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29/01/2013

Les poissons et la qualité des cours d'eau

Brochet.jpgLes poissons et la qualité des cours d'eau douce

 

par André Guyard

Professeur honoraire d'Hydrobiologie et d'Hydroécologie de l'Université de Franche-Comté

 

 

INTRODUCTION


Dans les conditions naturelles, les caractéristiques écologiques et biologiques d'un écosystème co-évoluent dans l'espace et dans le temps. Tout système aquatique possède une structure dont les modifications s'inscrivent dans une évolution qui n'est guère perceptible à l'échelle d'une vie humaine. C'est ainsi que l'étude des cours d'eau a permis de mettre en évidence une structure longitudinale d'amont en aval. En ce qui concerne les systèmes d'eau courante d'Europe, les conceptions d'Huet puis d'Illies ont été affinées par la mise en évidence par Verneaux d'une succession de dix groupements socio-écologiques d'espèces ou biocénotypes dont sept comportent des Poissons, les premiers groupements en amont (zone non piscicole d'Huet) correspondant au crénon d'Illies (fig. 1).

Poissons_Amplitude_typologique-450.jpg

Chaque espèce est caractérisée par son preferendum, son degré d'euryécie et sa polluosensibilité (Tableaux 1 et 2). Ainsi, les espèces sténoèces seront caractéristiques d'un niveau typologique particulier, d'autres plus euryèces présenteront une amplitude écologique chevauchant plusieurs biocénotypes avec un preferendum pour l'un d'eux.


Tableau 1 : Répertoire des espèces et caractères écologiques généraux

Répertoire-des-espèces.jpg

 

Tableau 2 : Typologie potentielle des peuplements ichtyologiques des cours d'eau

Tableau-2-typologie-peuplements-poissons-450.jpg
(1) : les indications d'abondance sont relatives à chaque espèce ; cette abondance spécifique est fonction du coefficient intrinsèque d'accroissement des populations ou capacité d'expansion d'une espèce dans des conditions écologiques optimales (r).
(*) zones estuariennes exclues
(a) : indication socio-écologiques : espèces d'ordre, d'alliance ou de sous-alliance
(4,5) : indices de sensibilité générale à la dégradation du milieu.

 
Les Poissons sont des consommateurs primaires ou secondaires qui constituent le niveau supérieur de l'édifice trophique des eaux douces. L'étude du peuplement ichtyologique permet d'avoir une vision synthétique du réseau trophique puisque les poissons, ultime étape de la chaîne alimentaire, intègrent le bilan des relations trophiques du milieu aquatique.


I. LE PEUPLEMENT ICHTYOLOGIQUE INTÉGRATEUR DU NIVEAU TYPOLOGIQUE


Les peuplements ichtyologiques présentent une variété spécifique et une abondance qui sont fonction de la qualité des milieux aquatiques. Des systèmes oligotrophes seront pauvres en poissons. Il en est de même des systèmes dégradés ou pollués mais pour d'autres raisons : homogénéisation de l'habitat par redressement de cours d'eau, disparition de ressources par pollution, effluents néfastes ou toxiques… En revanche, un milieu dont les caractéristiques sont favorables : mosaïque d'habitats variée, apports trophiques divers, peut héberger un peuplement abondant en individus et riche en espèces.


Cependant les poissons, organismes les plus complexes du point de vue morphologique et physiologique  de la faune strictement aquatique, sont susceptibles de résister à des conditions écologiques défavorables. Certaines espèces comme le Gardon, le Chevesne ou la Truite sont capables de survie prolongée dans des eaux fortement contaminées par une charge organique si d'autres facteurs comme la température, l'écoulement de l'eau, l'oxygène dissous permettent aux individus d'exercer des réactions compensatoires au sein de leur spectres écologiques.


De sorte qu'il est nécessaire de considérer non pas le comportement de quelques individus ni même celui d'une espèce mais le peuplement ichtyologique dans son ensemble si l'on veut mettre en évidence les relations qui existent entre le type écologique du site considéré et son peuplement électif.
Ainsi, le peuplement ichtyologique représente une expression synthétique non particulièrement sensible mais évidente de l'état de santé d'un système d'eau courante. En particulier, la richesse spécifique d'un peuplement constitue une indication essentielle pour permettre d'apprécier la qualité d'un site relativement à son type écologique. Pratiquement, il convient d'établir dans quelle mesure un peuplement donné correspond ou diffère au peuplement qui devrait normalement coloniser le site considéré.


II. QUALITÉ BIOGÈNE D'UN MILIEU ET PEUPLEMENT ICHTYOLOGIQUE


Un site apte au maintien d'un peuplement doit présenter dans toutes ses composantes morphologiques (lit, berges), physico-chimiques (qualités de l'eau et du substrat) et dynamiques (courant), des caractéristiques permettant de satisfaire aux exigences de nutrition, de reproduction, d'abri et de circulation des espèces du peuplement. Ces aptitudes s'exercent à une échelle en rapport avec la taille des organismes : de quelques mm pour les petits invertébrés à plus de 1000 km pour les poissons migrateurs.


Ainsi les caractéristiques essentielles d'un site aquatique reposent sur les deux composantes majeures : le substrat et la masse d'eau, éléments susceptibles d'être fortement dégradés par les activités humaines, soit par pollution de l'eau et des sédiments, soit par modification de l'habitat (redressements, recalibrages, barrages, navigation), etc.…).


Les divers paramètres qui conditionnent le développement des organismes aquatiques peuvent être réunis dans trois groupes de composantes : thermiques, morpho-dynamiques et trophiques. Une catégorie supplémentaire est constituée par les composés toxiques ou inhibiteurs qui perturbent les processus biochimiques de transformation de la matière (rejets industriels, détergents et pesticides).


III. INFLUENCE DE LA DÉGRADATION DU SITE SUR LE PEUPLEMENT ICHTYOLOGIQUE


La dégradation du milieu se traduit au niveau des organismes consommateurs par des modifications (proportions relatives des espèces) puis des simplifications (disparitions successives d'espèces) du peuplement initial.


Cependant, les espèces réagiront différemment à la dégradation selon leur position typologique et leur gamme de tolérance.


Trois principes fondamentaux gouvernent la réaction des organismes à la dégradation du milieu :


- correspondance entre tolérance et position typologique des espèces. Une espèce est d'autant plus tolérante que son préférendum typologique est distal (proche de B9) et que son amplitude typologique est forte.

- compensations inter paramétriques. Des phénomènes de compensation s'exercent au sein de complexes de facteurs dont la dynamique conduit à définir la loi de tolérance de Shelford : lorsqu'une espèce est située dans son preferendum écologique, elle est capable de résister à des changements défavorables d'un ou de quelques paramètres. Réciproquement, lorsque la même espèce vit dans un milieu dont de nombreux paramètres sont à la limite de tolérance, elle est susceptible de disparaître à l'occasion d'une dégradation relativement faible. Ainsi une espèce se comporte comme euryèce au centre de son preferendum et sténoèce à la périphérie de son aire de répartition.


- sensibilités inégales des espèces au sein d'un même groupement écologique. Les espèces d'un même biocénotype peuvent montrer des polluosensibilités différentes dues aux modalités de la fraye, aux types de pontes, à l'habitat, aux exigences trophiques…, les plus sensibles étant celles qui disparaissent les premières en cas de dégradation du milieu.


IV. DÉTERMINATION DES NIVEAUX TYPOLOGIQUES THÉORIQUES À PARTIR DES DONNÉES MÉSOLOGIQUES


Les études de Verneaux permettent de déterminer à partir de données mésologiques le niveau typologique théorique auquel correspondent ces données. Les données les plus importantes étant la pente et la largeur du lit (règle des pentes d'Huet), le débit et la température.


Après exclusion des paramètres associés aux stations polluées et après réductions de paramètres redondants, Verneaux a conservé trois facteurs synthétiques expliquant 50 % de la variance d'un système d'eau courante.


Il s'agit :


- d'un facteur thermique : la température maximale moyenne en °C du mois le plus chaud

Facteur thermique.jpg


- d'un facteur géotrophique intégrant le phénomène général de succession :

facteur géotrophique.jpg

produit de la distance aux sources d0 en kilomètres par la dureté totale D en mg/l ;


- d'un coefficient de similitude hydraulique, résultante de trois composantes morphodynamiques, présentant une signification typologique plus nette que le débit, afin que la température se confirme comme étant le facteur essentiel de la succession typologique.

Ce coefficient est :

similitude hydraulique.jpg

rapport de la section mouillée Sm à l'étiage en m2 au produit de la pente P en ‰ par le carré de la largeur l du lit en m2.


Les variations des trois facteurs synthétiques sont exprimées par les équations suivantes qui correspondent aux régressions (une fonction linéaire et deux fonctions exponentielles) :Equations.jpg

Ces données permettent de déterminer le type écologique théorique T ou potentiel typologique :

type écologique.jpgdans lequel chaque facteur est affecté d'un coefficient d'intervention correspondant au pourcentage de sa contribution relative au plan F1F2 d'une analyse factorielle des correspondances.


V. REPÉRAGE DES APPARTENANCES TYPOLOGIQUES À PARTIR DES PEUPLEMENTS ICHTYOLOGIQUES


Réciproquement, le principe d'analogie permet de déterminer à quel niveau typologique appartient un peuplement ichtyologique.


La structure longitudinale d'un cours d'eau peut être figurée par un axe le long duquel se répartissent les groupements socio-écologiques. Un organigramme (figure 2) dû à Verneaux permet de déterminer pratiquement l'appartenance d'un peuplement ichtyologique à un niveau typologique en fonction du classement socio-écologique des espèces et de leur richesse spécifique.

Poissons_groupements_socioecologiques-450.jpg


CONCLUSION


Une discordance entre les appartenances typologiques théoriques (formule) et ichtyologique (organigramme) peut être imputable à différentes conditions perturbant les peuplements aquatiques électifs du niveau typologique considéré :


- conditions historiques : biogéographie, paléogéologiques ;
- conditions écologiques : géomorphologie, climat, température ;
- conditions mésologiques anormales : pollution, altération des habitats.


Ainsi, la confrontation des appartenances typologiques théorique (potentielle) et ichtyologique (actuelle) constitue une base utile pour la pratique d'une économie rationnelle des ressources aquatiques, en particulier pour la définition d'objectifs et de critères de qualité des eaux courantes et pour l'aménagement piscicole des cours d'eaux.

 

Sources :

Guyard A. (1997). - Cours d'hydrobiologie DESS Eaux continentales, pollution et aménagement, Université de Franche-Comté.

 

Verneaux J. et al (1973-1997). - Différentes publications du laboratoire d'Hydrobiologie et d'Hydroécologie de l'Université de Franche-Comté.

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