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Évolution du plancton de la Loire : le tournant des années 90

Les Nations unies ont désigné le 22 mai 2013 Journée internationale de la biodiversité, dont le thème est « l’eau et la biodiversité ». Naturellement ou sous la pression d’activités humaines, des désordres peuvent venir perturber le fonctionnement des milieux aquatiques. C’est ce que montrent des travaux de chercheurs de l’Inra qui ont étudié l’évolution sur 24 ans du plancton de la Loire.

Bords de Loire.. © Inra, BEGUEY Alain
Par Catherine Foucaud-Scheunemann pour Service de presse
Mis à jour le 18/11/2015
Publié le 22/05/2013

Imaginez un paysage de printemps, en fond de toile, un lac, une rivière ou encore un fleuve… Tous sont le siège d’une vie foisonnante, tant animale que végétale, qui joue un rôle primordial dans leur fonctionnement. Tous ont subi, au cours des 50 dernières années, des pressions importantes susceptibles d’en perturber la biodiversité et le fonctionnement. A l’échelle locale, c’est la pollution par les phosphates - surtout d’origine domestique et l’azote, présent sous forme de nitrates et d’ammonium et plutôt d’origine agricole. À l’échelle globale, ce sont les changements d’ordre climatique.

Des chercheurs de l’Inra Versailles-Grignon* se sont intéressés aux organismes microscopiques qui vivent en suspension dans les eaux douces de la Loire, le plancton. Ils ont étudié l'évolution sur 24 ans (1985-2008) de l’abondance et la diversité du phytoplancton ainsi que celles des paramètres physico-chimiques, dans le segment moyen de la Loire, dans le cadre d’un programme de surveillance écologique des abords de la centrale nucléaire de Dampierre-en-Burly (45).

Un quart de siècle au chevet de la communauté phytoplanctonique

Centrale nucléaire sur la Loire. © MAITRE Christophe
© MAITRE Christophe
Les scientifiques ont mis en évidence que le fonctionnement de la Loire a beaucoup évolué au cours de cette période, avec un changement profond et assez brutal au milieu des années 1990, sans lien avec l’activité de la centrale nucléaire. Ce changement s’est traduit par une diminution drastique (50 %) de l’abondance du phytoplancton tandis que la diversité augmentait – à l’échelle de la communauté ou au sein des groupes majoritaires de microorganismes qui la composent (chlorophycées, cyanobactéries et diatomées).

Plus encore, si les cyanobactéries, après les années 95, ne forment plus de grands pics d'abondance comme cela pouvait ponctuellement être observé avant, leur niveau de base a régulièrement augmenté.

Une évolution tiraillée entre pressions locales et changements globaux

Les chercheurs ont montré que le bouleversement du fonctionnement de la Loire au cours de cette période s’explique par une évolution des pressions qui s'exercent sur le fleuve et son bassin versant. Cette évolution combine :

  • en local, une amélioration du traitement des eaux résiduaires domestiques qui ont progressivement fait l'objet d'une déphosphatation et une augmentation de la quantité d’herbicides présents dans les eaux du fleuve ;
  • des changements globaux d'ordre climatique qui se sont notamment traduits, pendant la période estivale, par une réduction des débits du fleuve. Cette réduction s’est soldée par une diminution des apports en phosphore provenant du brassage des sédiments ou du transport depuis le bassin versant.

Dans cette situation, la réduction des concentrations en phosphore a eu un rôle déterminant sur la communauté planctonique dont l’abondance a fortement diminué. On aurait pu s'attendre à ce que la proportion de cyanobactéries, très friandes en phosphore, diminue également. C’était sans compter sur leur capacité à surmonter ces limitations en phosphore, leur moindre sensibilité aux herbicides et enfin, l’élévation de la température de l’eau favorable à leur croissance.

Cette étude de grande envergure, menée pendant un quart de siècle, révèle la complexité des facteurs susceptibles d’expliquer l’évolution de la diversité et de la structure d’un écosystème ici fluvial, à la croisée de changements locaux (disponibilité en nutriments, concentrations en pesticides) et d’autres plus globaux (température et hydrologie en lien avec le climat). Elle n’est pas sans interroger l’impact de cette évolution sur la chaine alimentaire de l’écosystème fluvial bien au-delà du seul phytoplancton.
Pour répondre à cette interrogation, une seconde phase d’analyse portant sur l’ensemble des données disponibles sur les autres compartiments biotiques de la Loire (zooplancton, poissons, macro-invertébrés benthiques) vient tout juste de débuter. Elle devrait permettre de déterminer si tous ces compartiments ont suivi une évolution commune lors des 25 dernières années et de mieux comprendre le déterminisme des évolutions constatées.

* Unité mixte de recherche « Biogéochimie et écologie des milieux continentaux », Université Pierre et Marie Curie-Paris 6, CNRS, Inra, IRD, ENS, AgroParisTech, Université Paris-Est. Centre de recherche Inra de Versailles-Grignon.

La Loire à Tours. © CARRERAS Florence

La Loire, en chiffres

Du Mont Gerbier-de-Jonc, en Ardèche, à l’océan Atlantique où elle se jette à la hauteur de Saint-Nazaire, la Loire est le plus long fleuve de France avec un peu plus de 1010 km.

La Loire compte 10 affluents de plus de  100 km, elle est alimentée par plus de 40 000 km de cours d’eau.

Son débit, très irrégulier, est en moyenne de 850 m3/s sur l’année.Son bassin versant de 117 000 km2 occupe plus d’un cinquième du territoire français. Plus de la moitié (60 %) de cette surface est dévolue à des usages agricoles.