Que peuvent nous dire les poissons sur les effets de l’Homme sur les cours d’eau ?



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Article dans STOTEN ‘Science of the Total Environment’

Olivier Dézerald (ESE, INRAE, LIEC-Univ. de Lorraine), Cédric P. Mondy (Direction régionale OFB), Samuel Dembski (Direction régionale OFB), Karl Kreutzenberger (Direction générale OFB), Yorick Reyjol (OFB-CNRS-MNHN), André Chandesris (Riverly-INRAE), Laurent Valette (Riverly-INRAE), Sébastien Brosse (EDB-Univ. Paul Sabatier), Aurèle Toussaint (Institue of Ecology and Earth Science-Univ. Of Tartu), Jérôme Belliard (HYCAR-INRAE), Marie-Line Merg (HYCAR-INRAE), et Philippe Usseglio-Polatera (LIEC-Univ. de Lorraine) ont publié en Mai 2020 un article dans la revue STOTEN ‘Science of the Total Environment’ visant à identifier la ou les pressions d’origine anthropique (nitrates, pesticides, urbanisation des berges, barrages et seuils, espèces exotiques et envahissantes) qui impactent les communautés de poissons d’eau douce de France métropolitaine.

Mots clefs : outils de diagnostic écologique, bio-indication, communautés piscicoles, pressions anthropogéniques, état écologique, écologie fonctionnelle


 

Face à l’anthropisation croissante des milieux aquatiques, la communauté internationale s’est fixée comme objectif d’évaluer, et de surveiller l’état écologique des eaux de surface et souterraines. En France et plus largement en Europe, la Directive Cadre sur l’Eau viendra appuyer cet objectif en proposant un cadre réglementaire pour le maintien et/ou l’atteinte du ‘bon état écologique’. En ce sens, des indices biologiques (ex : indice poisson rivière ; indice invertébrés multi-métrique) ont été développés pour les cours d’eau afin d’évaluer les sites qui sont sains (bon état écologique) ou significativement dégradés (mauvais état écologique). Cependant, ces indices biologiques ne permettent pas d’identifier les causes (pressions d’origine anthropique) à l’origine de la dégradation des sites en mauvais état, limitant alors les actions de conservation et de restauration des gestionnaires de l’environnement visant à atteindre le bon état écologique. Pour pallier ces lacunes, une collaboration scientifique menée par l’Université de Lorraine, impliquant plusieurs organismes de recherche (INRAE, CNRS, MNHN), et financée par l’Office Français de la Biodiversité, propose un outil de diagnostic des pressions d’origine anthropique à travers l’étude des communautés piscicoles.

 

Chaque espèce du monde vivant présente des caractéristiques biologiques (morphologiques, physiologiques et comportementales) qui témoignent de son adaptation à l’environnement. Par exemple, les milieux où l’écoulement de l’eau est rapide sont colonisés par des espèces qui préfèrent les milieux oxygénés (espèces rhéophiles). A l’inverse, les milieux avec un écoulement lent présentent des espèces plus résistances au manque d’oxygène (espèces limnophiles). L’hypothèse principale de cette étude stipule alors que si l’environnement change, la composition des communautés de poissons devrait aussi changer. Par exemple suite à la construction d’un seuil qui va réduire la vitesse d’écoulement de l’eau à l’amont, la composition des communautés de poissons va potentiellement être modifiée en faveur des espèces limnophiles. C’est sur ce principe théorique de l’écologie fonctionnelle que cette étude démontre comment la composition des communautés de poissons, échantillonnées de manière standardisée, peut donner des indications sur les pressions environnementales d’origine anthropique qui impactent les cours d’eau (ex : présence/absence d’obstacles à l’écoulement).

 

L’outil de diagnostic ‘poissons’ a été construit à partir de données de pêches électriques menées sur plus de 1500 sites d’étude en France métropolitaine entre 2005 et 2015. De plus les auteurs ont compilé de l’information sur plus de 50 caractéristiques biologiques (ex : régime alimentaire, capacité de déplacement et de saut, reproduction, cycle de vie, taille du corps etc…) pour évaluer les impacts de 14 pressions liées aux modifications de l’hydromorphologie (ex : obstacles à l’écoulement, urbanisation des berges, anthropisation du bassin versant), 13 pressions liées à la qualité de l’eau (ex : nitrates, pesticides, polluants organiques et minéraux) et une pression liée aux espèces de poissons exotiques et envahissantes (ex : silure, perche soleil). L’outil de diagnostic ‘poissons’ a été construit sur la base d’une méthode d’apprentissage automatique : les modèles de forêts aléatoires.

 

Les résultats montrent que cet outil de diagnostic ‘poissons’ permet, avec une bonne précision, d’évaluer les effets de 20 catégories de pressions sur les 28 étudiées au total. Dans les cours d’eau de France métropolitaine, les pressions liées aux modification de l’hydromorphologie sont plus fréquentes que celles liées à la physico-chimie de l’eau et les sites d’étude sont impactés, en moyenne, par 7 pressions. Les obstacles à l’écoulement et les hydrocarbures aromatiques polycycliques sont respectivement les pressions hydromorphologiques et physico-chimiques les plus fréquentes sur les cours d’eau Français. L’outil de diagnostic ‘poissons’ est aussi capable de bien identifier l’impact des espèces exotiques et envahissantes. Enfin, cette étude semble indiquer une légère amélioration de l’état général des cours d’eau en 2015 par rapport à 2005.

 

En conclusion, l’approche développée par les auteurs de cette étude est suffisamment robuste pour identifier les risques spécifiques de pressions d’origine anthropique sur les communautés piscicoles et offre ainsi un outil d’aide à la décision des actions de conservation et de restauration des cours d’eau. La perspective de cette étude consisterait à évaluer simultanément l’information apportée non pas seulement par les poissons mais aussi par les autres principaux compartiments biologiques des cours d’eau (ex : macroinvertébrés, diatomées, macrophytes).

 

Les auteurs tiennent à remercier tout particulièrement l’ensemble des agents de l’OFB, des DREAL et des Agences de l’eau qui ont participé à la collecte des données utilisées dans cet article.



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Un site d’étude : ‘la liepvrette à Hurst’ (Crédits : Philippe Usseglio-Polatera ; LIEC)



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Mise en œuvre d'une pêche électrique (Crédits : Michel Monsay ; OFB)



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Mise en œuvre du protocole de recueil d'informations sur les obstacles à l’écoulement (Crédits : Julien Bouchard / OFB)



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Mise en œuvre du protocole de la caractérisation hydromorphologique des cours d'eau (Crédits : Karl Kreutzenberger ; OFB)





Référence
Olivier Dézerald, Cédric P. Mondy, Samuel Dembski, Karl Kreutzenberger, Yorick Reyjol, André Chandesris, Laurent Valette, Sébastien Brosse, Aurèle Toussaint, Jérôme Belliard, Marie-Line Merg, Philippe Usseglio-Polatera, A diagnosis-based approach to assess specific risks of river degradation in a multiple pressure context: Insights from fish communities, Science of The Total Environment, 734, 2020, 139467, doi.org/10.1016/j.scitotenv.2020.139467




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Olivier Dézerald (ESE, INRAE, LIEC-Univ. de Lorraine)@
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