l'outil diagnostic. 

Pour aller plus loin :

- Labat F., 2021. – Proposition de nouvelles valeurs guides provisoires et niveaux de confiance associés pour l’interprétation de l’outil diagnostique invertébrés. 

Usseglio-Polatera., Larras F. & Coulaud R., 2016. – Bioévaluation des cours d’eau peu profonds basée sur le compartiment des macroinvertébrés benthiques : I2M2 et outil diagnostique - Livret-Guide. LIEC CNRS UMR 7360, 57 p.

Mondy C. P., Villeneuve B., Archaimbault V. & Usseglio-Polatera P., 2012. – A new macroinvertebrate-based multimetric index (I2M2) to evaluate ecological quality of French wadeable streams fulfilling the WFD demands: A taxonomical and trait approach. Ecological Indicators18 : 452‑467 doi : 10.1016/j.ecolind.2011.12.013.

Mondy C. P. & Usseglio-Polatera P., 2013. – Using conditional tree forests and life history traits to assess specific risks of stream degradation under multiple pressure scenario. Science of The Total Environment461‑462 : 750‑760 doi : 10.1016/j.scitotenv.2013.05.072.

- Alric B., Dézerald O., Meyer A., Billoir E., Coulaud R., Larras F., Mondy C. P. & Usseglio-Polatera P., 2021. – How diatom-, invertebrate- and fish-based diagnostic tools can support the ecological assessment of rivers in a multi-pressure context: Temporal trends over the past two decades in France. Science of The Total Environment762 : 143915 doi : 10.1016/j.scitotenv.2020.143915.





Une exigence de la Directive Cadre Européenne

Une directive cadre européenne de 2008 (modifiée en 2013) établit des normes de qualité environnementale (NQE) pour la surveillance des polluants prioritaires dans les milieux aquatiques. Il s’agit de rechercher les polluants bioaccumulés dans les organismes aquatiques (poissons et invertébrés).

Deux approches peuvent être utilisées :

  • les approches passives s'appuient sur le prélèvement ou la collecte d’organismes autochtones sur la station de mesure. Elle permettent de vérifier la conformité des biotes prélevés vis-à-vis de NQE (Normes de Qualité Environnementales) applicables dans cette matrice et d’évaluer un risque envers les prédateurs supérieurs et/ou l’Homme par l’ingestion de proies/produits de la pêche contaminés

  • les approches actives reposent sur la transplantation, par encagement, d’organismes provenant d’une population source de référence. Elles permettent d’améliorer la comparabilité des résultats et de fiabiliser leur interprétation en termes de tendances.

La France a décidé de suivre les deux approches : collecte de chair de poisson pour l’approche passive, et encagement de gammares pour l’approche active.

Une méthode issue de la recherche

La méthode d’encagement de gammares est issue de 10 années de recherche d’IRSTEA. Elle est développée par la société BIOMAE (Spinoff du laboratoire d’écotoxicologie d’IRSTEA), et a fait l’objet de tests à grande échelle en partenariat avec Aquabio qui a pu apporter son expérience de terrain. La méthode, en cours de normalisation, prévoit plusieurs étapes :












Figure 1 : Du prélèvement des gammares jusqu’à l’exposition in situ dans les cours d’eau (Biomae)

  1. Prélèvement de gammares dans une station de référence ou une population source : BIOMAE possède une ancienne cressonnière dans laquelle il assure l’élevage d’une population homogène. Deux espèces peuvent être utilisées : Gammarus pulex et Gammarus fossarum.

  2. Stabulation et calibration en laboratoire. Les organismes sont maintenus pendant 7 jours dans des conditions contrôlées pour la température, la conductivité, l’oxygène, l’alimentation et photopériode. Puis une sélection des individus est opéré pour obtenir des mâles d’une taille et d’un poids homogène.

  3. Encagement pendant 21 jours dans le milieu. Les individus calibrés sont introduits dans des cages ajourées permettant les échanges avec le milieu, puis acheminés sur la station de mesure dans des conditions ambiantes contrôlées (température, oxygène dissous). Ils sont déposés dans une zone profonde et lotique, pendant 21 jours.
    A la fin de la durée d’exposition, ils sont réacheminés vers le laboratoire en les maintenant dans l’eau issue de la rivière.

  4. Conditionnement avant analyses. Au laboratoire, les individus morts ou moribonds sont comptabilisés et retirés. Les gammares survivants sont congelés et envoyés au laboratoire d’analyse pour recherche des contaminants métalliques et organiques.

    Les concentrations biodisponibles brutes des 250 molécules obtenues peuvent ensuite être interprétées en fonction du niveau de contamination par rapport à un référentiel Irstea / Biomae construit au niveau français ou du niveau de contamination par rapport aux NQE fixées par l’Union Européenne.

Une méthode aux applications multiples

Le même bioessai peut également être utilisé, au-delà de la DCE, pour évaluer la biotoxicité dans le cadre de suivi en milieu naturel : amont-aval rejet industriel , amont-aval déversoir d’orages, avant-après une interaction sur le milieu naturel (lâcher de barrage, travaux, etc.).
D'autres bioessais sont également pratiqués par Biomae pour évaluer le niveau de toxicité de l’ensemble des micropolluants présents dans le milieu récepteur par implémentation (alimentation, neurotoxicité, reprotoxicité et perturbation endocrine).


Conseil d'expert
La bioaccumulation est l'absorption de substances chimiques, présentes dans l'environnement, et leur concentration dans certains tissus par les organismes. La biodisponibilité désigne la fraction d'une substance ayant la possibilité d'être absorbée et d'être utilisée par le métabolisme d'un organisme vivant.
 

Pour aller plus loin...
- Téléchargez la Note technique du 26 décembre 2017 relative à la mise en œuvre du suivi des substances de l’état chimique des eaux de surface dans le biote dans le cadre de la directive cadre sur l’eau conformément à la directive 2013/39/UE du Parlement européen et du Conseil du 12 août 2013
- Site internet BIOMAE


Contacts
Laurent Viviani (Co-fondateur Biomae) - laurent.viviani@biomae.fr
Bruno Fontan (Directeur Technique d'Aquabio et membre commission AFNOR T95E Biosurveillance de l'environnement ) - bruno.fontan@aquabio-conseil.com



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