Introduction à l’écologie aquatique Bien faire le lien avec la sortie But = comprendre comment les facteurs abiotiques et biotiques du milieu influencent la structure des communautés d’invertébrés dans un cours d’eau. (Pour cela nous allons étudier la composition des peuplements en termes de grands groupes taxonomiques, évaluer la diversité des peuplements et leur hétérogénéité, étudier leur composition en termes de groupes trophiques) Dans un premier temps : topo 1- Rappels sur la structure des cours d’eau (quelles sont les contraintes abiotiques de ce milieu) 2- Réseaux trophiques 3- Adaptations des organismes aux contraintes du milieu 4- Bases de détermination des principaux invertébrés Ensuite, identification et comptage. Puis entrée données dans tableur et interprétation

1- Ruisseau : milieu homogène ou hétérogène? 1.1. Le courant RAPPEL SORTIE!! Dans un cours d’eau le courant varie latéralement avec dans les méandres des zones de courant fort à l’extérieur du méandre et des zones de courant faible à l’intérieur On parle de zone d’érosion en courant fort et de zone de sédimentation en courant faible. Dans un secteur rectiligne la vitesse de courant est maximal dans le chenal (partie centrale) car les turbulences créés par les rives ralentisse l’eau

Profil de cours d’eau Exemple d’un ruisseau Exemple d’un fleuve Une autre type de variation de courant peut être observé en se baladant au bord des cours d’eau. C’est l’alternance entre des zones de faible profondeur ou le courant est rapide que l’on appelle Seuil et des zones plus profonde ou le courant est moins fort que l’on appelle mouille. Là encore on qualifie les seuils de zone d’érosion et les mouilles de zone de sédimentation. Dans le cas des grands fleuves, on retrouve également cette alternance même si elle n’est pas toujours visible du fait des grandes profondeurs de ces systèmes. Dans ce cas les seuils ne sont plus perpendiculaires mais oblique par rapport au sens du courant. Exemple d’un fleuve

L’alternance Seuil Mouille Exemple d’alternance seuil mouille dans des rivières de différentes tailles: un ruisseau à gauche et deux rivières plus larges à droite

Substrats de sédimentation 1.2. Le substrat Le sable Les galets Les blocs Les substrats minéraux Substrats d’érosion Substrats de sédimentation La litière Les racines des rives La végétation aquatique Les substrats organiques Quels sont les type de substrats que l’on peut trouver dans un cours d’eau? (là il faut que les étudiants participent et se rappellent de la sortie) A votre avis, dans quels secteur du cours d’eau va-t-on retrouver ces substrats? - Galets et blocs dans courant fort (zone d’érosion) - Sable et litière dans les zones de courant faible (zone de sédimentation) - Racines sur les rives (si rive végétalisée) - Végétation aquatique un peu partout selon les espèces considérées. Du point de vue physique les cours d’eaux ne sont pas homogènes, la rivière n’est pas un tuyau.

La conductivité électrique 1.3. La chimie de l’eau La température Elle dépend du climat, de la saison et de l’origine de l’eau L’oxygène dissout Il y a 2 sources d’oxygène dans l’eau: - Les échanges avec l’air atmosphérique dans les zones de turbulences - La photosynthèse par les producteurs primaires La conductivité électrique Elle dépend de la nature géologique du bassin versant On va maintenant parler de quelques paramètres de chimie de l’eau car vous imaginez bien que le nombre de paramètres est considérable si l’on tient compte des paramètres naturels et des paramètres liés aux activités humaines (pesticides, polluant….) Le premier paramètre important est la température, elle varie en fonction du climat, de la saison et aussi de l’origine de l’eau car les eaux d’origine souterraines ne sont pas à la même température que les eaux de ruissellement plus chaudes l’été et plus froides l’hiver. L’oxygène dissous à 2 origines: - Les échanges atmosphériques surtout au niveau des zones de turbulences (les Seuils) car de l’eau lisse n’échange presque rien avec l’air. - La photosynthèse chlorophyllienne qui produit de l’O2. La conductivité électrique qui varie en fonction de la géologie du bassin versant puisque des roches calcaire seront plus facilement dissoutes (donc une forte conductivité) alors que les Granites seront peu solubles donc faible conductivité. Le pH lui aussi dépend de la géologie, on a des pH acides sur substrat granitique car peu d’ion en solution donc peu de pouvoir tampon de l’eau. On a aussi une variation saisonnière car l’activité biologique fait monter le pH car les organisme respire et libère du CO2 dans l’eau qui donne des carbonate HCO3- qui font grimper le pH. Sur un même site les valeurs de chimie sont stables car on a une dilution à l’échelle de la station et un mélange homogène car l’eau circule. Ce n’est pas vrai pour les eaux stagnantes! Ou on observe des stratifications. Le pH Il dépend de la nature géologique et de la saison D’un point de vue chimique les valeurs de surface en cours d’eau sont homogènes sur un même site

2- Les réseaux trophiques des cours d’eau Il y a 3 sources à l’origine des réseaux trophiques: les sels minéraux, les détritus organiques et l’énergie lumineuse Ces sources seront utilisées par différents organisme autotrophes (Les diatomée sont des algues benthiques (qui vivent sur le fond) primaire et hétérotrophe (bactéries et champignon (hyphomycètes). Ensuite nous avons les consommateurs secondaires correspondant au invertébrés (larve d’éphémère pour les algivores et crustacé Gammaridae pour les détritivores) pour et à quelques poissons phytophages Puis les prédateurs invertébrés (larve d’Odonate en photo) et poissons (Gambusie qui se nourrit de larve de mouche). Enfin les poissons invertivores et prédateurs (Truite)

Matière organique morte Consommateurs tertiaires Consommateurs secondaires Consommateurs primaires Producteurs primaires Saprophages algues phytoplancton plantes Matière organique morte Sels minéraux Énergie lumineuse

Pyramide alimentaire 10 J 100 J 1 000 J 10 000 J Pourquoi une pyramide? Réflexion autour de la perte d’énergie à chaque niveau 1 000 000 J de lumière

3- Les adaptations de la faune à la vie en eau courante 3.1. Les adaptations morphologiques L’aplatissement dorso-ventral: Les Éphémères Les Plécoptères Les Planaires L’aplatissement latéral Les Gammares Différent type d’adaptation: Larves d’insectes éphémères et Plécoptères et Plathelminthes Turbellariés (Planaires) Crustacés Amphipodes Gammardiae (Les Gammares) que l’on trouve dans tout les cours d’eau. Larve de Diptère Blepharoceridae avec 1 ventouse par segment abdominal. Les dispositifs d’accrochage Larves de Blepharoceridae

3.2. Les adaptations comportementales Construction d’étui ou de fourreaux Larves de Trichoptère à foureaux Enfouissement Larves d’Ephemera Certaines larve de Trichoptères (Insecte) construise des fourreaux par la salives ou la sécrétion de soie. Ces fourreaux sont de nature (végétale ou minérale) et de forme (long, rond, quadratique…) différente plus ou moins caractéristiques des familles taxonomique. Les taxons qui vivent dans la litière utilisent plutôt des feuilles ou des brindilles alors que ceux qui vivent dans les seuils utilisent plutôt des minéraux. Certaine leste leur fourreaux à l’aide de petits cailloux pour mieux résister au courant. Certains s’enfouissent dans le sédiment (Larve d’Éphémère du genre Ephemera): cela nécessite des pattes puissantes pour creuser et des branchies souples qui se rabattent sur l’abdomen pour pas être arrachées.

4- Les adaptations à la respiration dans l’eau 4.1. Utilisation de l’oxygène de l’air Accumulation de provision d’air Les Dytiques Les Notonectes Prolongements ou siphon Provision d’air sous les élytres (dans des réseaux de soies hydrophobes appelées « plastron ») leur permettant de plonger car ce sont des prédateurs. Les échange gazeux O2 – CO2 se font dans les bulles d’air coincées. Quand il n’y a plus assez d’O2 ils remontent. Les prolongements sont utilisé par d’autre insectes: Les Nèpes avec leur siphon respiratoire (Hétéroptère, Nepidae) et les larves de moustique (Diptère, Culicidae) le problème de ces siphons c’est qu’il ne peuvent pas toujours se fermer (ex des moustique) donc si l’individus plonge il se noie. A travers la végétation dans dans les lagunes des tissus végétaux pleine d’O2 grâce à une crochet stigmatique (gros crochet creux à l’extrémité abdominale (larve de Coléoptère du genre Donacia) Les Nèpes Les Culicidae (Moustiques) A travers la végétation Larves de Donacia

4.2. Utilisation de l’oxygène dissout Les branchies A travers la peau Les Oligochètes Les Sangsues Les branchies sont de loin les systèmes les plus utilisés par les insectes. Elle sont de différents types en fonction des groupes taxonomiques. A Gauche et au centre larves d’Éphémère avec branchies trachéennes (type le plus fréquent, a droite branchie de Plécoptère de type cuticulaire enforme de cheveux A travers la peau = respiration tégumentaire Les annélides Achètes (Sangsue) et Oligochètes (Vers) Dans une chambre respiratoire proche des poumons les Gastéropodes pulmonés (exemple la Lymnée) Les pseudo-poumons Les Gastéropodes pulmonés

A quoi ressemblent les adultes de toutes ces larves ?

Ephémère Trichoptère Sialidae

Demoiselle = Zygoptère Libellule = Anisoptère

Chironome = Diptère