New approaches to biomonitoring using aquatic macroinvertebrates: theoretical basis, numerical tools and application to large watersheds
Nouvelles approches de la bioévaluation à partir des invertébrés benthiques : bases théoriques, outils biométriques et validation à l'échelle de grands bassins
Résumé
The aim of this work is to determine the potential of the biological traits, i.e. the functional characteristics (e.g. size, reproduction or feeding habits) of benthic macroinvertebrates, in the understanding of the organisation of aquatic communities. Based on the test of the Habitat Templet Concept, different studies have been realised at very different spatial, temporal and faunistic levels, to confirm or refute this theory. The aim is also to examine new potentialities for the bioindication of streams with macroinvertebrates, by the use of the new developments in theoretical ecology such as the biological traits of taxa. These traits have been applied on typical pollution cases, at a very local scale or at a wider scale, and on sites being the least disturbed as possible. For this purpose, it has been necessary to develop new methods and new tools, such as an hydrobiological database, a multivariate method linking 3 tables, and an extension of the co-inertia to several tables. Whether at a local or a river scale, biological traits were sensitive to the pollution effect, and more generally to the anthropic effect. Moreover, the use of the biological traits on samples with typical pollution effects has allowed the discrimination of large pollution types, separating samples characterised by a toxic pollution from those characterised by an organic pollution. Moreover, this response of the traits was not sensitive to the ecoregional differences of benthic communities. This robustness of the traits facing spatial variability is confirmed in a national study of stations being the most natural as possible, which reinforces their interest for a biomonitoring purpose. The biological traits do represent a very interesting tool for the bioindication.
Ce travail vise à déterminer l'apport des traits biologiques, c'est à dire les caractéristiques fonctionnelles (comme par exemple la taille, la reproduction ou les habitudes alimentaires) des macroinvertébrés benthiques, dans la compréhension de l'organisation des communautés aquatiques. Construites autour du test du concept de l'"habitat templet", différentes études ont été réalisées à des niveaux spatiaux, temporels, et faunistiques volontairement très différents, afin de valider ou de réfuter au mieux cette théorie. L'objectif est également d'explorer de nouvelles potentialités des macroinvertébrés pour la bioindication de l'état de santé des cours d'eau, en tirant parti des nouveaux développements en écologie théorique tels que les traits biologiques des taxons. L'application de ces traits a donc été effectuée sur des cas de pollution reconnus, à une échelle locale, à l'échelle de tout un fleuve et même sur un grand nombre de cours d'eau, et sur des cas exempts de pollution caractérisée. Il a été nécessaire de développer des méthodes et des outils originaux. Il s'agit notamment de la création d'une base de données hydrobiologiques, d'une méthode multivariée de couplage de 3 tableaux de données et d'une méthode étendant la co-inertie à plusieurs tableaux. Que ce soit à une échelle locale ou à une échelle fluviale, les traits biologiques se sont révélés sensibles au facteur pollution, et plus généralement au facteur anthropisation. De plus, l'utilisation des traits biologiques sur des échantillons affectés par des rejets spécifiques a permis la discrimination de grands types de pollution, séparant les échantillons affectés par une pollution de type toxique de ceux affectés par une pollution de type organique. D'autre part cette réponse des traits a été reconnue insensible aux différences écorégionales des communautés benthiques. Cette robustesse des traits face à la variabilité spatiale se confirme dans une étude nationale sur des stations considérées comme exemptes de pollution caractérisée, ce qui conforte un peu plus leur intérêt dans un processus de bioindication. Les traits biologiques semblent donc représenter un outil extrêmement intéressant pour la bioindication.