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Eau Biodiversité Paysage
 

Qu’est ce que l’hydrobiologie ?

 
 

Principes généraux

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publié le 29 décembre 2017

Des milieux aquatiques vivants

La faune et la flore présentes dans un milieu (fleuve, rivière, plan d’eau, zone humide, …) sont fortement influencées par la morphologie du milieu (nature des fonds, ombre, …), la composition chimique de l’eau et l’hydraulicité (débits). Elles participent également activement à la qualité de l’eau et du milieu : elles permettent par exemple d’assurer une bonne autoépuration de l’eau ou la stabilité du lit face à une crue.

Le Loison à Han-les-Juvigny
Le Loison à Han-les-Juvigny
photo : DREAL Grand Est

Des équilibres fragiles

Dans un milieu aquatique en bon état, ses diverses composantes forment un équilibre dynamique, favorable à la biodiversité et à de nombreux usages (alimentation en eau potable, abreuvage, irrigation, baignade, pêche, …). A l’inverse, les perturbations (rejets, artificialisation du milieu, modification des débits, …) ont un impact sur les usages et sur la faune et la flore (disparition des espèces sensibles et apparition d’espèces tolérantes entrainant une diminution globale de la diversité). Passé un certain seuil, le rôle des espèces dans le fonctionnement du milieu est contrarié et l’effet de la perturbation s’en trouve amplifié.

Du poisson à l’algue unicellulaire

De part leur position dans la chaîne alimentaire, leur mode de reproduction et leurs exigences différentes quant à l’habitat, poissons, invertébrés, plantes ou algues aquatiques présentent des sensibilités et des temps de réaction différents aux perturbations.

Chaîne trophique

Il est donc intéressant de pouvoir suivre la qualité des mieux aquatiques au moyen de plusieurs indicateurs biologiques présentant chacun une signification, un domaine d’application, un coût et une pertinence particulière.

Les indicateurs biologiques (bioindicateurs)

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publié le 29 décembre 2017 (modifié le 16 septembre 2019)

L’examen de la faune et de la flore peut nous renseigner sur l’état de dégradation d’un milieu aquatique. Cet examen ne peut se résumer à un simple comptage du nombre d’organismes présents ou à une simple mesure de biomasse car l’effet d’une perturbation peut aussi bien être la disparition des espèces sensibles que la prolifération d’une espèce tolérante aux perturbations.

Préférendum de trois espèces de diatomées par rapport au niveau de pollution

Les analyses physico-chimiques mesurent des concentrations de composés présents dans l’eau ou des caractéristiques physiques de celles-ci (température, pH, conductivité, …) au moment du prélèvement. Les méthodes basées sur la bioindication mesurent, quant à elles, l’effet des perturbations subies durant une certaine période de temps précédant le prélèvement. La durée de cette période dépend du type d’organisme considéré et peut varier de quelques semaines à quelques années. Ceci confère un gros avantage aux méthodes biologiques qui permettent de qualifier l’état du milieu en intégrant les événements et perturbations passées.

Des indicateurs biologiques sont notamment basés sur l’analyse de :
- poissons ;
- macro-invertébrés ;
- diatomées ;
- macrophytes ;
- phytoplancton.

Voir le poster de présentation de ces différents groupes biologiques.

Selon la méthode utilisée, le type de perturbation détecté est différent :

Sensibilités de différentes méthodes biologiques

Ces indices biologiques permettent de quantifier de manière lisible par le plus grand nombre la qualité des milieux et de la cartographier. Il est possible en analysant finement les données recueillies en appliquant ces méthodes, en particulier par l’analyse des listes faunistiques et floristiques, d’aller au-delà de ce constat simple et de diagnostiquer plus précisément les éventuelles perturbations. Par exemple, il est possible de différencier l’effet d’un rejet de matière organique de celui lié à un enrichissement en nutriments.

Les macro-invertébrés

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publié le 29 décembre 2017

Les macro-invertébrés aquatiques regroupent les insectes, crustacés, mollusques, vers et autres invertébrés visibles à l’œil nu (taille supérieure à 0,5mm) et dont une partie au moins de leur cycle de vie se déroule dans l’eau. Ils sont présents en quantité dans le fond des rivières : de l’ordre de quelques milliers d’individus par m². Ils sont présents aussi bien sur et sous les pierres, que dans les sables, graviers, vases, litières et végétaux.

Grand dytique (Dysticus sp) dans l'Orne à Gussainville
Grand dytique (Dysticus sp) dans l’Orne à Gussainville
photo : DREAL Grand Est
Coléoptère Esolus sp. (adulte et larve)
Coléoptère Esolus sp. (adulte et larve)
photo : DREAL Normandie

Le prélèvement est réalisé à l’aide d’un filet dont les dimensions (maille et cadre) sont normalisées. Lors du prélèvement, des données sur la station et son environnement sont relevées. Elles permettront d’affiner le diagnostic ultérieur par une meilleure compréhension du contexte de la station.

Filet Surber pour prélèvement de macroinvertébrés
Filet Surber pour prélèvement de macroinvertébrés
photo : DREAL Grand Est

Les prélèvements sont ramenés au laboratoire et triés sous loupe éclairante. Les individus sont identifiés selon le niveau de détermination requis par la méthode à l’aide d’une loupe binoculaire et de clefs de détermination.

Tri et prédétermination des macro-invertébrés au laboratoire
Tri et prédétermination des macro-invertébrés au laboratoire
photo : DREAL Grand Est

L’indice utilisé pour la surveillance de l’état écologique des cours d’eau est l’IBGN équivalent (Indice Biologique Global Normalisé) qui devra être remplacé par l’I2M2 (Indice Invertébré Multimétrique) pour le troisième cycle de la DCE.

Les diatomées

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publié le 29 décembre 2017

Les diatomées sont des algues unicellulaires microscopiques. Leur taille varie selon les espèces de 5 à 500 µm et ne sont donc normalement pas visibles à l’œil nu. Il arrive néanmoins qu’elles forment des films biologiques ou des colonies de grande taille sur les pierres ou les plantes, par exemple.

Gomphonema acuminatum
Gomphonema acuminatum
photo : DREAL Grand Est
Stauroneis phoenicenteron
Stauroneis phoenicenteron
photo : DREAL Grand Est
 

Le prélèvement de diatomées est le plus souvent réalisé par brossage du support à l’aide d’une petite brosse type brosse à dent.

Prélèvement de diatomées par brossage

Une des particularités des diatomées est d’être dotée d’un squelette externe siliceux appelé frustule. Ce squelette et toutes ses particularités (taille, forme, ornementations, …) sont à la base de leur classification et permettent donc au spécialiste de les identifier par observation au microscope optique ou électronique.

Vue au microscope électronique de la surface d'une pierre couverte de diatomées
Vue au microscope électronique de la surface d’une pierre couverte de diatomées
photo : DREAL Grand Est

L’indice utilisé pour la surveillance de l’état écologique des cours d’eau est l’IBD (Indice Biologique Diatomées).

Les macrophytes

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publié le 29 décembre 2017

Les macrophytes, au sens de la méthode normalisée IBMR (Indice Biologique Macrophytique en Rivière), regroupent l’ensemble des végétaux aquatiques ou amphibies visibles à l’œil nu ou vivant en colonies visibles. Cela comprend des végétaux supérieurs, des bryophytes (mousses et hépatiques), des lichens, des macro-algues et des colonies de cyanobactéries, de diatomées, de bactéries et de champignons visibles à l’œil nu.

Azolla et lentilles d'eau
Azolla et lentilles d’eau
photo : DREAL Grand Est

L’étude des macrophytes des cours d’eau est intéressante, car ce sont de bons marqueurs de la quantité de nutriments (azote et phosphore) et de certaines caractéristiques morphologiques du milieu.

Callitriches
Callitriches
photo : DREAL Grand Est

Leur prélèvement se fait par prospection d’une zone de prélèvement délimitée et relevé exhaustif de chaque espèce présente. Celles-ci sont en général prédéterminées sur place, puis déterminées au laboratoire en utilisant si nécessaire une observation au microscope ou à la loupe.

L’indice basé sur les macrophytes permettant d’évaluer l’état des plans d’eau est l’IBML (Indice Biologique Macrophytique en Lac).

Le phytoplancton

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publié le 29 décembre 2017

Le phytoplancton se définit comme la communauté d’organismes libres en suspension dans les milieux aquatiques. Il est composé d’organismes principalement photosynthétiques comprenant les cyanobactéries et les algues. L’analyse du phytoplancton au sein des réseaux de suivi est principalement réalisée sur les plans d’eau, l’aval des grands cours d’eau et les canaux.

Asterionella formosa
Asterionella formosa
photo : DREAL Grand Est
Ceratium hirundinella
Ceratium hirundinella
photo : DREAL Grand Est
 

Le prélèvement est réalisé en plan d’eau ou cours d’eau, à l’aide d’une bouteille de prélèvement, sous la surface de l’eau en s’affranchissant des particules flottant en surface.

Prélèvement de phytoplancton
Prélèvement de phytoplancton
photo : DREAL Grand Est

Au laboratoire, une fois que les algues et cyanobactéries ont sédimenté, elles sont identifiées et comptées à l’aide d’un microscope inversé (microscope dont l’objectif est sous la lame observée).

L’indice IPLAC (Indice Phytoplancton Lacustre) a récemment été développé pour les plans d’eau. Pour les cours d’eau et canaux, l’indice phytoplancton est encore actuellement en développement.

Le laboratoire d’hydrobiologie de la DREAL

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publié le 29 décembre 2017

Missions du laboratoire d’hydrobiologie

Les prélèvements et analyses servant à la détermination d’indicateurs biologiques pour la surveillance de l’état écologique des eaux de surface peuvent être directement réalisés par les agents du laboratoire d’hydrobiologie de la DREAL ou confiés à des prestataires extérieurs par les agences de l’eau.

Avec son laboratoire d’hydrobiologie, la DREAL Grand Est garde une compétence technique afin d’assurer au mieux ses missions :
- de contrôle des données hydrobiologiques produites par des prestataires ;
- d’appui à la mise au point des méthodes et outils en hydrobiologie ;
- d’expertise, de valorisation et d’appui aux politiques publiques.

Expérience du laboratoire

Le laboratoire d’hydrobiologie de la DREAL Grand Est est composé de 6 agents et est spécialisé :
- depuis 1971 dans les macro-invertébrés aquatiques ;
- depuis 1997 dans les diatomées ;
- depuis 2007 dans les macrophytes ;
- depuis 2009 dans le phytoplancton.

Voir le poster de présentation de ces différents groupes biologiques.

Territoire de compétence

Depuis le 1er janvier 2013, en application d’une circulaire ministérielle, le laboratoire de la DREAL Grand Est couvre l’ensemble des départements des anciennes régions Lorraine et Alsace ainsi que la Haute-Marne (à l’exception des rivières des Vosges et de Haute-Marne du bassin-versant de la Saône prises en charge par la DREAL Bourgogne-Franche-Comté pour des raisons de cohérence hydrographique). Les départements des Ardennes et de la Marne sont sous la responsabilité de la DREAL Hauts-de-France, et l’Aube sous la responsabilité de la DRIEE Ile-de-France.

Territoire de compétence du laboratoire d’hydrobiologie de la DREAL Grand Est

Des prestations de qualité

Afin de garantir la qualité des données produites, le laboratoire de la DREAL Grand Est, comme ceux des autres DREAL, s’est engagé, fin 1999, dans l’élaboration et la mise en œuvre d’une démarche qualité selon la norme ISO 17025. Celle-ci a été validée en 2001 et confirmée lors des différents audits ultérieurs. Le laboratoire de la DREAL Grand Est est le seul en DREAL à être accrédité sur les quatre paramètres biologiques que sont les macro-invertébrés, les diatomées, les macrophytes et le phytoplancton. Le laboratoire est également agréé par le ministère chargé de l’Écologie.