Les macrophytes aquatiques
Présentation générale
Se développant au niveau de la zone littorale d’un écosystème fluvial ou lacustre, les macrophytes aquatiques sont des végétaux observables à l’œil nu et facilement identifiables à l’observation (Holmes & Whitton, 1977), pouvant former des herbiers denses. Producteurs primaires, ces végétaux sont situés à la base des réseaux trophiques et assurent des fonctions écologiques de première importance, conditionnant la structure et le fonctionnement des écosystèmes aquatiques.
Plusieurs types biologiques peuvent être distingués en fonction de la morphologie de la plante et de sa position par rapport à la colonne d’eau : les macrophytes émergés (hélophytes), les macrophytes à feuillage flottants et les macrophytes submergés. Ces derniers sont ceux qui présentent les adaptations les plus poussées au milieu aquatique.
Fonctions écologiques des macrophytes aquatiques
En raison de leur implication dans de nombreux processus physico-chimiques et biologiques, les macrophytes submergés sont considérés comme une composante essentielle pour le fonctionnement et la biodiversité des écosystèmes aquatiques.
On peut notamment citer le rôle joué par les macrophytes comme :
- Habitats, supports ou abris pour de nombreux organismes (biofilms microbiens, invertébrés, poissons…);
- Régulateurs de la qualité de l’eau (transparence, concentration en éléments nutritifs…) et plus généralement comme acteur des cycles biogéochimiques (carbone, azote);
- Modulateurs de l’hydrodynamique (régulation du courant, piégeage des sédiments fins et stabilisation des fonds).
Conséquences négatives associées aux fortes productions de macrophytes aquatiques
Il est assez courant que les macrophytes aquatiques submergés forment des herbiers denses. Cependant, lorsque leur abondance dépasse un certain seuil, variable en fonction du contexte considéré, les biomasses peuvent êtres perçues comme une nuisance et, de fait, des conséquences négatives peuvent survenir pour les activités humaines.
Parmi les conséquences des proliférations des macrophytes aquatiques submergés, nous pouvons citer :
- Modifications de la structure des communautés biologiques (compétition pour la lumière et pour les nutriments, conduisant à la régression de certaines espèces ; effet facilitateur au contraire de certaines invasions biologiques favorisant la stagnation de la masse d’eau);
- Modification des paramètres physico-chimiques de la colonne d’eau, particulièrement en cas de crise dystrophique (augmentation des températures de surface, fortes variations des teneurs en oxygène crise dystrophique, libération de NHx et H2S toxiques);
- Nuisances pour les usagers de la ressource en eau (impacts négatifs sur les activités récréatives, sur les prélèvements d’eau pour l’irrigation ou la production d’énergie).
De telles proliférations surviennent plus fréquemment pendant la saison estivale, avec la hausse des températures et la diminution des débits. La modification chimique et physique des écosystèmes à plus long terme, d’origine naturelle ou anthropique, joue également un rôle ; toutefois le déterminisme de la dynamique des herbiers n’est compris que de manière incomplète à l’heure actuelle.
Compréhension de la dynamique des herbiers de macrophytes aquatiques
La saisonnalité et les conditions environnementales locales déterminent la dynamique des communautés de macrophytes submergés. Leur répartition et leur abondance le long des cours d’eau sont la résultante d’interactions complexes entre la physiologie des plantes et leur environnement (éclairement, hydrologie, qualité de l’eau). Ainsi, de nombreux facteurs physiques, chimiques et biologiques influencent la structuration des communautés de macrophytes le long des cours d’eau.
Dans un écosystème fluvial, une mosaïque d’unités d’herbiers de tailles et d’âges différents peut donc être observée. Toutefois, si l’action de ces différents facteurs environnementaux considérés isolément est assez bien connue, la résultante de leur interaction est moins bien comprise. D’autre part, lorsque plusieurs facteurs varient de manière conjointe dans l’espace et le temps, il est souvent difficile d’identifier les relations de causalité qui amènent à la prolifération des herbiers.
En prenant en compte l’influence respective des facteurs structurants sur les communautés de macrophytes submergés, il devient alors possible de mettre en place un modèle numérique permettant de comprendre les mécanismes de prolifération des herbiers et d’anticiper le développement de biomasse de cette végétation aquatique.
Actuellement, il n’existe aucun outil intégrant tous les facteurs environnementaux responsables de la dynamique des macrophytes aquatiques en milieu fluvial. Le modèle numérique du projet DEMETHER a vocation à intégrer de nombreuses variables potentiellement impliquées dans le déterminisme de la végétation aquatique, à savoir le substrat, l’hydrodynamique, la profondeur, la lumière et la température.
Cortège végétal multispécifique sélectionné pour le projet DÉMÉTHER
La zone d’étude du projet DEMETHER se situe sur la Garonne moyenne ; trois tronçons de rivière, s’étirant sur des distances de l’ordre du kilomètre, ont été sélectionnés: Seilh (site de référence), Toulouse et Roques. Sur ces sites, les herbiers sont constitués majoritairement de trois espèces de macrophytes : la renoncule flottante (Ranunculus fluitans), le myriophylle en épi (Myriophyllum spicatum) et le potamot noueux (Potamogeton nodosus). Ces espèces ont donc été sélectionnées dans le cadre du projet DEMETHER pour faire l’objet d’une étude approfondie en vue de développer un modèle multi-spécifique de la dynamique des herbiers de macrophytes.
