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Assèchement Des Cours D'eau: Effets Sur Les Communautés D'invertébrés

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Assèchement Des Cours D'eau: Effets Sur Les Communautés D'invertébrés Assèchement des cours d’eau : effets sur les communautés d’invertébrés et la dynamique de la matière organique particulaire Roland Corti To cite this version: Roland Corti. Assèchement des cours d’eau : effets sur les communautés d’invertébrés et la dynamique de la matière organique particulaire. Ecologie, Environnement. Université Claude Bernard - Lyon I, 2013. Français. tel-00828092v1 HAL Id: tel-00828092 https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00828092v1 Submitted on 30 May 2013 (v1), last revised 4 Jun 2013 (v2) HAL is a multi-disciplinary open access L’archive ouverte pluridisciplinaire HAL, est archive for the deposit and dissemination of sci- destinée au dépôt et à la diffusion de documents entific research documents, whether they are pub- scientifiques de niveau recherche, publiés ou non, lished or not. The documents may come from émanant des établissements d’enseignement et de teaching and research institutions in France or recherche français ou étrangers, des laboratoires abroad, or from public or private research centers. publics ou privés. N° d’ordre Année 2013 THESE DE L‘UNIVERSITE DE LYON Délivrée par L’Universite Claude Bernard Lyon 1 ECOLE DOCTORALE Evolution, Ecosystème, Microbiologie, Modélisation (E2M2) DIPLOME DE DOCTORAT (arrêté du 7 août 2006) soutenue publiquement le 19 Avril 2013 par Roland CORTI ASSECHEMENT DES COURS D’EAU : EFFETS SUR LES COMMUNAUTES D’INVERTEBRES ET LA DYNAMIQUE DE LA MATIERE ORGANIQUE PARTICULAIRE Directeur de thèse : M. Thibault DATRY (Irstea, UR-MALY) Version provisoire soumise pour évaluation au Jury composé de : Mme Gudrun BORNETTE, CNRS, UMR 5023, Lyon 1, France (Présidente) M. Eric CHAUVET CNRS, Ecolab, Toulouse, France (Rapporteur) M. Christopher ROBINSON EAWAG, Dübendorf, Schweiz (Rapporteur) M. Pierre MARMONIER, Université Lyon 1, UMR 5023, France (Examinateur) M. Emmanuel CASTELLA Université de Genève, Suisse (Examinateur) M. Bernard DUMONT Irstea, Aix-en-Provence, France (Examinateur) Mme Cécile DELATTRE EDF R&D, LNHE, France (Examinatrice) UNIVERSITE CLAUDE BERNARD - LYON 1 Président de l’Université M. François-Noël GILLY Vice-président du Conseil d’Administration M. le Professeur Hamda BEN HADID Vice-président du Conseil des Etudes et de la Vie M. le Professeur Philippe LALLE Universitaire Vice-président du Conseil Scientifique M. le Professeur Germain GILLET Secrétaire Général M. Alain HELLEU COMPOSANTES SANTE Faculté de Médecine Lyon Est – Claude Bernard Directeur : M. le Professeur J. ETIENNE Faculté de Médecine et de Maïeutique Lyon Sud – Administrateur provisoire : M. le Professeur Charles Mérieux G. KIRKORIAN UFR d’Odontologie Directeur : M. le Professeur D. BOURGEOIS Institut des Sciences Pharmaceutiques et Directeur : Mme la Professeure Biologiques C. VINCIGUERRA. Institut des Sciences et Techniques de la Directeur : M. le Professeur Y. MATILLON Réadaptation Département de formation et Centre de Recherche Directeur : M. le Professeur P. FARGE en Biologie Humaine COMPOSANTES ET DEPARTEMENTS DE SCIENCES ET TECHNOLOGIE Faculté des Sciences et Technologies Directeur : M. le Professeur F. De MARCHI Département Biologie Directeur : M. le Professeur F. FLEURY Département Chimie Biochimie Directeur : Mme le Professeur H. PARROT Département GEP Directeur : M. N. SIAUVE Département Informatique Directeur : M. le Professeur S. AKKOUCHE Département Mathématiques Directeur : M. le Professeur A. GOLDMAN Département Mécanique Directeur : M. le Professeur H. BEN HADID Département Physique Directeur : Mme S. FLECK Département Sciences de la Terre Directeur : Mme la Professeure I. DANIEL UFR Sciences et Techniques des Activités Directeur : M. C. COLLIGNON Physiques et Sportives Observatoire de Lyon Directeur : M. B. GUIDERDONI Polytech Lyon Directeur : M. P. FOURNIER Ecole Supérieure de Chimie Physique Electronique Directeur : M. G. PIGNAULT Institut Universitaire de Technologie de Lyon 1 Directeur : M. C. VITON Institut Universitaire de Formation des Maîtres Directeur : M. R. BERNARD Institut de Science Financière et d'Assurances Directeur : Mme la Professeure V. MAUME-DESCHAMPS RÉSUMÉ Les cours d’eau qui cessent de s’écouler périodiquement représentent une part substantielle de l’ensemble des hydrosystèmes. D’un point de vue écologique, ils constituent des mosaïques dynamiques d’habitats terrestres, aquatiques et en transition. Si les effets des assèchements sur les communautés et les processus des habitats aquatiques sont relativement bien étudiés, ils sont méconnus dans les habitats terrestres et en transition. L’objectif de cette thèse était de préciser les effets des cycles d’assèchement et de remise en eau sur les communautés invertébrés terrestres colonisant les lits asséchés des cours d’eau et sur la dynamique de la matière organique particulaire (MOP). Au travers d’une approche de terrain multi-sites et comparative menée en France et en Nouvelle-Zélande, il s’agissait de 1) définir une méthode d’échantillonnage communautés d’invertébrés des lits asséchés, 2) comprendre l’influence des assèchements sur l’organisation et la dynamique de ces communautés et de celles des zones ripariennes adjacentes, 3) caractériser les flux d’invertébrés et de MOP lors des phases de remise en eau et 4) comprendre le rôle des transitions terrestre-aquatique sur la dégradation de la MOP. Les résultats montrent que l’utilisation de pièges Barber est plus précise et plus rapide que celle des quadrats pour échantillonner les communautés d’invertébrés. En revanche, l’effort d’échantillonnage à produire est élevé, traduisant une distribution spatiale des espèces complexe. Les communautés d’invertébrés terrestres des lits asséchés sont des sous-échantillons des communautés ripariennes adjacentes et leur composition varie peu le long d’un lit asséché de plusieurs kilomètres. Ces travaux suggèrent que la diversité dans les lits asséchés est déterminée latéralement par un mécanisme de densité-dépendance et longitudinalement par la diversité des micro-habitats et la capacité de dispersion des espèces. Lors des remises en eau, un tiers des espèces sont capables de résister à l’inondation et pourraient ainsi participer aux successions d’invertébrés dans les zones ripariennes. Les assèchements modifient la composition des communautés ripariennes mais ne provoquent pas une diminution du nombre d’espèces, indiquant une faible interdépendance entre les écosystèmes ripariens et aquatiques. Enfin, les remises en eau entrainent vers l’aval de grandes quantités de MOP. Dans les zones de stockage, son taux de décomposition diminue avec la durée des assèchements. Les cours d’eau qui s’assèchent sont donc des réacteurs biogéochimiques ponctués et longitudinaux et pourraient influencer la disponibilité en nutriments dans les réseaux hydrographiques. Les perspectives de ce travail identifient les recherches à mener afin d’inclure le fonctionnement écologique des cours d’eau qui s’assèchent dans les modèles conceptuels en écologie, de caractériser les interactions potentielles entre les écosystèmes terrestres et aquatiques, et d’intégrer les lits asséchés dans les pratiques de gestion actuelles. When the rivers run dry: effects on invertebrate communities and the dynamic of particulate organic matter ABSTRACT Rivers that periodically cease to flow comprise a substantial proportion of the world’s hydrological network. From an ecological perspective, these rivers are dynamic mosaics of terrestrial, aquatic, and transitional habitats. Whereas the effects of flow cessation on the communities and processes occurring in aquatic habitats have been relatively well studied, they are unknown for terrestrial and transitional habitats. The objective of this project was to determine the effects of drying and rewetting cycles on terrestrial invertebrates colonizing dry riverbeds and on the dynamic of particulate organic matter (POM). Using a comparative and multi-site experimental approach conducted in France and New-Zealand, this work aimed at 1) defining a sampling method for terrestrial invertebrate communities, 2) studying the effects of flow cessation on the organization and dynamic of terrestrial invertebrate communities in dry riverbeds and their adjacent riparian zones, 3) characterizing the fluxes of invertebrates and POM that are entrained downstream during rewetting phases and 4) understanding the role of aquatic-terrestrial transitions in riverbeds on the decomposition dynamic of POM. The results showed that pitfall-trapping was more precise and rapid than the quadrat method at sample invertebrate communities from dry riverbeds. Nevertheless, the sampling effort required was high, indicating that species distribution is spatially complex. Terrestrial invertebrate communities occurring in the dry riverbeds of the two studied rivers were nested subsets of those from adjacent riparian areas, and their composition varies only slightly along a distance of several kilometers. These results suggest that invertebrate diversity in dry riverbeds is determined laterally through density-dependent mechanisms and longitudinally by the diversity of micro-habitats and species dispersal. During river rewetting, one-third of species was able to resist submersion and could participate to riparian invertebrate successions. River drying altered the composition of riparian communities but did not reduce taxonomic richness, suggesting that riparian and aquatic ecosystems were not interdependent in these systems. Finally, rewetting events entrained large quantities of POM downstream. In storage zones, POM decomposition rate decreased with
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