Traits Fonctionnels, Variabilité Environnementale Et Bioindication : Les Communautés Piscicoles Des Cours D’Eau Européens M
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Traits fonctionnels, variabilité environnementale et bioindication : les communautés piscicoles des cours d’eau européens M. Logez To cite this version: M. Logez. Traits fonctionnels, variabilité environnementale et bioindication : les communautés piscicoles des cours d’eau européens. Sciences de l’environnement. Doctorat en Sciences de l’Environnement, Université de Provence, Aix-Marseille 1, 2010. Français. tel-02596713 HAL Id: tel-02596713 https://hal.inrae.fr/tel-02596713 Submitted on 15 May 2020 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. Thèse présentée à L’UNIVERSITE DE PROVENCE AIX-MARSEILLE 1 Ecole Doctorale SCIENCES DE L’ENVIRONNEMENT Pour obtenir le grade de DOCTEUR Spécialité : ECOLOGIE Traits fonctionnels, variabilité environnementale et bioindication : les communautés piscicoles des cours d’eau européens Maxime LOGEZ Soutenue le 13-12-2010 Composition du Jury : M. Rémi CHAPPAZ (Professeur, Université de Provence) Président M. Joël GUIOT (Directeur de Recherche, CEREGE) Examinateur M. Daniel HERING (Full Professor, Université de Duisbourg-Essen) Rapporteur M. Robert HUGHES (Senior Research Professor, Université de l’état d’Oregon) Rapporteur M. Bernard HUGUENY (Directeur de Recherche, IRD) Co-directeur de thèse M. Didier PONT (Directeur de Recherche, Cemagref) Directeur de thèse Travaux réalisés dans l’équipe Ecosystèmes Eaux Courantes Cemagref – Unité de Recherche Hydrobiologie, HYAX A mes parents Remerciements De cette expérience, je me suis aperçu qu’une thèse est à la fois une aventure scientifique et humaine, impossible à mener à bien, sans l’aide, les conseils et le soutien de nombreuses personnes à qui je souhaite dire un grand merci. La première personne que je souhaite remercier est Didier Pont. Didier merci de m’avoir donnée l’opportunité d’aller au bout de mon envie de thèse et d’avoir cru en moi. Merci pour tes conseils, tes explications, ton aide plus que précieuse tout au long de ces années, mais surtout merci d’être pour moi, beaucoup plus qu’un directeur de thèse. Si je devais résumer je dirais juste : merci pour tout ! Je souhaite aussi remercier mon co-directeur de thèse Bernard Hugueny. Bernard merci de m’avoir fait profité de tes lumières, de ta disponibilité sans faille, de tes conseils et de ton éclairage avisé sur ma thèse et les articles. Merci aussi de m’avoir fait partager ton immense et inimitable sens de l’humour. Je tiens à remercier tout particulièrement, Daniel Hering et Robert Hughes, de m’avoir fait l’honneur d’être les rapporteurs de ce manuscrit et de parcourir autant de kilomètres pour faire partie de mon jury. Merci aussi à Rémi Chappaz et Joël Guiot d’avoir accepté d’évaluer ce travail en étant membre de mon jury. Comment ne pas remercier tous les membres du projet européen EFI+, pour ce qui fut pour moi, une expérience professionnelle et personnelle géniale. Parmi toutes ces personnes j’adresse un grand merci à Teresa, Stefan, Andi, Rafi, Nico, Stéphane, Giuseppe, Enrico, Patrick, Pedro, Ian et Richard. Enfin, un merci tout spécial à Gerti pour ta gentillesse et tous ces bons moments passés en ta compagnie que ça soit au Cemagref ou durant EFI+. Merci aussi de m’avoir, sans le savoir, permis d’améliorer mon anglais. Merci à l’ensemble des membres passés et présents de l’UR HYAX et plus particulièrement ceux de l’équipe Ecosystème Eaux Courantes pour l’accueil que vous m’avez réservé durant toutes ces années. Un remerciement spécial à Isabelle et Yann qui ont fait en sorte que cette thèse se passe sans accrocs. Je souhaite remercier les membres de mon comité de pilotage de thèse pour leurs apports scientifiques : Joel Guiot, Stefan Schmutz, Jérôme Belliard. Je veux aussi remercié ceux qui m’ont donné envie, à leur manière, de faire une thèse. Merci aux membres du bureau d’en face à l’université de Lyon : Asghar, Franck, Vincent, Yorick, Pablo. Parmi toutes ces personnes, comment ne pas te remercier plus particulièrement Pierre. La vie est étrange et a fait en sorte que nos chemins se suivent pendant mon DEA et ma thèse. Alors Pierre, merci pour nos discussions enflammées sur les statistiques et R, pour tes conseils plus qu’éclairés, pour avoir fait de chaque voyage une aventure, pour nos fous rires mémorables, pour la décoration du bureau et plus que tout, merci pour ton amitié. Merci aussi à Dim et Nico pour cette année de DEA inoubliable. D’autres doivent encore s’en souvenir ! Merci à toi Renaud, pour avoir fait de ces années passées au Cemagref un grand éclat de rire. Je te remercie pour ta bonne humeur, pour tes blagues de plus ou moins bon goût mais qui me font tant rires et pour la complice amitié qui nous lie. Ah oui merci aussi d’avoir élargi mes horizons musicaux … Un grand merci à Lionel pour ta naïveté rafraichissante, pour nos nombreuses parties de mots croisés le midi et pour nos grands délires. Notre duo de rire musical, l’otarie et la hyène, n’est pas prêt d’être oublié chez HYAX. Bon vent l’artiste dans tes nouvelles aventures ministérielles. Je souhaite aussi remercier toutes les personnes qui ont participé de près ou loin à ce manuscrit. Alors merci à Oliv, Did, Clémence et sa maman, et à mes beaux-parents Brigitte et Yves. Un merci tout spécial à Georges, pour tes suggestions et pour les dessins de poissons qui égaillent certaines figures. D’un point de vue plus personnel je veux remercier toute ma famille pour leur soutien et leurs encouragements tout au long de cette thèse, tout particulièrement ma maman, ma petite sœur Soso et mon beau-frère P’tilou. Merci à toi Yann, mon gone, mon Biboune, qui fait de moi avec un sourire, un éclat de rire voir même un regard le plus heureux des papas. Chaque jour avec toi et ta maman est un enchantement. Merci d’avoir été aussi gentil et calme, de grandir sereinement et de m’avoir permis de travailler paisiblement durant cette dernière année de thèse. Enfin, je remercie, Anne mon amour, pour avoir été là tout au long de cette aventure, de m’avoir supporté et soutenu, d’avoir fait preuve d’autant de patience (et oui …) et de compréhension, d’avoir tout fait pour que je puisse réaliser cette thèse dans les meilleures conditions qui soient, et pour m’apporter autant jour après jour, dans les bons comme dans les mauvais moments. Pour finir, promis c’est la première et la dernière ! Résumé La Directive Cadre sur l’eau (DCE) fournit un cadre pour la gestion et la protection des masses d’eau de surface, côtières, souterraines et de transition. Une des avancées majeures de la DCE est la prise en compte des différents compartiments biologiques (algues, macrophytes, macro-invertébrés et poissons) dans l’évaluation de l’état des masses d’eau. La DCE recommande que l’état écologique des masses d’eau soit évalué en comparant les communautés actuelles aux communautés théoriques observables dans les conditions de références (sans pressions anthropiques). La mise en place de la DCE par les différents états membres, a accéléré le développement d’indices basés sur plusieurs descripteurs des communautés (métriques) pour diagnostiquer l’état écologique. Parallèlement aux indices poissons conçus à l’échelle nationale, le projet européen FAME a permis l’élaboration d’un premier indice poisson pan-européen (European Fish Index, EFI). Les 10 métriques, intégrées dans le calcul du score de cet indice, sont basées sur les caractéristiques (traits) biologiques et écologiques des espèces (ex. le substrat de ponte, le type de reproduction). Bien qu’EFI présente une réponse satisfaisante aux niveaux de dégradation des sites, plusieurs hypothèses sous-jacentes au développement de MMI n’ont pu être testées au cours du projet FAME. Le développement des indices multimétriques (MMI) repose en effet sur plusieurs postulats : la prise en compte de plusieurs caractéristiques des communautés devrait permettre une meilleure estimation de la condition des systèmes, les métriques intégrées au calcul de l’indice présentent des réponses spécifiques aux pressions et rendent compte de la particularité de la région où elles sont appliquées, le score (note) associé à une métrique pour un site donné est influencé uniquement par l’intensité de la dégradation . La première partie de ce travail vise à tester certaines de ces hypothèses, et à développer des métriques spécifiques aux cours d’eau à faible richesse spécifique. L’étude du lien entre traits met en évidence une relative redondance fonctionnelle des communautés, notamment concernant les caractéristiques liées à la tolérance et à la reproduction des espèces. Il est aussi montré que la structure fonctionnelle des communautés évolue le long des gradients thermiques et physiques des cours d’eau de façon relativement similaire entre l’Europe de l’Ouest et la péninsule Ibérique, deux régions aux pools spécifiques pourtant distincts. Néanmoins certaines métriques présentent des réponses divergentes à l’environnement entre ces deux régions. Par ailleurs, parmi les 96 métriques testées intégrant les traits des espèces et la taille des individus, trois ont été modélisées avec succès en fonction de l’environnement et sont sensibles à l’altération anthropique. Ces résultats montrent qu’il est possible de prendre en compte la structure en tailles des peuplements dans l’évaluation des cours d’eau, en particulier lorsque la richesse spécifique est très faible.