Apport d’insectes d’origine aquatique dans les agroécosystèmes : état des lieux et perspectives en agroécologie



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Article dans STOTEN

Depuis son apparition il y a environ 12000 ans lors du Néolithique, l’agriculture a subi un long mais fabuleux processus d’amélioration : développement de nouveaux outils et mécanisation, spécialisation des cultures, fertilisation et lutte contre les ravageurs et maladies, et plus récemment une percée des nouvelles technologies. Grâce à ces évolutions, l’agriculture a pu soutenir une croissance démographique exponentielle de la population humaine, passant de 5 millions d’habitants durant le Néolithique à environ 7 milliards aujourd’hui. Mais à quel prix ! On le sait aujourd’hui, l’agriculture est responsable d’un ensemble de dégradations sur l’environnement qui mettent en péril son fonctionnement : érosion des sols, pollution des sols et des rivières, perte de biodiversité, etc. Aussi aujourd’hui, une très large majorité de la communauté scientifique encourage à changer de modèle agricole et à adopter une démarche agroécologique. Cette démarche a pour ambition de réconcilier production agricole et nature. Elle propose de s’appuyer de façon plus intensive sur les processus écologiques naturels tout en conservant le même objectif de nourrir l’humanité. Pour cela, il convient de considérer les milieux agricoles, où agroécosystèmes, comme imbriqués dans une matrice paysagère, où milieux naturels et cultivés échangent de la matière, de l’énergie ou des organismes vivants. Parmi ces derniers, certains sont susceptibles de participer à la fourniture de services écosystémiques utiles à l’agriculture (pollinisation, régulation des ravageurs, etc.). Cette contribution a notamment été documentée lors d’échanges entre milieux terrestres semi-naturels (prairies, forêts, haies) et milieux cultivés.


Objectif de l’étude

Toutefois, il existe à ce jour peu de données sur des échanges entre milieux aquatiques et terrestres au sein des agroécosystèmes bien que ces milieux aquatiques soient omniprésents dans les paysages agricoles. En Bretagne par exemple, on peut mesurer 1 km de linéaire d’eau par km² de surface terrestre !

Pourtant, dans une démarche de transformation d’un modèle agricole intensif actuel vers un modèle plus durable, i.e. « écologiquement intensif », il est important de connaitre toutes les potentialités qu’offrent les échanges entre écosystèmes pouvant participer au fonctionnement des agroécosystèmes. L’objectif de ce travail a été d’apporter des premiers éléments scientifiques sur les apports de matière organique d’origine aquatique dans les agroécosystèmes intensifs par l’émergence et la dispersion d’insectes aquatiques adultes, et la contribution éventuelle de ces apports à la fourniture de quelques services écosystémiques.


De quels insectes aquatiques vecteurs de services écosystémiques potentiels parle-t-on ?

Dans les rivières, plusieurs groupes d’insectes ont un stade de vie larvaire aquatique suivi d’une émergence au stade adulte ailé (Illustration 1). Parmi les groupes les plus fréquemment rencontrés en rivière de plaine des zones tempérées, on trouve notamment les éphéméroptères, plécoptères, trichoptères (EPT), les diptères, les odonates et dans une moindre mesure les coléoptères et les hémiptères. De par leur régime alimentaire à l’état larvaire, ils participent pour certains à la décomposition des débris organiques et à la mise à disposition d’éléments nutritifs pour le fonctionnement de ces écosystèmes aquatiques. En zone tempérée, la vie larvaire de ces groupes peut durer quelques semaines à plusieurs années. Après émergence (extraction du milieu aquatique au stade adulte), la durée de vie des insectes aquatiques adultes se limite à quelques heures ou peut s’étendre à quelques semaines. A ce stade, leur fonction principale est de se reproduire. La très grande majorité de ces insectes finissent leur vie dans les terres, à plus ou moins grande distance des rivières d’où ils ont émergé.

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Illustration 1 : Principales espèces d’insectes aquatiques adultes ailés rencontrés à proximité des rivières en milieu agricole.


Quels sont les impacts de la pression agricole sur ces communautés aquatiques ailés ?

L’objet de cette étude commune aux labos ESE (Ecologie et Santé des Ecosystèmes), IGEPP (Institut de Génétique, Environnement et Protection des Plantes) et ECOBIO (Ecosystèmes, Biodiversité, Evolution) , qui a donné lieu à un article paru dans STOTEN en décembre 2018, rédigé par Julien Raitif, Jean-Marc Roussel, Manuel Plantegenest, Océane Agator et Christophe Piscart (Raitif et al 2018), a été d’apporter des données quantitatives encore rares dans la littérature, sur les quantités de biomasses émergentes d’insectes aquatiques au sein de rivières en milieu agricole. Il a été par ailleurs intéressant d’étudier quels sont les paramètres environnementaux et la dynamique temporelle qui caractérisent l’émergence de ces communautés.

A ce titre, 12 sites ont été étudié pendant 1 année entière (d’avril 2016 à mars 2017). Au sein de chacun de ces sites, une rivière (environ 6m de large) bordait une parcelle cultivée en céréales (blé, orge) (Illustration 2).

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Illustration 2 : exemples de sites d’étude


Au sein de chacun de ces sites, 2 pièges à émergence ont été installés pour estimer la magnitude de ce signal émergent qui va potentiellement se retrouver dans les réseaux trophiques terrestres (Illustration 3). Pour caractériser la pression agricole, un ensemble de mesures environnementales de terrain, à l’échelle de la parcelle, ou par cartographie et récolte de données physicochimiques à l’échelle paysagère du bassin versant, ont été récoltées. L’hypothèse principale était que l’agriculture, par son intensification à l’échelle locale et paysagère, pouvait influencer la biomasse et la composition des communautés émergentes, en favorisant notamment l’émergence d’insectes de petites tailles de la famille des chironomidés (Diptères), plus tolérants à cette pression.

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Illustration 3 : Piège à émergence flottant


Des premiers résultats ont montré que les chironomidés étaient présents en grande quantité au sein de l’ensemble des sites : en moyenne, 91% en abondance, 25% en biomasse. Mais trichoptères (6% en abondance, 56% en biomasse) et éphéméroptères (3% en abondance, 19% en biomasse) étaient également très significativement présents. L’étude du patron saisonnier suggère de plus une émergence significative des insectes aquatiques tout au long de l’année, notamment en hiver et à l’automne, grâce aux chironomidés. Il existe également une émergence très importante au printemps et au début de l’été, porté notamment par les trichoptères et éphéméroptères. Les chercheurs ont ainsi pu estimer qu’une rivière d’ordre 3 en paysage agricole intensif exporte 4g de matière sèche par m² de rivière et par an dans les terres cultivées adjacentes. Chose importante toutefois, on note une gamme de valeur très large entre la rivière la moins productive et la plus productive, suggérant que des facteurs environnementaux sont à l’œuvre et influencent grandement l’émergence au sein d’un paysage agricole intensif. Parmi ces facteurs, ils ont mis en évidence un effet important de la modification de la morphologie des cours d’eau sur ces communautés : pour les chironomidés, une capacité à émerger dans des rivières étroites et peu de sensibilité au degré d’incision des rivières (i.e. leur creusement excessif), à l’opposé un effet négatif de cette incision sur la biomasse émergente d’éphémères. Chez les trichoptères, certains taxons semblent pouvoir tirer profit de rivière altérée dans leur morphologie. A l’échelle du bassin versant de la rivière, Julien et ses collègues mettent en évidence un effet très significatif du pourcentage de zone agricole dans le paysage, corrélée positivement à la biomasse de chironomidés et négativement à celle d’éphéméroptères et de trichoptères. Ainsi, au sein des sites d’études, une rivière très altérée par l’agriculture va produire 5 fois moins d’insectes émergents (en biomasse) d’origine aquatiques qu’une rivière s’écoulant dans un paysage relativement plus préservé (i.e. plus boisé).


Quels services écosystémiques en milieu agricole sont susceptibles d’être portés par ces communautés ?

Pour aller plus loin dans cette étude, il convient maintenant de démontrer et discuter à quels services ces communautés d’insectes aquatiques ailés adultes peuvent participer, et si la pression agricole est en mesure de modifier cette expression. C’est ce type de réflexion qui a été proposé par Julien Raitif, Manuel Plantegenest et Jean-Michel Roussel de l’UMR ESE (INRA, Agrocampus Ouest Rennes) dans l’article publié dans la revue Agriculture, Ecosystems and Environment (Raitif et al, 2019).

Ainsi, de nombreux groupes d’insectes aquatiques adultes peuvent participer à la pollinisation des cultures, en visitant les fleurs cultivés ou sauvages (documenté pour les diptères par exemple), consommant du nectar ou pollen (documenté pour les plécoptères et trichoptères), ou en étant consommés par des prédateurs terrestres par ailleurs pollinisateurs. Ensuite, l’export de ces insectes aquatiques vers les écosystèmes terrestres peut être converti en équivalent nutriments, notamment azote et phosphore (respectivement en moyenne 10% et 1% du poids sec de chaque insecte) et participer ainsi à la fertilisation en milieu agricole ainsi qu’à l’amélioration de la qualité des eaux de rivières en extrayant de l’azote en excès dans les bassins agricoles, comme c’est le cas en Bretagne. Enfin, une littérature abondante nous apprend que ces insectes aquatiques adultes entrent dans le régime alimentaire de nombreux prédateurs terrestres (Illustration 4), par ailleurs connus pour être des ennemis naturels de certains ravageurs. Citons notamment les araignées de la famille Linyphiidae ou Lycosidae, ou encore les carabes (coléoptères), les oiseaux et les chauve-souris.

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Illustration 4 : Dolomodes sp. (Araneae) capturant une Calopteryx splendens (Odonates)


Pour apporter des données plus précises relatives à la contribution de ces services, il convient dorénavant d’estimer jusqu’où se dispersent ces insectes dans les terres : restent-ils en bordure des rivières ou pénètrent-ils en quantité significative dans les cultures ? Des questions qui ont également donné lieu à un travail mené par cette équipe et qui devrait prochainement être publié. Egalement, en contexte agricole, à quelles périodes et en quelles quantités ces proies entrent dans le régime alimentaire des prédateurs connus pour être des ennemis naturels des ravageurs de cultures ? Ces proies peuvent-elles ainsi soutenir ces communautés d’ennemis naturels à des périodes critiques de l’année (sortie d’hiver ou fin de l’automne) ? Des questions qui doivent maintenant donner lieu à des analyses trophiques plus précises sur le terrain.


Raitif, J., Plantegenest, M., Agator, O., Piscart, C., & Roussel, J.-M. (2018). Seasonal and spatial variations of stream insect emergence in an intensive agricultural landscape. Science of The Total Environment, 644, 594–601.

Raitif, J., Plantegenest, M., & Roussel, J.-M. (2019). From stream to land: Ecosystem services provided by stream insects to agriculture. Agriculture, Ecosystems & Environment, 270-271, 32–40.


Contact OSUR
Julien Raitif (IGEPP, ESE) / @
Alain-Hervé Le Gall (multiCOM OSUR) / @





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