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Méthodes de bioindication par les macroinvertébrés à l’international
Cette étude se base sur les méthodes de bioindication par les macroinvertébrés car ils font partie des éléments de qualité biologique retenus en priorité pour la classification des Masses d’eau dans le cadre DCE au sein du compartiment biologique. En effet, « La règle d’agrégation des éléments de qualité pertinents pour le type de masse d’eau considéré, dans la classification de l’état écologique, est celle du principe de l’élément de qualité déclassant. » Ainsi, le rôle des éléments de qualité biologiques dans la classification de l’état écologique est prépondérant (Annexe 1).
Rappels : intérêts et signification des indices biologiques
Le recours à des indices hydrobiologiques pour évaluer la qualité d’un milieu aquatique se justifie par une nécessaire vision synthétique et exhaustive, à travers un compartiment intégrateur du système (Lemoalle, et al., 2001) (Genin, et al., 2003). On peut considérer que les performances d’un indice dépendent principalement (Haury, et al., 2006) :
– De sa sensibilité à montrer des variations .
– De sa réaction aux facteurs environnementaux qu’il subit et de la nature des relations entre pressions et réponses .
– De sa représentativité dans un hydroécosystème .
– Des modalités méthodologiques et interprétatives de son étude.
Les organismes et communautés benthiques se révèlent être particulièrement adaptés pour l’évaluation de l’état des écosystèmes dans lesquels ils se développent ((Gray, et al., 1982); (Pearson, et al., 1978); (Warwick, 1986); (Fano, et al., 2003)) :
1. Leur mobilité limitée les empêchant de fuir les perturbations leur permet de donner une illustration fiable des conditions du site où ils se sont développés et où ils ont été récoltés, contrairement aux poissons et autres espèces mobiles .
2. Les peuplements se composant de multiples espèces, ayant des sensibilités spécifiques et des réponses différentes aux perturbations, leur structure reflète directement le stress subit pas les organismes. Cette propriété permet de constituer des groupes fonctionnels caractéristiques des niveaux de perturbation .
3. Enfin les organismes benthiques ayant une durée de vie assez courte, les effets d’une pollution ponctuelle disparaissent d’une année sur l’autre. Cette durée de vie reste cependant suffisamment longue pour que les effets des perturbations cumulées sur une saison puissent être observés. Dans le choix d’une méthode pour un indice biologique donné, il faut également prendre en compte la complexité des systèmes aquatiques et leurs nombreux liens à différentes échelles. En d’autres termes, pour ce qui nous intéresse ici, les compartiments biologiques dépendent les uns des autres selon des processus multiples plus ou moins directs. Ceci implique que les résultats de leur étude ne peuvent pas être indépendants (Chauvin, et al., 2008).
À l’heure actuelle, la plupart des réseaux de mesure de la qualité des eaux superficielles en Europe reposent sur des indices de structure et de diversité des peuplements aquatiques (Boon, et al., 2000).
Depuis une trentaine d’années les outils de bioévaluation utilisant la structure et le fonctionnement des assemblages d’organismes aquatiques se sont développés dans quatre directions principales (Doledec, 2009) :
– (i) l’adaptation des méthodes indicielles et leur normalisation en lien avec les préconisations de la DCE.
– (ii) les outils prédictifs sur la base de méthodes d’analyses multivariées intégrant l’ensemble de la composition faunistique.
– (iii) les méthodes multimétriques dépassant l’aspect taxonomique et combinant des critères de tolérance ou de préférence des organismes (métriques), et enfin (iv) les méthodes basées sur les traits biologiques.
Méthodes basées sur les traits biologiques
Ces méthodes sont basées sur les traits biologiques des espèces tels que le type et le mode de nourriture, la taille corporelle et la capacité de dispersion afin « d’avoir une approche fonctionnelle de la structure des communautés reposant sur la théorie du River Habitat Templet » (Townsend, et al., 1994). A la différence de la présence/absence des espèces qui est fortement influencée par les gradients écologiques naturels (géographiques ou longitudinaux), les traits biologiques varient eux en fonction des impacts humains de manière prévisible sur de larges échelles géographiques. Les étapes du développement d’un tel outil reposent sur (i) la quantification des traits biologiques, (ii) la description du comportement des traits biologiques en situation de référence et (iii) en situations diversement perturbées (Doledec, 2009). Cette méthode nécessite obligatoirement une base de données conséquente sur les connaissances biologiques et écologiques des populations étudiées à l’échelle européenne.
L’exploitation de situations de référence a permis de montrer :
– la stabilité de la composition en traits biologiques sur des sites non altérés à l’échelon régional (Archaimbault, et al.,. 2005 ), national (Charvet, et al., 2000) et européen (Statzner, et al., 2004).
– la stabilité des structures en traits biologiques pour différentes résolutions taxonomiques (Dolédec, et al., 2000) avec le choix du genre comme niveau nécessaire et suffisant.
– que l’effort d’échantillonnage à consentir n’est pas supérieur à celui des diagnostics habituels, en particulier en grands cours d’eau (Bady, et al., 2005).
L’exploitation de situations perturbées pour examiner la fiabilité des diagnostics souligne la capacité des traits biologiques pour :
– discriminer significativement l’amont et l’aval d’un effluent polluant (Charvet, et al., 1998).
– décrire une discontinuité environnementale associée à des impacts anthropiques multiples en grand fleuve et montrer la meilleure stabilité de la réponse au niveau géographique pour des sites peu impactés par rapport à un diagnostic traditionnel basé sur l’écologie des taxons (Doledec, et al., 1999).
– séparer les effets des variations naturelles de celles des variations anthropiques sur le longitudinal d’un grand cours d’eau (Usseglio‐Polatera, et al., 2002).
Méthodes de bioindication par les macroinvertébrés en France
En France, de nombreux indices ont été normalisés afin de définir un état écologique des cours d’eau en correspondance avec la classification de la DCE. L’Indice Biologique Global Normalisé en fait partie (IBGN).
Il est dérivé du Trent Biotic Index (TBI) développé par l’anglais (Woodiwiss, 1960). Ce sont toutes deux des méthodes basées sur la collecte des macroinvertébrés dans les différents habitats d’une rivière. L’estimation de la qualité de l’eau par les méthodes issues du TBI est obtenue grâce à une note finale déterminée à l’aide d’une grille basée sur un système à deux entrées (ex : grille IBGN), incluant la richesse taxonomique de la station étudiée et le taxon le plus polluo-sensible (Beauger, et al., 2014).
La réglementation de la DCE en France influence en grande partie l’utilisation de cet indice. Pour autant, plusieurs biais scientifiques ont été soulevés suite à son utilisation sur divers cours d’eau. Ainsi, l’utilisation de ces indices biotiques réduit la qualité environnementale des rivières à une note, ce qui conduit à une perte d’information et introduit un biais dans l’évaluation biologique et écologique (Doledec, et al., 1999). En effet, combiner la richesse avec le taxon le plus polluo-sensible pour les cours d’eau de plaine introduit un second biais. La présence majoritaire de taxons polluo-tolérants ne signifie pas forcément une dégradation du milieu, mais peut simplement traduire la classique évolution amont-aval (position sur le continuum de (Vannote, et al., 1980) qui conditionne la présence d’une faune adaptée aux zones de plaine (régime détritivore, faible vitesse, température plus élevée, etc.) (Beauger, et al., 2014). De plus, la précision du diagnostic peut être entachée d’erreur suivant l’échelle spatiale considérée et le type d’indice utilisé. Par exemple, une étude inter-agences (Grebe, 1991) menée à l’échelon français sur près de 600 stations à la fin des années 1980, montre que l’amplitude des variations de la réponse de l’IBGN dans les différentes classes de qualité physico-chimique de l’eau est relativement importante (Figure 4A) et en partie liée à la situation longitudinale des stations (Figure 4B).
Perspectives de l’étude
Cette synthèse bibliographe n’est pas exhaustive et ne traite pas de l’ensemble des sujets annexes à l’évaluation d’une restauration écologique outre le fait de parler exclusivement du compartiment biologique par les méthodes de bioindication des macroinvertébrés.
Ainsi, la composante temporelle doit être prise en compte et adaptée aux compartiments fonctionnels étudiés afin d’intégrer les temps de retour à un état stabilisé (calibrage naturel du lit mineur suite aux premières crues morphogènes, temps de recolonisation par la biologie, …) et la variabilité naturelle de l’écosystème. En d’autres termes, la fréquence des suivis dépendra de ce qu’on cherche à connaitre : hydromorphologie, poissons, macroinvertébrés, … (Navarro, et al., Septembre 2012).
Les réponses biologiques et hydromorphologiques après restaurations écologiques varient énormément et ne sont pas forcément symétriques aux trajectoires de dégradation. Nombre d’entre elles ont été recensées dans la littérature scientifique de ces dernières années. Ces trajectoires sont extrêmement variées, tant pour le compartiment hydromorphologique que pour le compartiment écologique (Figure 6) (Navarro, et al., Septembre 2012).
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Table des matières
Introduction
I. Etat de l’art
1.1 Matériels et méthodes
1.2 Concepts de base
1.2.1 Restauration écologique
1.2.2 Indicateurs biologiques
1.2.3 Notion de référence
1.3 Méthodes de bioindication par les macroinvertébrés à l’international
1.3.1 Rappels : intérêts et signification des indices biologiques
1.1.1 Méthodes indicielles
1.1.2 Méthodes multivariées
1.1.3 Méthodes multimétriques
1.1.4 Méthodes basées sur les traits biologiques
1.1.5 Méthodes fonctionnelles
1.2 Méthodes de bioindication par les macroinvertébrés en France
1.2.1 Indice Biologique Global Normalisé
1.2.2 Indice2Multimétrique2 (I2M2)
Synthèse de l’état de l’art
Perspectives de l’étude
Conclusion
Bibliographie
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