Partie 3 - Les écosystèmes aquatiques continentaux PDF

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I.

Les écosystèmes aquatiques continentaux :

A) Introduction : Les écosystèmes aquatiques continentaux inclus l’eau douce, l’eau saumâtre = écosystème limnique. Eau saumâtre : eau dont la teneur en sel est sensiblement inferieur à celle de l’eau de mer. Quand on parle d’écosystème aquatique continentaux, tous les systèmes d’estuaires, les étangs, sont des écosystèmes d’eau saumâtre. On distingue : - Ecosystème lotique : eau courante, renouvellement rapides des eaux. - Ecosystème lentique : renouvellement des eaux lentes , eaux stagnantes ;. Ex : mare d’Opoul, mare de Catchéau. Chacun des écosystèmes est structuré par un ensemble de paramètres physiques, chimiques,… …

Il s’agit de tous le circuit de l’eau depuis l’atmosphère jusqu’aux montagnes, puis une déclinaison d’altitudes, avec des pentes qui font qu’on a une écoulement plus ou moins régulier jusqu’à la mer, avec des phénomènes d’échanges verticaux (par l’évaporation, transpiration des plantes et par les précipitations). Donc les écosystèmes continentaux concernent tous ces écosystèmes que l’on va retrouver entre la montagne et la mer. On peut avoir des écosystèmes aquatiques continentaux sous-terrain. La majorité de l’eau continental est sousterraine. La majeur partie de l’eau de la rivière est sous-terraine. Le continuum est constitué d’une diversité d’écosystèmes aquatique structuré par des paramètres physicochimiques qui vont déterminer les caractéristiques de ces différents écosystèmes. Ces différents paramètres physico-chimiques consiste essentiellement à structurer, caractériser le déplacement, le mouvement, le renouvellement, la profondeur de l’eau (que ce soit de façon vertical ou horizontal ou transversal) et cela dépend des différents substrat (la composition de l’eau n’est pas la même sur un substrat comme le sable que sur un substrat calcaire). Ces paramètres physico-chimiques rentrent en relation avec les berges (relation transversale), mais aussi en interaction verticale avec l’atmosphère entre autre.

B) Les écosystèmes lotiques :  Organisation : les facteurs structurants :

 Echanges horizontaux (en vert): de l’amont (en altitude) vers l’aval (en plaine). La partie amont d’un cours d’eau c’est tout ce qu’il y a au niveau de la source, la partie aval c’est la zone vers la confluence donc vers la mer. Il s’agit de la circulation, du transport.  Echange verticaux (en rouge) : échange au sein de la masse d’eau (quand elle est plutôt profonde, il n’y en a pas beaucoup dans les petites rivières). Echanges transversaux (marron): échange entre la partie terrestre et la partie aquatique. les  écosystèmes aquatiques continentaux sont des milieux ouverts c’est-à-dire qu’il sont en interaction permanente avec tous ceux qui les entourent et notamment la partie terrestre qui a un rôle important sur le fonctionnement, la composition de l’écosystème aquatique. Il peut y avoir aussi des échanges particulier d’une rive à l’autre (pas de différence entre rive droite et rive gauche d’un ruisseau ou d’une petite rivière). Echanges spatio-temporel : Echanges verticaux entre l’atmosphère et l’hydrosphère.  Ces 4 facteurs d’organisation vont déterminer la structure et le fonctionnement des écosystèmes aquatiques continentaux. Les écosystèmes lotiques sont caractérisé par un écoulement de l’eau. Ce sont les eaux courantes mais le courant n’est pas toujours apparent, et pas toujours permanent. Il s’agit des ruisseaux, torrents, rivières et fleuves. Cela ne veut pas dire non plus que l’eau est toujours présente en surface (sous-terrain). Hydrosystème fluvial : Si on regarde à petite échelle, un écosystème aquatique c’est un petit torrent, rivière mais d’un point de vue plus large tous ces torrents et rivières forment des réseaux qui se rejoignent tous les uns les autres, donc ils sont interconnectés. On a affaire à un hydrosystème fluvial, c’est-à-dire à un ensemble écologique complexe constitué par de petits écosystèmes lotiques plus simple et des écosystèmes aquatiques qui lui sont associés. Dans l’hydrosystème fluvial il n’y a pas que des écosystèmes lotiques, il y différents écosystèmes dont certains peuvent être terrestre = zone plus ou moins inondées sur les berges qui fait partie intégrante d’un écosystème fluvial. Bassin versant : c’est une région dont les eaux de précipitations (la pluie), les eaux sous-terraines ainsi que les eaux de surfaces convergent vers le même plan d’eau pouvant être la mer. Le bassin versant c’est l’ensemble de l’air qui va nous permettre de récupérer de l’eau convergeant vers ce même point, c’est une zone très vaste dont les bordures sont très éloignées. Analogie avec une feuille : cours d’eau important (la feuille) avec tout un système de nervures secondaires qui vont se rejoindre les unes avec les autres, donc si on veut considérer l’intégralité du bassin versant (la nervure principale) il faut considérer l’intégralité de la feuille. Donc toute eau qui tombe à l’intérieur de la zone rouge va se retrouver inévitablement dans le cours d’eau principal. Toute eau qui tombe au-delà se retrouvera dans un autre bassin versant.

→ Les facteurs qui vont structurer les écosystèmes lotiques : 1. Les facteurs horizontaux :

Un cours d’eau sur son tracé longitudinal, depuis la montagne jusqu’à la plaine il y a des variations d’altitude, de pente, du substrat (granulométrie du fond: plutôt grossière en montagne, et plutôt vase et sable vers l’aval). Cela nous amène à définir 3 zones principales selon ce tracé longitudinal du cours d’eau : − Crénon : zones proches des sources, de haute altitudes. Caractérisé par de forte pente, un tracé plutôt rectiligne du cours d'eau, et le substrat est généralement constitué de gros bloc. − Rhithron : la zone intermédiaire. Correspond à la basse montagne. Altitude moyenne, pente inférieur à celles du crénon, tracé beaucoup moins rectiligne à tendance sinueuse (courbure, bras secondaire éventuellement), substrat composé généralement de cailloux. − Potamon : plaine, pente très faible , substrats de sable ou limon, cours d’eau élargit avec un tracé beaucoup plus complexe jusqu’à l’embouchure qui correspond à un estuaire simple ou à un delta. Remarque : la vitesse du courant varie selon la pente → si on a une pente forte (Crénon) cela sous-entend que le débit est torrentiel, très fort. Si on a une pente faible (Potamon) = la vitesse du courant est bien moindre. Dans les facteurs horizontaux on a 2 paramètres : la vitesse du courant et la dimension des particules :

problématique de granulométrie : Quand les particules sont petites il suffit d’une vitesse de courant très faible pour entrainer ces particules. Par contre une particule grosse il faut des courants très fort pour arriver à la déplacer (par exemple quand il pleut). On aura un transport important et facile sur les particules plutôt fines tandis que les particules plutôt grandes auront tendances à se déposer. Cela explique que dans le Crénon où il y a des pentes fortes et donc une vitesse importante du courant, on aura des cours d’eau qui ont la capacité d‘éroder le substrat et d’emporter des gros blocs mais aussi les particules fines. Mais au fil du temps, vers l’aval du cours d’eau on va avoir la vitesse du courant qui aura tendance à diminuer et donc on aura

de plus en plus de dépôts des particules plus grosse => plus on descend, plus on dépose les gros bloc et plus on transporte les sables et les alluvions et à la fin on aura plus que ceux-ci. Morphologie est profilé par l'érosion verticale

Cela explique aussi les profils des cours d’eau le long du profil longitudinal : gorge profonde car érosion importante, en descendant (en allant vers la moyenne montagne) on aura des vallées en V (évasé) et plus on descend plus on a un profil en U pour arriver à un profil plat. Impact aussi sur l’environnement direct des cours d’eau : les écosystèmes terrestres en bordure (berges).

2. Les facteurs transversaux : Tous ce qui se passe au niveau de l’interaction du cours d’eau avec son environnement direct terrestre ou au moins amphibie. Il y a beaucoup d’interaction entre un cours d’eau et son environnement externe. L’essentiel des apports (en énergie: la matière organique,…) d’un cours d’eau ce fait par l’extérieur: tous ce qui permet la vie à l’intérieur de l’eau résulte de l’environnement extérieur. C’est dans le Crénon que l’on produit le plus d’alluvions. Alluvion = dépôt de débris, tels du sable de la vase, de l'argile, des galets, du limon ou des graviers, transportés par de l'eau courante. Les alluvions peuvent se déposer dans le lit du cours d'eau ou s'accumuler au point de rupture de pente. Peuvent constituer des plaines alluviales très fertiles. C'est une ressource importante d'éléments nutritifs (nutriment, matière organique). On a une zone proche du Crénon: production importante d’alluvions qui ne restent pas dans cette zone. Descendent, passent dans le Rhithron, qui constitue essentiellement une zone de transfert, c’est une zone où il y a consommation de l’énergie (pas les organismes vivants aquatiques). On arrive enfin dans le Potamon (plaine) où la on a une accumulation, un stockage des alluvions. C’est ceci qui rend les plaines si riche et propice à la culture (exemple du Nil et du développement des égyptiens au bord du Nil). Considération du cours d’eau en coupe transversale: On distingues différentes zones :

Chenal d’étiage : là où circule l’eau au plus bas en période d’étiage (fin été/ début automne). Lit mineur : En temps normal, moyennes eaux. beaucoup plus large, non végétalisé : constitué de terre, de roches mère, substrat. berges plus ou moins vertical et marquée : de part et d’autre du lit mineur. A partir du lit mineur on va avoir des zones humides qui sont constituées de végétaux amphibie, d’une forêt amphibie très particulière : la ripisylve. – Ripisylve :Ensemble des formations végétales sur les rives d’un cours d’eau, on en a pas beaucoup dans le crénon. Plus on descend plus elle a un rôle majeur et est un réservoir de biodiversité et c’est aujourd’hui un enjeu majeur de maintien de biodiversité (un des grands grands défi de protection de l’environnement). C’est dans cette ripisylve, cette zone amphibie que l’on aura un stockage d’organisme et d’eau et aussi une absorption d’une partie des crues : on distingue : – le lit majeure périodique qui correspond aux pluies centennales (grande cru que l’on rencontre tous les 100 ans) recouvre la ripisylve et le système racinaire de la ripisylve permet de maintenir le substrat en place et d‘absorber une partie de l’eau  si on l’élimine => l'eau n'est plus freinée. – Au-delà on peut distinguer un lit majeure épisodique avec des pluies historiques exceptionnelles représente sur la largeur toute la zone de dépôts des alluvions (zone riche cultivé, riche). − −

Anastomose= tronçons qui se rejoignent. (connexion entre eux) Espaces périfluviaux:

Cours d’eau très torturé qui serpente avec des anastomoses (connexion), rupture d’écoulement (partie de méandre qui se coupent  écosystème lentique) et un système de méandre assez important , assez complexe, qui va isoler des sous écosystèmes. A gauche : mise en place d’attérrissement = le cours d’eau qui s’élargie, on va avoir de gros îlots de pierres, de galets (avec dessus des peupliers et autres qui se développent), délimitent un bras: chenal principal qui deviendra secondaire. Ce bras secondaire peut avoir le comportement d’un petit ruisseau avec une écologie un peu différente que le bras principal. A force de se combler il peut devenir un système lentique.  La notion d’espaces périfluviaux c’est la liberté laissée à un cours d’eau de bouger, de se déplacer (cela pose problème aux riverains car plus un cours d’eau bouge plus c’est compliqué pour eux).

3. Les facteurs verticaux :

Le fond du cours d’eau, les eaux superficielles c’est ce que l’on voit mais la majeure partie se trouve en dessous et autour (même sur la berge, on marche sur de la terre plus ou moins inondée même si en surface il n’y a pas d’eau (il suffit de creuser pour en trouver)). On a un milieu plus ou moins saturé d’eau qui borde et est sous le cours d’eau = milieu hyporhéique (non saturé). Sous le milieu hyporhéique on a le milieu aquifère (saturé) C’est un écosystème à part entière: une flore diminué mais présence et une faune très typique et un fonctionnement très particulier. C’est surtout un très grand réservoir d’eau = milieu aquifère, c’est à dire la nappe phréatique (en profondeur → saturé d’eau). On peut avoir de vrais cours d’eau sous-terrain mais aussi des roches poreuses avec des alluvions et le tout est ultra saturé d’eau. C’est là que sera stockée l’essentielle de l’eau souterraine. En dessous de l’aquifère on a la roche mère qui est imperméable donc il n’y a aucune infiltration (si la roche mère est affleurant on aura quasiment pas de milieu hyporhéique).

Quand on a un milieu qui s’assèche, l’eau ne s’évapore pas, elle s’enfonce (tous les cours d’eaux temporaires, quand ils sont à sec depuis pas longtemps (normalement), on trouve de l’eau souterraine). Le milieu hyporhéique reste inondé, ce qui permet la survie et le maintien de beaucoup d’espèces aquatiques dans ces cours d’eaux temporaires (ils se réfugient dans le milieu hyporhéen). En été le cours d’eau a un niveau très bas = étiage . La nappe, elle, est plutôt basse aussi mais c’est le cours d’eau qui alimente la nappe.  En période d’étiage on a un transfert de l’eau du cours d’eau vers la nappe. En hiver le cours d’eau va monter et la nappe, qui constitue l’essentiel du cours d’eau, monte encore plus. Donc ce qui alimente le cours d’eau c’est donc la nappe.  En hiver, le transfert d’eau se fait à l’inverse (vient du milieu hyporhéique, des bordures du cours d’eau pour alimenter celui-ci). C’est pour cela que quand il pleut, pendant un certain temps, le milieu hyporhéique va absorber l’eau, puis celui-ci est saturé donc il relargue l’eau dans la rivière, alors la rivière est en crue.

 Les paramètres abiotiques : L’écosystème lotique est aussi structuré par un ensemble de paramètre abiotiques, en voici les principaux : – l'oxygène – la température – la matière organique – la matière minéral – la lumière, – la vitesse du courant, – la composition de l’eau… Il y a donc énormément de paramètres abiotiques et tous vont plus ou moins influencer l’écosystème et les biocénoses qui y vivent.  Classification liée aux paramètres abiotiques : On s’est aperçu que les facteurs structurants (horizontaux, verticaux,…) ne suffisaient pas à expliquer la répartition entre les espèces donc on a fait appel à d’autres critères.

Eucrénal et Hypocrénal Epirhithral Métahithral Hypohithral Epipotamal Métapotamal

Exemple de différentes classification : ➢ Huet : classe les cours d’eau en fonction du positionnement des espèces de poissons : on a la source et torrents en haut et l’embouchure en bas. Il s’est aperçu que la répartition des espèces de poissons était typique: - Zone proche des sources correspondant aux zones à crue (truite), - En dessous, la partie basse du rhitron correspond aux zones à ombre - Si on continu à descendre sur le rithron on a les zones à barbeaux. - Et enfin au Potamon → zone à carpe, brème ➢ Strahler : les numéros d’ordres : on va donner un numéro d’ordre à chaque cours d’eau selon sa 1 proximité avec la source. - Quand on est à la source on est à 0 - Le torrent issu de cette source est d’ordre 1 2 3 - Quand deux cours d’eau d’ordre 1 se rejoignent, il forme un cours d’eau plus important = ordre 2 - … Quand un cours d’eau d’ordre inférieur rencontre un cours d’eau supérieur c’est celui de l’ordre supérieur qui prime (ordre 1 rencontre ordre 3 = cours d’eau d’ordre 3). Correspondance avec Crénon (numéro d’ordre petit), rithron, potamon par cette classification. Mais cela ne suffit pas. ➢ Illies et Botosaneanu :il ont affiné la notion de Crénon, Rhithron et Potamon en créant des sous parties (metarhitron,…). Les numéros d’ordre définissent certaines biocénoses (macroinvertébré).  Pour chacune de ces zones, qui définissent un critère différent, on peut définir une biocénose particulière.

 Les adaptions de ces organismes au seins de ces différents biocénoses : Exemples d’adaptations :

 Espèces torrenticol = espèces rhéophile, se dit d'un organisme aquatique qui vit dans les torrents, cad un milieu à fort courant. Remarque : Milieu rhéophile (milieu de courant). Espèces des salmonidés (familles des truites), ils ont tous le même profil : longiligne, très costaud, sont capable de remonter le courant. Ces espèces sont habituées à vivre dans un milieu où les courants sont très forts. Ce courant fort est un gros avantage pour certaines choses: pressions écologique positive si on considère l’oxygène, la température de l’eau : le brassage entrainé par le régime du torrent entraine forcément un très bonne oxygénation de l’eau, ce qui est favorable à la vie. Favorise aussi l’évacuation de la chaleur (faible température bonne pour les espèces habituées à vivres dans des eaux fraîches de montagnes). En revanche la forte vitesse de courant représente une pression négative et très dangereuse pour la survie et le maintien des espèces : si on prend un poisson de plaine, mis dans un courant il se fait emporter. Par contre tous les salmonidés sont habitués à remonter le courant.  Ceci ne concerne pas que les poissons, les invertébrés , eux, à leur échelle il est inenvisageable de lutter contre le courant, il doivent trouver des stratégie d’évitement : Stratégie de fixation: Exemple : - Larve de diptère (décroche ses ventouses et les raccrochent pour avancer). - Larve de coléoptère : se plaque sur le sol, son corps étant foliacé il se créé une ventouse qui le fixe au substrat. La stratégie de ces organismes c’est de rester plaqué le plus près du sol pour atteindre la couche limite : couche de 1 ou 2 mm maximum. A la surface de tout substrat il y de la rugosité qui fait que la vitesse du courant devient quasiment nul sur une couche très fine. Donc pour pouvoir vivre dans ces rivières torrentielles les animaux (macroinvertébrés) s’adaptent en étant le plus plat possible pour rester dans cette couche limite. Ils n’ont pas forcément besoins de système de fixation du moment qu’il s sont assez plat pour rester dans cette couche. = notion d’hydraulique. - Certains insectes forment des sortes de lestes qui leur permet d’augmenter leur poids et donc de rester plus facilement sur le fond de l’eau. - Trichoptère avec un autre type de fourreaux, implant minéraux, des branchages ou des feuilles qui sont réunis avec du mucus qui durcit à l’extérieur et permet donc de faire des ?. Cette salive-là peut servir à faire une sorte de filet, l’animal vit à l’intérieur, il peut être situé entre des pierres ou galet au fond, limite enfoncé, donc permettra l’animal d’être protégé et accessoirement de se nourrir (agit comme un véritable filet = récupère la matière organique).

 La faune : ➢ Les salmonidés (famille des truites) caractéristiques de la zone du Crénon ➢ Zones à barbeau (situé au-dessus de perpignan) ➢ Après perpignan c’est plutôt la zone à brème, pas du tout adaptés à des courants très forts mais très adaptés à aller fouiller dans les alluvions, les sables pour récupérer de la matière organique et des végétaux. Remarque : Bien sûr il y a des zones intermédiaire. − Dans les deltas et les estuaires : Zone très particulière au niveau écologique et notamment au niveau de leur biocénose, c’est là qu’elles sont les plus riches, les plus diversifiés. En zone méditerranéenne on a beaucoup de deltas et on a un croisement, une superposition d’espèces marines et d’espèces dite plutôt saumâtres et d’espèces d’eau douces ou d’espèces migratrices (passe d’un milieu à l‘autre au cours de leur développement).  Estuaire: Zone intermédiaire complexe avec une diversité d’espèces. − Les amphibiens que l’on peut rencontrer : le péloblate, la rainette, le triton, le discoglosse etc, des espèces que l’on peut trouver sur toutes les zones épi fluvial. − Les reptiles dans le Roussillon on a deux espèces autochtones (tortue). Espèces en danger et protégée (largage abondant de.. dans les canaux, les marécages et par la concurrence des tor...