Etude hydrobiologique du Jaur : Les indices biologiques AVESQUE Cécile BOUVY Coline CHENIER Dorine CHICHE Rachel GAUSSERAN Marion GROULT Florestan JEULIN Marion LAGARDE Raphael MANDIN Simon NERI Fabien PRAT Camille TIDJANI-OUSMANE Hamza TROUCHET Romain WUNDERLICH Anne

Introduction Ces dernières années en Europe  Affaiblissement biologique  Dégradation de la qualité de l’eau 23 Octobre 2000 : Directive Cadre sur l’Eau (DCE) « atteindre d’ici 2015 le bon état écologique et chimique pour tous les milieux aquatiques naturels et de préserver ceux qui sont en très bon état ». Utilisation de Bio Indicateurs pour la détermination des indices biologiques. Les plus utilisés sont l’IBGN et IBD Estimation de la qualité de l’eau à partir de l’examen de la faune et de la flore basée sur des paramètres : - quantitatifs : richesse spécifique du milieu - qualitatifs : présence de bio indicateurs (intègrent les perturbations)

SOMMAIRE I IBGN : nouveau protocole II IBGN :ancien VS nouveau III Richesse et diversité a) Richesse spécifique b) Indice de Shannon c) Indice d’équitabilité d) Indice de Simpson IV Synthèse des résultats V Autres indicateurs biologiques VI Conclusion

Nouveau protocole Pourquoi ? IBGN: nouveau protocole IBGN: Ancien VS nouveau Richesse et diversité Synthèse des résultats Autres indicateurs Nouveau protocole Pourquoi ? IBGN actuel  habitats marginaux (surface < 5% de la superficie de la station) AQEM  habitats dominants ( surface > 5% de la superficie de la station )

Combiner les avantages des 2 approches. IBGN: nouveau protocole IBGN: Ancien VS nouveau Richesse et diversité Synthèse des résultats Autres indicateurs Objectifs : Combiner les avantages des 2 approches. Principes généraux : 12 prélèvements : 8 pour la représentation des habitats dominants et 4 pour la représentation des habitats marginaux. Répartition de ces 12 prélèvements en 3 groupes appelés « bocaux » qui permettront d’obtenir différentes informations sur le milieu.

Sur le terrain : Préparation des prélèvements Prélèvement Tri IBGN: nouveau protocole IBGN: Ancien VS nouveau Richesse et diversité Synthèse des résultats Autres indicateurs Sur le terrain : Préparation des prélèvements Prélèvement Tri Identification Répartition des bocaux Calcul de la note IBGN

Préparation du prélèvement : IBGN: nouveau protocole IBGN: Ancien VS nouveau Richesse et diversité Synthèse des résultats Autres indicateurs Préparation du prélèvement : 1- Définition de la station : Nom du cours d’eau, de la station, date, heure et conditions hydrauliques 2- Schéma de la station

3- Remplir la fiche de terrain : IBGN: nouveau protocole IBGN: Ancien VS nouveau Richesse et diversité Synthèse des résultats Autres indicateurs 3- Remplir la fiche de terrain : 1- Repérer les différents substrats présents dans la rivière, les gammes de vitesse, ainsi que leur pourcentage de recouvrement de la station.

6 prélèvements à effectuer sur ces substrats IBGN: nouveau protocole IBGN: Ancien VS nouveau Richesse et diversité Synthèse des résultats Autres indicateurs 2- Pour tous les substrats ayant un pourcentage de recouvrement supérieur à 12,5% : 6 prélèvements à effectuer sur ces substrats Nb de prélèvements = (% de recouvrement) / 12.5 Les prélèvements se font dans l’ordre de priorité des substrats et pour chaque classe de vitesses habitable.

44 / 12.5 = 3.52 1 2 5 4 6 3

Surface restante à décrire IBGN: nouveau protocole IBGN: Ancien VS nouveau Richesse et diversité Synthèse des résultats Autres indicateurs 3- Deux relevés supplémentaires sur les deux surfaces restantes à décrire les plus importantes. Surface restante à décrire = % surface totale – 12.5*nb de relevés réalisés

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4- Les substrats marginaux IBGN: nouveau protocole IBGN: Ancien VS nouveau Richesse et diversité Synthèse des résultats Autres indicateurs 4- Les substrats marginaux 4 prélèvements sur les substrats non prélevés jusqu’à maintenant. S’il reste moins de 4 substrats encore non prélevés, on prélève sur ceux ayant encore de la surface à décrire.

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IBGN: nouveau protocole IBGN: Ancien VS nouveau Richesse et diversité Synthèse des résultats Autres indicateurs Prélèvements : Repérer les 12 points de prélèvement sur le schéma de la station Lors du prélèvement, progresser de l’aval vers l’amont Prélever à l’aide du Surber : se placer face au courant, racler le fond sur quelques centimètres, frotter les blocs... Pour les bryophytes, prélever un échantillon de mousse. Verser le contenu dans un sachet, fermer et étiqueter Si des individus remarquables, rares ou protégés ont été prélevés, noter les et rejeter les.

Tri : pour chaque sachet IBGN: nouveau protocole IBGN: Ancien VS nouveau Richesse et diversité Synthèse des résultats Autres indicateurs Tri : pour chaque sachet Filtrer sur un tamis de maille 500 µm Trier l’ensemble des invertébrés suivant leur Ordre Distinction rapide à l’oeil nu - Les placer dans des piluliers différents

Copier le nom des taxons depuis la feuille Excel « liste faunistique » IBGN: nouveau protocole IBGN: Ancien VS nouveau Richesse et diversité Synthèse des résultats Autres indicateurs Identification : Utiliser le fichier Excel ainsi que la liste faunistique fournis. Copier le nom des taxons depuis la feuille Excel « liste faunistique » Pour chaque prélèvement et chaque taxon, indiquer le nombre d’individus comptés Ne rien écrire

Répartition en bocaux : IBGN: nouveau protocole IBGN: Ancien VS nouveau Richesse et diversité Synthèse des résultats Autres indicateurs Répartition en bocaux : 3 bocaux de 4 prélèvements : Bocal 2 (B2) : substrats dominants 1 prélèvement de chaque substrat de l’étape A suivant l’importance du substrat

Bocal 1 (B1) : substrats marginaux IBGN: nouveau protocole IBGN: Ancien VS nouveau Richesse et diversité Synthèse des résultats Autres indicateurs Bocal 1 (B1) : substrats marginaux  1 prélèvement de chaque substrat non encore prélevé  Correspond aux substrats de l’étape B

Bocal 3 (B3) : substrats dominants IBGN: nouveau protocole IBGN: Ancien VS nouveau Richesse et diversité Synthèse des résultats Autres indicateurs Bocal 3 (B3) : substrats dominants  Tous les prélèvements qui n’ont pas encore été utilisés. B1+B2 : liste équivalente IBGN B2+B3 : liste « habitats dominants » B1 : liste « habitats marginaux » B1+B2+B3 : liste « faune globale »

IBGN: nouveau protocole IBGN: Ancien VS nouveau Richesse et diversité Synthèse des résultats Autres indicateurs Calcul de la note IBGN Lancer le programme fourni avec le fichier Excel

IBGN: nouveau protocole IBGN: Ancien VS nouveau Richesse et diversité Synthèse des résultats Autres indicateurs

Ancien VS Nouveau Modification du nombre de substrats IBGN: nouveau protocole IBGN: Ancien VS nouveau Richesse et diversité Synthèse des résultats Autres indicateurs Ancien VS Nouveau Définition du substrat Habitabilité Protocole prélèvement Bryophytes  11 végétal seul (sur bloc) ou avec élément support (sur cailloux) Spermaphytes immergés (hydrophytes) 10 inclut la couche superficielle du sédiment Débris organiques grossiers (litières) 9 Chevelus racinaires, supports ligneux 8 végétal seul Sédiments minéraux de grande taille (pierres, galets) (25 à 250 mm) 7 inclut les différentes classes granulométriques de sédiments Blocs (> 250 mm) inclus dans une matrice d’éléments minéraux de grande taille (25 à 250 mm) 6 inclut les sédiments et la faune associés au bloc (abris sous bloc) Granulats grossiers (graviers) (2 à 25 mm). 5 Spermaphytes émergents de strate basse (hélophytes) 4 Vases : sédiments fins (< 0,1 mm) avec débris organiques fins 3 couche superficielle du sédiment (<3cm) Sables et limons (< 2mm) 2 Algues 1 inclut les éléments minéraux du support Surfaces uniformes dures naturelles et artificielles (roches, dalles, marnes et argiles compactes) raclage de surface Modification du nombre de substrats Deux substrats supplémentaires Nombres de prélèvements 12 pour le nouveau protocole au lieu de 8 pour l’ancien Niveau d’identification des différents groupes taxonomiques Détermination du genre pour certains taxons 26

La Richesse Spécifique (S) IBGN: nouveau protocole IBGN: Ancien VS nouveau Richesse et diversité Synthèse des résultats Autres indicateurs La Richesse Spécifique (S) S = Nombre total d’espèces présentes => ne prend pas en compte les individus! Méthode la plus simple Problèmes : Richesse mesurée ≠ Richesse réelle Liée à la superficie échantillonnée Abondance relative des espèces ignorée

IBGN: nouveau protocole IBGN: Ancien VS nouveau Richesse et diversité Synthèse des résultats Autres indicateurs Indice de Shannon (H) Prend en compte l’abondance relative des espèces. avec , la proportion d’individus de l’espèce i H Є [ 0 ; ln(S) ] H ln (S) : distribution équitable. Cas limite d’équitabilité : même nombre d’individus pour chaque espèce H 0 : peu d’espèces présentes ou une espèce prédominante

Indice d’équitabilité (E) IBGN: nouveau protocole IBGN: Ancien VS nouveau Richesse et diversité Synthèse des résultats Autres indicateurs Indice d’équitabilité (E) Objectif : mieux comparer 2 peuplements différents Principe : indice de Shannon maximal  équitabilité Comparer H à sa valeur maximale. E Є [ 0 ; 1 ] E 1 : conditions idéales E 0 : déséquilibre

(minimum de diversité) 0< Is<1 (maximum de diversité) IBGN: nouveau protocole IBGN: Ancien VS nouveau Richesse et diversité Synthèse des résultats Autres indicateurs Indice de Simpson (Is) mesure la probabilité que deux individus sélectionnés au hasard appartiennent à la même espèce. (maximum de diversité) 0<D<1( minimum de diversité) Indice de diversité de Simpson Is = 1-D pour plus de valeurs intuitives : (minimum de diversité) 0< Is<1 (maximum de diversité) Cet indice de diversité donne plus de poids aux espèces abondantes qu'aux espèces rares. ni: nombre d'individus de l'espèce donnée. N: le nombre total d'individus 30

(diversité minimale) 0 < 1-Hill < 1 (diversité maximale) IBGN: nouveau protocole IBGN: Ancien VS nouveau Richesse et diversité Synthèse des résultats Autres indicateurs Indice de Hill mesure de l'abondance proportionnelle (association des indices de Shannon-Weaver et de Simpson) :    1/D  mesure du nombre effectif d'individus très abondants.  eH’  mesure le nombre d’espèces rares. (diversité minimale) 0 < 1-Hill < 1 (diversité maximale) 1/D : inverse de l'indice de Simpson. H’ : Indice de Shannon-Weaver. 31

Evolution des indices de qualités aux différentes IBGN: nouveau protocole IBGN: Ancien VS nouveau Richesse et diversité Synthèse des résultats Autres indicateurs Evolution des indices de qualités aux différentes stations d’étude du Jaur : tendance générale v De 1996 à 2000 : Nette augmentation de la note et donc de la qualité globale du cour d’eau De 2001 à 2004 : Baisse de la qualité du cour d’eau De 2005 à 2008 : Ré-augmentation de la qualité du cour d’eau Augmentation de la qualité de l’amont vers l’aval : Mauvais fonctionnement de la STEP de Riols? 32

Evolution des indices de qualités aux différentes IBGN: nouveau protocole IBGN: Ancien VS nouveau Richesse et diversité Synthèse des résultats Autres indicateurs Evolution des indices de qualités aux différentes stations d’étude du Jaur : station de Riols De 1997 à 2002 bonne qualité de l’eau stable En 2003 et 2004 dégradation de la qualité Depuis 2004 augmentation constante de la qualité de l’eau Bonne qualité de la station du à la faible anthropisation du milieu 33

Evolution des indices de qualités aux différentes IBGN: nouveau protocole IBGN: Ancien VS nouveau Richesse et diversité Synthèse des résultats Autres indicateurs Evolution des indices de qualités aux différentes stations d’étude du Jaur : station de Prémian De 1996 à 2000 augmentation de la qualité de l’eau Depuis 2001 diminution puis stabilisation de la qualité de l’eau Qualité passable du à une quantité relativement contante de pollution ou à l’apport de l’affluent 34

Evolution des indices de qualités aux différentes IBGN: nouveau protocole IBGN: Ancien VS nouveau Richesse et diversité Synthèse des résultats Autres indicateurs Evolution des indices de qualités aux différentes stations d’étude du Jaur : station camping De 1997 à 2000 augmentation conjointe de l’IBGN et de l’équitabilité. Amélioration de la qualité de l’eau Depuis 2001 qualité bonne mais la équitabilité diminue Disparition d’espèces opportunistes peu polluo-sensibles au profit d’espèces endémiques 35

Evolution des indices de qualités aux différentes IBGN: nouveau protocole IBGN: Ancien VS nouveau Richesse et diversité Synthèse des résultats Autres indicateurs Evolution des indices de qualités aux différentes stations d’étude du Jaur : station STEP Olargues Eau de qualité passable puis bonne depuis 2006 Effet de la nouvelle STEP (2007) à confirmer pour les années à venir 36

Evolution des indices de qualités aux différentes IBGN: nouveau protocole IBGN: Ancien VS nouveau Richesse et diversité Synthèse des résultats Autres indicateurs Evolution des indices de qualités aux différentes stations d’étude du Jaur : conclusion Evolution de la qualité de l’eau similaire entre les stations Similitudes entre IBGN et de l’équitbilité Continuité des résultats avec le nouveau protocole IBGN? 37

Indice Biologique Diatomées IBGN: nouveau protocole IBGN: Ancien VS nouveau Richesse et diversité Synthèse des résultats Autres indicateurs Indice Biologique Diatomées  Algues microscopiques unicellulaires, identifiables à la forme de leur squelette. omniprésentes dans tous les milieux aquatiques ainsi que dans le sol et le milieu aérien Sensibles aux pollutions organiques et aux variations de pH. Indice Biologique des Diatomées (IBD). Indice de Polluosensibilité (IPS). IBD IPS Conçu en 1998 et est applicable à l’ensemble des cours d’eau de France, à l’exception des zones estuariennes Conçu en 1982 Ne se base que sur 209 taxons Prend en compte l’ensemble des espèces présentes dans un relevé Mise en œuvre facile Résultats plus fiables

IPR : Indice Poisson Rivière IBGN: nouveau protocole IBGN: Ancien VS nouveau Richesse et diversité Synthèse des résultats Autres indicateurs IPR : Indice Poisson Rivière  S’applique au niveau du réseau hydrographique (cours d’eau de France continentale). Poissons = bons représentants de l’état d’un cours d’eau. Mesure de l’écart entre la composition du peuplement sur une station donnée (échantillonnage réalisé par pêche électrique), et la composition du peuplement attendue en situation de référence.

IBMR : Indice Biologique Macrophytique IBGN: nouveau protocole IBGN: Ancien VS nouveau Richesse et diversité Synthèse des résultats Autres indicateurs IBMR : Indice Biologique Macrophytique Macrophytes = plantes aquatiques visibles à l’œil nu Informe sur le degré d’eutrophisation Note /20 : - estimation du taux de recouvrement - abondance relative

IOBS : Indice Oligochète IBGN: nouveau protocole IBGN: Ancien VS nouveau Richesse et diversité Synthèse des résultats Autres indicateurs IOBS : Indice Oligochète  Oligochètes = petits vers aquatiques Décrit la qualité biologique des sédiments (micropolluants…) Calculé à partir de la densité en oligochètes et du taux de vers appartenant au groupe dominant

Conclusion IBGN : indice le plus utilisé Un nouveau protocole Indices normalisés au niveau de l’Europe => cohérence Complémentaire à l’analyse des paramètres physico chimiques