Evaluation de l’intégrité fonctionnelle des écosystèmes lotiques du sud-ouest de la France

Développement d’une évaluation des fonctions écosystémiques

Processus écosystémiques vs. structure de l’écosystème La structure des écosystèmes se réfère aux attributs qui peuvent être évalués par des mesures ponctuelles et qui sont considérées comme reflétant le statut et les conditions existantes d’un écosystème. Toutefois, ces attributs ne permettent pas de saisir les propriétés dynamiques d’un écosystème qui représentent ses performances à un temps donné (Palmer & Febria, 2012). Le fonctionnement d’un écosystème se définit comme les effets conjugués de tous les processus qui soutiennent un écosystème (Reiss et al., 2009). Il correspondant aux propriétés dynamiques de l’écosystème (Palmer & Febria, 2012). Les 25 fonctions de l’écosystème impliquent des interactions entre les espèces et leur environnement, permettant la transformation de la matière et de l’énergie (ex : cycle du carbone et la production primaire), la génération d’habitat (p. ex : la construction de récifs), ou le maintien des populations (p. ex : la pollinisation) (Smith et al., 2013). Odum (1962, in Matthews et al., 1982), définit les fonctions de l’écosystème comme 1) le flux d’énergie qui parcoure l’écosystème (p. ex : la productivité et la respiration des communautés), 2) le taux de transformation de la matière (p. ex : via la quantification des cycles biogéochimiques) et 3) les régulations de l’environnement sur les organismes (p. ex : le photopériodisme) et vice versa (p. ex. : la fixation de l’azote par les microorganismes) (Tab.2)

Evaluation fonctionnelle idéale et maturité d’utilisation des différents processus écosystémiques

Les critères d’un indicateur fonctionnel idéal pour l’évaluation en routine de l’état écologique pourrait se baser notamment sur les critères définis par Bonada et al. (2006): (i) fondés sur des bases scientifiques solides, (ii) avec une mise en œuvre simplifiée et (iii) donnant des résultats performants. i. Un indicateur fonctionnel devrait dériver de concepts théoriques robustes dont on pourrait prédire la réponse a priori selon certains paramètres environnementaux. Cet indicateur devrait discriminer différents types d’impacts dus aux activités humaines avec le potentiel de mesurer l’impact anthropique global. ii. Sa mise en œuvre sur le terrain ne devrait pas couter trop cher, avec un protocole relativement simple à mettre en place qui réduirait les coûts dus aux recours à des spécialistes. iii. Les résultats devraient être applicables à large échelle entre les hydroécorégions, délivrant une information pertinente sur l’impact anthropique global et les différentes pressions en particulier, sans interférence avec la variabilité naturelle spatiale et temporelle. Enfin, l’indicateur fonctionnel idéal devrait permettre de mesurer la pression anthropique sur une échelle linéaire. Les taux de décomposition de la matière organique (Gessner & Chauvet, 2002) et le métabolisme (Bunn & Davies, 2000) sont deux fonctions qui d’après Young et al. (2008) présentent les atouts de fonctions pouvant être utilisées en routine dans les procédures d’évaluation de l’état écologique : à la fois sensibles à de nombreuses perturbations (voir les tableaux de synthèse de Young et al., 2008), simples de mise œuvre, et relativement peu chers. En effet, tous les écosystèmes lotiques sont alimentés en énergie trophique par une combinaison de matières organiques d’origine terrestre (y compris les litières de feuilles) et produites in situ (Vannote et al., 1980). Ainsi, les mesures du taux de décomposition des feuilles et du métabolisme de l’écosystème fournissent une indication de la base alimentaire de l’écosystème et contribuent ainsi à déterminer sa capacité à soutenir la vie. Le métabolisme est la combinaison de la production primaire (par photosynthèse) réalisée par les algues et autres plantes aquatiques et de la respiration de l’écosystème qui correspond au taux de respiration de l’ensemble du biote, y compris les poissons, les invertébrés, les 28 algues, les plantes aquatiques et les microorganismes. L’équilibre entre la production et la consommation de carbone organique informe de l’importance relative des deux principales sources d’énergie qui alimentent les écosystèmes des rivières, les algues ou la matière organique terrestre. Si la production de carbone organique équivaut ou dépasse le carbone consommé, alors c’est la matière organique produite in situ qui soutient probablement la chaîne alimentaire ; si la consommation de carbone dépasse largement la production de carbone, c’est la matière organique de l’amont ou du bassin versant adjacent qui est utilisée pour maintenir le système. Par conséquent, le métabolisme de l’écosystème fournit une mesure directe de la base trophique des écosystèmes lotiques et aide ainsi à déterminer leur capacité de survie. La définition du processus de décomposition et les arguments en faveur de sa prise en compte dans l’évaluation fonctionnelle sont décrits en détail dans la partie suivante de l’introduction. Si ces deux fonctions sont de bons candidats pour une application en routine, la décomposition des litières bénéficie d’une littérature plus abondante en terme d’évaluation des impacts anthropiques (Tank et al., 2010, Fig. 6), ce qui représente un atout considérable quant à sa mise en application comme indicateur fonctionnel.