1 A L I M E N T A T I O N A G R I C U L T U R E E N V I R O N N E M E N T Méthodes d’évaluation de la qualité des eaux Paris avril 2011 Les méthodes d'évaluation de l'état des eaux : situation et perspectives dans le contexte de la DCE Des bioindicateurs pour évaluer l’impact ou la restauration vis-à-vis des pesticides - Invertébrés Action 9 INRA Thonon-Rennes / ONEMA Thierry Caquet, Marc Roucaute, Frédéric Rimet, Agnès Bouchez

2 A L I M E N T A T I O N A G R I C U L T U R E E N V I R O N N E M E N T Méthodes d’évaluation de la qualité des eaux Paris avril Recherche d’indicateurs d’impact/pesticides. - Utilisables pour décrire l’état à un instant donné mais aussi pour mettre en évidence les évolutions suite à des changements de pratiques  pressions  impacts. - Si possible, ne nécessitant pas d’études de terrain additionnelles  dérivables à partir de données de biosurveillance/échantillons existant. - Métriques ‘traditionnelles’ + Métriques basées sur les traits biologiques et écologiques. Objectifs généraux

3 A L I M E N T A T I O N A G R I C U L T U R E E N V I R O N N E M E N T Méthodes d’évaluation de la qualité des eaux Paris avril 2011 Pool régional d’espèces Ecosystème Propriétés et fonctionnement Flux de matière et d’énergie (productivité, décomposition, stocks d’éléments) Traits de réponse Communauté locale Environnement Traits d’effet D’après Keddy (1992), Lavorel & Garnier (2002) et Garnier (2009) Contexte théorique

4 A L I M E N T A T I O N A G R I C U L T U R E E N V I R O N N E M E N T Méthodes d’évaluation de la qualité des eaux Paris avril 2011 Pool régional d’espèces Ecosystème Propriétés et fonctionnement Flux de matière et d’énergie (productivité, décomposition, stocks d’éléments) Traits de réponse Communauté locale Environnement Traits d’effet Pesticide ? ? ? ? Contexte théorique

5 A L I M E N T A T I O N A G R I C U L T U R E E N V I R O N N E M E N T Méthodes d’évaluation de la qualité des eaux Paris avril 2011 Traits biologiques = variables qui décrivent une caractéristique morphologique, physiologique ou comportementale d’un taxon : − cycle de vie (durée, nombre de générations/an, …) ; − dispersion, formes de résistance  résilience ; − interactions avec le milieu ( type de nourriture, mode d’alimentation, mode de locomotion) ; − anatomiques ou physiologiques ( mode de respiration ). Traits écologiques = variables qui décrivent les affinités d’un taxon pour une caractéristique de l’habitat : − mésologie (substrat, vitesse de courant, température, statut trophique, salinité) ; − distribution spatiale (biogéographique, altitudinale, longitudinale, transversale) ; − sensibilité aux perturbations (valeur saprobiale, polluosensibilité). Contexte théorique

6 A L I M E N T A T I O N A G R I C U L T U R E E N V I R O N N E M E N T Méthodes d’évaluation de la qualité des eaux Paris avril 2011 Approches mono-traits Diversité fonctionnelle (Ex : FD, Q, FDist, etc.) Matrice traits biologiques et écologiques Indicateurs biocénotiques Ex : SPEcies At Risk Traits biologiques et écologiques Communauté Pesticide Problèmes : choix des traits d’intérêt, disponibilité de données sur les traits et interprétation en cas de stress multiples (voir Statzner & Bêche, Freshwater Biol., 55, ) Stratégie mise en oeuvre Indices numériques (Ex: diversité, etc.) Abondance, Taxonomie Contextes : mésocosmes lentiques, milieu naturel

7 A L I M E N T A T I O N A G R I C U L T U R E E N V I R O N N E M E N T Méthodes d’évaluation de la qualité des eaux Paris avril 2011 Matrice de traits (Ph. Usseglio-Polatera) Ex. Entropie quadratique de Rao Calcul d’une matrice de distances entre espèces (Manly)   Pondération des distances entre espèces par leurs abondances relatives : Indices de diversité fonctionnelle

8 A L I M E N T A T I O N A G R I C U L T U R E E N V I R O N N E M E N T Méthodes d’évaluation de la qualité des eaux Paris avril 2011 Méthode SPEAR (SPEcies At Risk ; M. Liess- Helmholtz Center Leipzig) = classification des espèces en 2 catégories (At Risk/Not At Risk) selon :  Traits : temps de génération, capacités de migration, présence de stades sensibles à la période d’exposition maximale aux pesticides.  Sensibilité aux pesticides. (où n i est le nombre d'individus appartenant au groupe taxonomique i, S est la richesse taxonomique, et y i est un indice de sensibilité qui vaut 1 si le groupe est considéré comme à risque et 0 s'il est considéré comme non à risque). Méthode SPEAR

9 A L I M E N T A T I O N A G R I C U L T U R E E N V I R O N N E M E N T Méthodes d’évaluation de la qualité des eaux Paris avril 2011 Etude de terrain Cliquempoix Loëze Général Maraîchage Grandes cultures Maraîchage Polyculture-élevage

10 A L I M E N T A T I O N A G R I C U L T U R E E N V I R O N N E M E N T Méthodes d’évaluation de la qualité des eaux Paris avril 2011 Etude de terrain Analyses physico-chimiques Analyses biologiques - Descripteurs généraux (Temp., O 2, …) - Nutriments - Micropolluants (LDA26) Pesticides (130) Métaux - Biofilms (4-11/an) - Macro-invertébrés (2/an) 6-7/an Prélèvements selon protocole RCS

11 A L I M E N T A T I O N A G R I C U L T U R E E N V I R O N N E M E N T Méthodes d’évaluation de la qualité des eaux Paris avril 2011 Résultats – Pression toxique

12 A L I M E N T A T I O N A G R I C U L T U R E E N V I R O N N E M E N T Méthodes d’évaluation de la qualité des eaux Paris avril 2011 Résultats – Pression toxique

13 A L I M E N T A T I O N A G R I C U L T U R E E N V I R O N N E M E N T Méthodes d’évaluation de la qualité des eaux Paris avril 2011 Amont Aval CliquempoixLoëze Général Triclopyr, AMPA Mécoprop, sulcotrione, triclopyr Aminotriazole, DEA, atrazine Atrazine, DEA, oxadixyl, boscalid azoxystrobine Atrazine, DEA, oxadixyl, boscalid, bentazone, azoxystrobine 2,4-D, DEA, AMPA diméthénamide, métolachlore DEA, AMPA, linuron azoxystrobine, oxadixyl, métolachlore AMPA, oxadixyl, linuron, métolachlore, azoxystrobine Résultats – Pression toxique

14 A L I M E N T A T I O N A G R I C U L T U R E E N V I R O N N E M E N T Méthodes d’évaluation de la qualité des eaux Paris avril 2011 i = substance considérée j = espèce de référence (Pseudokirchneriella subcapitata, Daphnia magna) t = date de mesure Données de référence = Agritox, Footprint PPDB Résultats – Pression toxique Etude indicateur=f(pression)  UT max

15 A L I M E N T A T I O N A G R I C U L T U R E E N V I R O N N E M E N T Méthodes d’évaluation de la qualité des eaux Paris avril 2011 Résultats – Pression toxique Cliquempoix Loëze

16 A L I M E N T A T I O N A G R I C U L T U R E E N V I R O N N E M E N T Méthodes d’évaluation de la qualité des eaux Paris avril 2011 r = -0,49 Résultats – Relation pression toxique/SPEAR Cliquempoix, 2010 Schäffer et al., 2007

17 A L I M E N T A T I O N A G R I C U L T U R E E N V I R O N N E M E N T Méthodes d’évaluation de la qualité des eaux Paris avril 2011 r = -0,47 Résultats – Relation pression toxique/SPEAR Cliquempoix, 2010 Schäffer et al., 2007  Pente , mais décalage ; autre facteur (habitat, nutriment) ?

18 A L I M E N T A T I O N A G R I C U L T U R E E N V I R O N N E M E N T Méthodes d’évaluation de la qualité des eaux Paris avril 2011 r = -0,52 Résultats – Relation pression toxique/Div. Fonc. Cliquempoix, 2010 Schäffer et al., 2007

19 A L I M E N T A T I O N A G R I C U L T U R E E N V I R O N N E M E N T Méthodes d’évaluation de la qualité des eaux Paris avril 2011 Bilan - Perspectives - Des avancées mais encore beaucoup de questions : Caractérisation pression (ponctuelle vs. intégrée) Echelle de sensibilité Effets d’autres facteurs du milieu Choix des traits Valeurs de traits  phénotypage haut débit ? - Pistes pour d’autres indices (Div. Fonctionnelle) - Des travaux comparables dans d’autres pays mais rien de (pré)-opérationnel - Aucune intercalibration - Encore très en amont même si des besoins existent (pas nécessairement DCE).

20 A L I M E N T A T I O N A G R I C U L T U R E E N V I R O N N E M E N T Méthodes d’évaluation de la qualité des eaux Paris avril 2011 Remerciements ONEMA CEMAGREF, Lyon et Bordeaux Agence de l’Eau Rhin-Meuse Agence de l’Eau RM&C DREAL Ministère en charge de l’Environnement RECORD SILEBAN