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Des écosystèmes aquatiques continentaux sous haute surveillance

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Des écosystèmes aquatiques continentaux sous haute surveillance

Les systèmes biologiques, géochimiques et climatiques complexes interagissent à différentes échelles d’organisation, de temps et d’espace (biosphère, géosphère, atmosphère). Gérard Lacroix, chargé de recherche au CNRS dans l’unité mixte de recherche « Biogéochimie et écologie des milieux continentaux » (BIOEMCO, CNRS/ENS/UPMC/IRD/UPEC/AgroParisTech) revient sur la mise en péril des écosystèmes aquatiques continentaux et présente les actions et programmes d’étude et de préservation.

 

La plateforme des mésocosmes. © Samuel Perret (CNRS, CEREEP Econtron Île-de-France)

 

Élément indispensable de la vie quotidienne parmi les plus rares et les moins équitablement réparties, l’eau douce sert à la fois de ressource (apports alimentaires, loisirs, usages industriels et agricoles…) mais aussi de cadre environnemental ou patrimonial (habitat). Les activités humaines induisent de nombreuses perturbations sur les écosystèmes aquatiques comme des changements globaux ou la modification de la biodiversité.

 

L’eutrophisation est une réponse à un enrichissement des eaux en éléments nutritifs (rejets urbains, engrais, etc.). S’ensuivent alors une diminution de la transparence de l’eau, une asphyxie des couches profondes, l’apparition et la prolifération d’algues toxiques et l’élimination d’un grand nombre d’espèces végétales et animales.

 

Pour limiter voire éradiquer ce phénomène, il faut pouvoir contrôler les sources de nutriments, en particulier le phosphore (épuration des eaux usées, détournement des affluents, etc.). Néanmoins, malgré la réduction des apports externes, les excès d’algues peuvent perdurer pendant de nombreuses années.

 

Des systèmes « presque naturels »

Pour étudier les effets des perturbations anthropiques et/ou naturelles et proposer des modes de gestion appropriés, biologistes, chimistes et écologues travaillent à la conception et à la réalisation d’ensembles de cellules environnementales destinées à la recherche fondamentale et appliquée en écologie. Il s’agit de reconstituer à petite échelle le monde réel dans la diversité de ses conditions environnementales et climatiques.

 

Les milieux aquatiques eux-mêmes constituent des modèles de choix pour comprendre le rôle de la biodiversité et des interactions biotiques et abiotiques sur la structure des communautés et sur le fonctionnement des écosystèmes.

               

Les mésocosmes sont des containers de quelques mètre-cube d’eau et contenant des communautés naturelles d’organismes aquatiques. Pour étudier ces communautés, on peut modifier les communautés naturelles (ajouter ou retirer des poissons) ou les conditions physiques des mésocosmes (faire varier le mélange des eaux). Des bassins similaires à des petits étangs peuvent accueillir des populations viables de poissons sur plusieurs cycles saisonniers dans des conditions proches de conditions naturelles.

 

La plupart des expériences sont réalisées à court terme et sur des petits volumes d’eau. Leurs résultats sont difficilement extrapolables pour comprendre la dynamique à long terme des écosystèmes naturels.   D’autres approches plus réalistes sont effectuées en milieux naturels. Dans ce cas, l’absence de répétition (un seul système étudié) permet difficilement de comprendre les différents mécanismes entrant en jeu dans les fluctuations observées.

 

L’Equipex Planaqua (PLAteforme expérimentale Nationale d'écologie AQUAtique)

Le projet Planaqua est la construction d’une plateforme expérimentale d’écologie aquatique dans une gamme de volumes allant de quelques litres (microcosmes) ou quelques m3 (mésocosmes) à des lacs artificiels (macrocosmes). Elle sera équipée d’instruments innovants permettant par exemple des variations de température et de luminosité ou la génération de vagues.

 

Grâce à cet équipement, il sera possible de mener des recherches visant à mesurer l’impact de certaines activités humaines sur l’écologie et la biodiversité et à conserver ou restaurer un bon état écologique, de développer des indicateurs synthétiques de l’état de l’environnement, d’élaborer des modèles mathématiques pour une exploitation durable des écosystèmes aquatiques.

 

La surveillance et l’amélioration de la qualité des lacs et rivières sont nécessaires pour maintenir les services rendus au citoyen (qualité de l’eau, biodiversité, activités récréatives). L’impact des activités humaines sur les animaux, les plantes et les microbes aquatiques est étudié afin de conserver ou restaurer un bon état écologique.

 

L’impact des activités anthropiques sur les écosystèmes et les attentes sociales en matière de gestion durable de l’environnement contrastent avec le profond déficit dont souffre la recherche française en matière d’infrastructures dédiées à l’expérimentation écologique. Cette infrastructure, inexistante à ce jour en France, mettra à la disposition de la communauté scientifique un ensemble d’équipements expérimentaux fortement instrumentés :

  • Des microcosmes de quelques litres et des mésocosmes de quelques centaines de litres, utilisables en conditions extrêmement contrôlées.
  • Des mésocosmes de quelques m3 à quelques dizaines de m3 avec un fort contrôle des gradients thermiques et du mélange des eaux ; des mésocosmes munis de batteurs générant des vagues, permettent en effet de générer une structure physique de la colonne d’eau liée au brassage du milieu.
  • Des lacs artificiels de 700 m3 fortement instrumentés et connectés. Ces systèmes pourront permettre d’aborder le fonctionnement de communautés complexes et spatialisées (zones littorales, benthique et pélagique).

Les équipements de la plateforme devraient bénéficier d’outils très novateurs permettant le contrôle du confinement, de l’environnement thermique et des gradients lumineux pour les microcosmes, le contrôle des gradients thermiques et du mélange des eaux pour les mésocosmes, l’acquisition à haut débit de données par de capteurs dédiés et automatisés pour les lacs artificiels.

 

Pour en savoir plus :

BIOEMCONouvelle fenêtre

 

PLANAQUANouvelle fenêtre

 

CEREEP–Ecotron Île-de-FranceNouvelle fenêtre



18/02/13