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Data from the assessment of river are big data, with complex relationships. Unsupervised data mining methods can be applied on them and give relevant results for their management, if a close collaboration exists between hydroecologists and computer scientists. The extraction of partially ordered patterns from temporal sequences of physicochemical pressures preceding a biological state has been achieved. These temporal patterns allow to identify a part of the pressures involved or not in a degraded ecological status, to specify the importance of the sequences time-length before a biological assessment, to identify the characteristic pressure categories at a regional scale. To go further, we plan to extend these patterns to hydromorphological pressures.; Les données issues de la surveillance des rivières sont volumineuses, avec des relations complexes. Des méthodes de fouille de données non supervisées peuvent s’y appliquer et donner des résultats pertinents pour leur gestion, sous réserve d’une collaboration étroite entre hydroécologues et informaticiens. L’extraction de motifs partiellement ordonnés à partir de séquences temporelles de pressions physico-chimiques précédant un état biologique a été réalisée. Ces motifs temporels permettent d’identifier une partie des pressions en cause dans un état écologique dégradé ou non, de préciser l’importance de la durée des séquences avant l’évaluation de l’état biologique, d’identifier les altérations caractéristiques à l’échelle d’une hydro-écorégion. A terme nous envisageons d’élargir ces motifs aux pressions hydromorphologiques.

In the current context of environmental changes, many pressures threaten the functioning and integrity of natural environments. Among these pressures, concerns about increasing temperatures and changes in nutrients availability are rising, particularly for freshwater aquatic ecosystems. The consequences of these changes on headwater streams, which contribute to downstream water bodies and provide many ecosystem services, are essential to anticipate in order to plan management and conservation measures. Headwater streams functioning is mainly based on the decomposition of allochthonous organic matter, which is the major carbon input for benthic food webs. To a lesser extent, primary production is represented by the autotrophic organisms of biofilm. Using different approaches (microcosms, mesocosms, in natura), this thesis aims at understanding how microbial and macro-invertebrate compartments, involved in the functioning of headwater streams, react to temperature increases, and at disentangling the combined effects of nutrients availability changes, seasonality, species identity and underlying biotic interactions. The results of this thesis demonstrate that temperature and nutrients have complex effects on stream litter decomposition processes (potentially weak, non-linear and sometimes opposed to the results of the literature). In addition, these studies highlight the importance of taking seasonal effects and temporal dynamics into account in order to improve the understanding of the measured processes in natural or semi-natural environments. Finally, species identity (litter, micro and macro-organisms), species roles in the community (functional groups) and interactions among them (antagonists, facilitators) play a key role in the variability of observed responses, by modulating, for example, the importance of the brown and green pathways in the functioning of these systems. Finally, the variability of the effects of temperature increase and nutrient availability on the functioning of headwater streams, which is strongly linked to the context and level of biological organization, leads to many research opportunities, and in particular for citizen science.; Dans le contexte actuel des changements environnementaux, de nombreuses pressions menacent le fonctionnement et l’intégrité des milieux naturels. Parmi ces pressions, l’augmentation des températures et les modifications de la disponibilité des nutriments sont au cœur des préoccupations, en particulier concernant les écosystèmes aquatiques d’eau douce. Pour les ruisseaux de tête de bassin versant, qui sont des écosystèmes fragiles dont le fonctionnement est déterminant pour les masses d’eau situées à l’aval, les conséquences de ces changements sont primordiales à anticiper afin de prévoir des mesures de gestion et de conservation de ces milieux qui rendent de nombreux services écosystémiques. Le fonctionnement de ces cours d’eau repose principalement sur la décomposition de matière organique d’origine allochtone, qui constitue l’apport majeur de carbone des réseaux trophiques benthiques. Dans une moindre mesure, la production primaire y est représentée par les organismes autotrophes du biofilm. En utilisant différentes approches (microcosmes, mésocosmes, in natura), les travaux de cette thèse visent d’abord à comprendre comment les compartiments microbiens et macro-invertébrés, impliqués dans le fonctionnement des cours d’eau de tête de bassin, réagissent à l’augmentation des températures, puis tentent d’en démêler les effets conjoints de la modification de la disponibilité en nutriments, de la saisonnalité, de l’identité des espèces et des interactions biotiques sous-jacentes. Les résultats obtenus lors de cette thèse démontrent que la température et les nutriments ont des effets complexes—potentiellement faibles, non-linéaires et parfois opposés aux résultats de la littérature—sur les processus de décomposition des litières dans les cours d’eau. De plus, ces travaux soulignent l’importance de considérer les effets saisonniers et la dynamique temporelle pour mieux appréhender les processus mesurés en milieux naturels ou semi-naturels. Enfin, l’identité des espèces (litières, micro- et macro-organismes), leur rôle dans la communauté (groupes fonctionnels) et leurs interactions (antagonistes, facilitatrices) jouent un rôle clef dans la variabilité des réponses observées, en modulant, par exemple, l’importance de la voie brune et verte dans le fonctionnement de ces systèmes. Finalement, la variabilité des effets de l’augmentation de la température et de la disponibilité en nutriments sur le fonctionnement des cours d’eau de tête de bassin versant, fortement liée au contexte et au niveau d’organisation biologique, ouvre de nombreuses perspectives de recherche, et notamment dans le cadre des sciences participatives.

In the current context of environmental changes, many pressures threaten the functioning and integrity of natural environments. Among these pressures, concerns about increasing temperatures and changes in nutrients availability are rising, particularly for freshwater aquatic ecosystems. The consequences of these changes on headwater streams, which contribute to downstream water bodies and provide many ecosystem services, are essential to anticipate in order to plan management and conservation measures. Headwater streams functioning is mainly based on the decomposition of allochthonous organic matter, which is the major carbon input for benthic food webs. To a lesser extent, primary production is represented by the autotrophic organisms of biofilm. Using different approaches (microcosms, mesocosms, in natura), this thesis aims at understanding how microbial and macro-invertebrate compartments, involved in the functioning of headwater streams, react to temperature increases, and at disentangling the combined effects of nutrients availability changes, seasonality, species identity and underlying biotic interactions. The results of this thesis demonstrate that temperature and nutrients have complex effects on stream litter decomposition processes (potentially weak, non-linear and sometimes opposed to the results of the literature). In addition, these studies highlight the importance of taking seasonal effects and temporal dynamics into account in order to improve the understanding of the measured processes in natural or semi-natural environments. Finally, species identity (litter, micro and macro-organisms), species roles in the community (functional groups) and interactions among them (antagonists, facilitators) play a key role in the variability of observed responses, by modulating, for example, the importance of the brown and green pathways in the functioning of these systems. Finally, the variability of the effects of temperature increase and nutrient availability on the functioning of headwater streams, which is strongly linked to the context and level of biological organization, leads to many research opportunities, and in particular for citizen science.; Dans le contexte actuel des changements environnementaux, de nombreuses pressions menacent le fonctionnement et l’intégrité des milieux naturels. Parmi ces pressions, l’augmentation des températures et les modifications de la disponibilité des nutriments sont au cœur des préoccupations, en particulier concernant les écosystèmes aquatiques d’eau douce. Pour les ruisseaux de tête de bassin versant, qui sont des écosystèmes fragiles dont le fonctionnement est déterminant pour les masses d’eau situées à l’aval, les conséquences de ces changements sont primordiales à anticiper afin de prévoir des mesures de gestion et de conservation de ces milieux qui rendent de nombreux services écosystémiques. Le fonctionnement de ces cours d’eau repose principalement sur la décomposition de matière organique d’origine allochtone, qui constitue l’apport majeur de carbone des réseaux trophiques benthiques. Dans une moindre mesure, la production primaire y est représentée par les organismes autotrophes du biofilm. En utilisant différentes approches (microcosmes, mésocosmes, in natura), les travaux de cette thèse visent d’abord à comprendre comment les compartiments microbiens et macro-invertébrés, impliqués dans le fonctionnement des cours d’eau de tête de bassin, réagissent à l’augmentation des températures, puis tentent d’en démêler les effets conjoints de la modification de la disponibilité en nutriments, de la saisonnalité, de l’identité des espèces et des interactions biotiques sous-jacentes. Les résultats obtenus lors de cette thèse démontrent que la température et les nutriments ont des effets complexes—potentiellement faibles, non-linéaires et parfois opposés aux résultats de la littérature—sur les processus de décomposition des litières dans les cours d’eau. De plus, ces travaux soulignent l’importance de considérer les effets saisonniers et la dynamique temporelle pour mieux appréhender les processus mesurés en milieux naturels ou semi-naturels. Enfin, l’identité des espèces (litières, micro- et macro-organismes), leur rôle dans la communauté (groupes fonctionnels) et leurs interactions (antagonistes, facilitatrices) jouent un rôle clef dans la variabilité des réponses observées, en modulant, par exemple, l’importance de la voie brune et verte dans le fonctionnement de ces systèmes. Finalement, la variabilité des effets de l’augmentation de la température et de la disponibilité en nutriments sur le fonctionnement des cours d’eau de tête de bassin versant, fortement liée au contexte et au niveau d’organisation biologique, ouvre de nombreuses perspectives de recherche, et notamment dans le cadre des sciences participatives.

A rich paleontological assemblage was collected in the Cenomanian deposits of the Djebel Metrassi (Batna, NE Algeria). It consists of 327 specimens assigned respectively to a single coral, 24 bivalve, 14 gastropod, 3 ammonite, and 7 echinoid species. This macrofaunal association leads us to establish an original taxonomical reference list along with several species new for the Cenomanian of this area, and supports the lithostratigraphic framework herein proposed.

A rich paleontological assemblage was collected in the Cenomanian deposits of the Djebel Metrassi (Batna, NE Algeria). It consists of 327 specimens assigned respectively to a single coral, 24 bivalve, 14 gastropod, 3 ammonite, and 7 echinoid species. This macrofaunal association leads us to establish an original taxonomical reference list along with several species new for the Cenomanian of this area, and supports the lithostratigraphic framework herein proposed. [fr] Un assemblage paléontologique a été récolté dans le Cénomanien du Djebel Metrassi (Batna, NE Algérie). Constitué de 327 spécimens, il comporte un corail, 24 espèces de bivalves, 14 espèces de gastéropodes, 3 espèces d’ammonites et 7 espèces d’échinides. Cet assemblage permet d’établir une liste systématique originale, avec des espèces inédites, pour le Cénomanien de ce Djebel et vient soutenir le découpage lithostratigraphique proposé.

Fish ponds are often enriched in nutrients in order to optimize the global productivity of ponds and increase fish biomass. High levels of nutrients in fish ponds due to fish farming may cause significant eutrophication leading to a loss in pond biodiversity and to phytoplankton dominance. This shift may be characterized by a critical threshold, a tipping point, where a significant change of species richness and/or abundance occurs for some taxonomic groups. Tipping points were studied in fish ponds in the Dombes and in the Forez areas, France. (1) Firstly, tipping points were analyzed in different taxonomic groups with three different statistical methods using five different diversity indices in order to evaluate best choices in the determination of tipping points. (2) Secondly, the multi-annual changes of tipping points in relation to nutrient loads, aquatic plants, and yearly variations in weather conditions were evaluated. (3)Then, tipping points of dragonfly richness were evaluated in relation to eutrophication gradients, aquatic plant richness and coverage, and fish production. (4) Finally, the effects of the different fish pond management practices such as fertilization, supplementary feeding, liming, and a dry year without water was evaluated on fish production, species richness of aquatic plants, and eutrophication. Our results showed that there is an important variation in tipping points following the statistical methods and the diversity indices used. In all taxonomic groups, aquatic plants were the most impacted by the eutrophication in fish ponds systems. The tipping points showed a significant decrease of aquatic plant species richness and cover, linked to nutrient concentrations which drive the competition between phytoplankton and aquatic plants. Therefore, the main valuable tipping points are linked to the switch from aquatic plant dominance to phytoplankton dominance. However, tipping points could vary significantly between years, mainly due to weather conditions in spring. In addition, dragonfly species richness and abundance showed to be negatively influenced by higher degrees of eutrophication. Tipping points were shown to be very important for the fish pond managers in order to keep an equilibrium state and thus provide fewer inputs as possible. A dry disturbance the most efficient practice to obtain a high performance of the fish production system: high fish production, high aquatic plant richness and low phytoplankton biomass. To reach a good ecological state, a good option seems to drain the fish ponds for once every four to five years. Consequently, it is therefore possible to predict with tipping points, when the equilibrium state of the pond will switch to phytoplankton dominance. Tipping points were thereby determined in order to maintain high aquatic plants richness and cover to preserve high biodiversity in fish ponds and high fish production.; Les étangs piscicoles sont des milieux souvent enrichis en nutriments dans le but d’accroître la productivité global du système afin d’augmenter la biomasse de poisson. De fortes concentrations en nutriments peuvent entraîner une eutrophisation de l’étang conduisant à une perte de la biodiversité de l’étang et à une dominance du phytoplancton. Ce changement peut être caractérisé par un seuil critique, appelé point de basculement, où un changement significatif de la richesse en espèces et/ou de l’abondance survient dans plusieurs groupes taxonomiques. Les points de basculement ont été déterminés dans les étangs de la Dombes et du Forez. (1) Dans un premier temps, les points de basculement ont été déterminés dans différent groupes taxonomiques grâce à trois méthodes statistiques différentes en utilisant cinq indices de diversité, ceci afin d’évaluer les meilleures méthodes d’analyses. (2) Dans un deuxième temps, les changements pluriannuels des points de basculement ont été évalués en relation avec les concentrations en nutriments, les plantes aquatiques et les conditions météorologiques. (3). Par la suite, les points de basculements chez les Odonates ont été déterminés en relation avec des gradients d’eutrophisation du système, la richesse des plantes aquatiques et le recouvrement végétal, et la production piscicole. (4) Pour finir, le rôle des différentes pratiques piscicoles dans les étangs comme la fertilisation, l’addition de nourriture artificielle, le chaulage, et la mise en assec des étangs, a été étudié en relation avec la production piscicole, la diversité en espèces des plantes aquatiques, et l’eutrophisation du système. Nos résultats ont montré une importante variation des points de basculement suivant les différentes méthodes statistiques et les indices de diversité utilisés. Pour tous les groupes taxonomiques, les plantes aquatiques se sont révélées être les plus influencées par l’eutrophisation dans les étangs piscicoles. Les points de basculement ont montré une importante diminution de la diversité en espèces des plantes aquatiques et du recouvrement végétal, liés aux concentrations en nutriments qui dirige la compétition entre les producteurs primaires, à savoir le phytoplancton et les plantes aquatiques. Les points de basculement sont donc liés directement aux deux équilibres stables de dominance des plantes aquatiques ou du phytoplancton. Toutefois, les points de basculements peuvent varier significativement suivant les années, principalement due aux conditions météorologiques qui surviennent au printemps. De plus, la diversité en espèces et l’abondance des Odonates ont montré être négativement influencés par une trop forte eutrophisation du système. Les points de basculement sont très importants pour les gestionnaires des étangs qui pourront ainsi gérer leurs étangs de manière à garder un milieu équilibré et ainsi apporter le moins d’intrants possibles. Nos résultats ont ainsi montré qu’une mise en assec est la pratique permettant d’optimiser au mieux le système : productivité piscicole élevée, richesse des plantes aquatiques élevée et faible concentration de chlorophylle α. Ainsi, pour atteindre un bon état écologique de l’étang, une mise en assec des étangs doit s’effectuer toutes les quatre à cinq ans. Par conséquent, il est ainsi possible de prédire grâce aux points de basculement, le moment où l’état d’équilibre de l’étang va basculer vers une dominance phytoplanctonique. Des points de basculement ont ainsi été déterminés dans le but de maintenir une forte diversité de plantes aquatiques et un fort recouvrement végétal, pour préserver une forte biodiversité des étangs et une bonne productivité piscicole.

Fish ponds are often enriched in nutrients in order to optimize the global productivity of ponds and increase fish biomass. High levels of nutrients in fish ponds due to fish farming may cause significant eutrophication leading to a loss in pond biodiversity and to phytoplankton dominance. This shift may be characterized by a critical threshold, a tipping point, where a significant change of species richness and/or abundance occurs for some taxonomic groups. Tipping points were studied in fish ponds in the Dombes and in the Forez areas, France. (1) Firstly, tipping points were analyzed in different taxonomic groups with three different statistical methods using five different diversity indices in order to evaluate best choices in the determination of tipping points. (2) Secondly, the multi-annual changes of tipping points in relation to nutrient loads, aquatic plants, and yearly variations in weather conditions were evaluated. (3)Then, tipping points of dragonfly richness were evaluated in relation to eutrophication gradients, aquatic plant richness and coverage, and fish production. (4) Finally, the effects of the different fish pond management practices such as fertilization, supplementary feeding, liming, and a dry year without water was evaluated on fish production, species richness of aquatic plants, and eutrophication. Our results showed that there is an important variation in tipping points following the statistical methods and the diversity indices used. In all taxonomic groups, aquatic plants were the most impacted by the eutrophication in fish ponds systems. The tipping points showed a significant decrease of aquatic plant species richness and cover, linked to nutrient concentrations which drive the competition between phytoplankton and aquatic plants. Therefore, the main valuable tipping points are linked to the switch from aquatic plant dominance to phytoplankton dominance. However, tipping points could vary significantly between years, mainly due to weather conditions in spring. In addition, dragonfly species richness and abundance showed to be negatively influenced by higher degrees of eutrophication. Tipping points were shown to be very important for the fish pond managers in order to keep an equilibrium state and thus provide fewer inputs as possible. A dry disturbance the most efficient practice to obtain a high performance of the fish production system: high fish production, high aquatic plant richness and low phytoplankton biomass. To reach a good ecological state, a good option seems to drain the fish ponds for once every four to five years. Consequently, it is therefore possible to predict with tipping points, when the equilibrium state of the pond will switch to phytoplankton dominance. Tipping points were thereby determined in order to maintain high aquatic plants richness and cover to preserve high biodiversity in fish ponds and high fish production.; Les étangs piscicoles sont des milieux souvent enrichis en nutriments dans le but d’accroître la productivité global du système afin d’augmenter la biomasse de poisson. De fortes concentrations en nutriments peuvent entraîner une eutrophisation de l’étang conduisant à une perte de la biodiversité de l’étang et à une dominance du phytoplancton. Ce changement peut être caractérisé par un seuil critique, appelé point de basculement, où un changement significatif de la richesse en espèces et/ou de l’abondance survient dans plusieurs groupes taxonomiques. Les points de basculement ont été déterminés dans les étangs de la Dombes et du Forez. (1) Dans un premier temps, les points de basculement ont été déterminés dans différent groupes taxonomiques grâce à trois méthodes statistiques différentes en utilisant cinq indices de diversité, ceci afin d’évaluer les meilleures méthodes d’analyses. (2) Dans un deuxième temps, les changements pluriannuels des points de basculement ont été évalués en relation avec les concentrations en nutriments, les plantes aquatiques et les conditions météorologiques. (3). Par la suite, les points de basculements chez les Odonates ont été déterminés en relation avec des gradients d’eutrophisation du système, la richesse des plantes aquatiques et le recouvrement végétal, et la production piscicole. (4) Pour finir, le rôle des différentes pratiques piscicoles dans les étangs comme la fertilisation, l’addition de nourriture artificielle, le chaulage, et la mise en assec des étangs, a été étudié en relation avec la production piscicole, la diversité en espèces des plantes aquatiques, et l’eutrophisation du système. Nos résultats ont montré une importante variation des points de basculement suivant les différentes méthodes statistiques et les indices de diversité utilisés. Pour tous les groupes taxonomiques, les plantes aquatiques se sont révélées être les plus influencées par l’eutrophisation dans les étangs piscicoles. Les points de basculement ont montré une importante diminution de la diversité en espèces des plantes aquatiques et du recouvrement végétal, liés aux concentrations en nutriments qui dirige la compétition entre les producteurs primaires, à savoir le phytoplancton et les plantes aquatiques. Les points de basculement sont donc liés directement aux deux équilibres stables de dominance des plantes aquatiques ou du phytoplancton. Toutefois, les points de basculements peuvent varier significativement suivant les années, principalement due aux conditions météorologiques qui surviennent au printemps. De plus, la diversité en espèces et l’abondance des Odonates ont montré être négativement influencés par une trop forte eutrophisation du système. Les points de basculement sont très importants pour les gestionnaires des étangs qui pourront ainsi gérer leurs étangs de manière à garder un milieu équilibré et ainsi apporter le moins d’intrants possibles. Nos résultats ont ainsi montré qu’une mise en assec est la pratique permettant d’optimiser au mieux le système : productivité piscicole élevée, richesse des plantes aquatiques élevée et faible concentration de chlorophylle α. Ainsi, pour atteindre un bon état écologique de l’étang, une mise en assec des étangs doit s’effectuer toutes les quatre à cinq ans. Par conséquent, il est ainsi possible de prédire grâce aux points de basculement, le moment où l’état d’équilibre de l’étang va basculer vers une dominance phytoplanctonique. Des points de basculement ont ainsi été déterminés dans le but de maintenir une forte diversité de plantes aquatiques et un fort recouvrement végétal, pour préserver une forte biodiversité des étangs et une bonne productivité piscicole.

Ce travail est une contribution au débat biodiversité/stabilité. L'utilisation de paramètres pris comme indicateurs de la diversité biologique et de la stabilité du chimisme de l'eau : le nombre de taxons de macro-invertébrés benthiques (selon IBGN) et la variabilité (écart-type exprimé en pourcents) du rapport rubidium/strontium dissous, nous a permis de montrer une corrélation négative significative entre les deux indices. Cette relation, établie sur 36 stations de 22 cours d'eaux du genevois, est interprétée comme mettant en évidence un effet négatif de la variabilité temporelle de la qualité de l'eau sur le nombre d'espèces de macro-invertébrés. Bien que reposant sur des aspects réducteurs de la biodiversité et de la stabilité des écosystèmes, elle est un exemple de lien inverse entre l'instabilité et la diversité biologique. Elle tend, en outre, à souligner l'efficacité d'une utilisation dynamique des données physicochimiques par rapport à l'interprétation de valeurs absolues., The aim of this work is to make a contribution to the biodiversity/stability debate. The use of given parameters as indicators of biologic diversity and stability of the chemical composition of water, more specifically, the average number of macroinvertebrate taxons (according to the IGBN) and the variability (standard deviation expressed as a percentage) of the Rb/Sr dissolved ratio, allowed the determination of a significant negative correlation between these two indices. This relationship, based upon the results obtained from 36 sampling sites located on 22 rivers in the canton of Geneva (Switzerland), is interpreted as evidence of the negative impact of temporal variations in water quality on the number of macroinvertebrates species. Though relying upon reductive aspects of biodiversity and stability of ecosystems, it represents an example of the inverse relationship between instability and biologic diversity. Moreover, it tends to emphasize the advantage of using dynamic variations of chemical parameters rather than their absolute values in order to appreciate the loops and relationships occurring in natural ecosystems.

National audience; Le paysage actuel du Rhin supérieur est le résultat de plus d'un siècle et demi d'anthropisation, qui se traduit aujourd'hui par une forte dégradation des habitats et biocénoses alluviaux. L'île artificielle du Rohrschollen, classée en Réserve Naturelle depuis 1997, est un exemple de cette artificialisation. Limitée à l'ouest par un canal de dérivation et à l'est par le Vieux-Rhin, cette île est inondée selon une fréquence faible pour l'écrêtement de crues, mais les submersions restent dans ce cas statiques, ce qui renforce le colmatage du Bauerngrundwasser. Hors période de crue, le débit qui alimente cette anastomose est extrêmement faible (~ 0,1 m3.s-1). Le fonctionnement actuel conduit à une perte progressive du caractère alluvial du milieu. En 2010, la Ville de Strasbourg a engagé un ambitieux projet LIFE+ " Restauration de la dynamique des habitats alluviaux rhénans de l'île du Rohrschollen " visant à restaurer les fonctionnalités hydro-morphologique et écologique de l'hydrosystème, tout en tenant compte des contraintes anthropiques actuelles. La création d'une prise d'eau en amont de l'île doit permettre d'injecter des débits variant de 2 à 80 m3.s-1 (en fonction du débit du Rhin) et de réalimenter le Bauerngrundwasser par l'intermédiaire d'un chenal artificiel non protégé volontairement sous-dimensionné. Ces aménagements permettront de recréer des inondations dynamiques (morphodynamique active du chenal, transport solide, échanges nappe-rivière, habitabilité...), un processus-clé dans le fonctionnement d'un hydrosystème fluvial. Depuis 2012, une convention de partenariat réunit la Ville de Strasbourg et le CNRS pour engager un suivi scientifique interdisciplinaire (hydromorphologie, écologie...). Une comparaison pré- et post-restauration doit permettre de quantifier les bénéfices du projet à court terme (2 x 18 mois). De plus, les résultats obtenus permettront de proposer au gestionnaire un protocole de suivi simplifié, mais fonctionnel, pour un suivi ultérieur à moyen et long termes et à moindre coût. Une modélisation hydraulique (avec transport solide et évolution des formes fluviales) permettra de simuler des scénarios de gestion future pour guider les choix opérationnels.

Sensitive biological measures of ecosystem quality are needed to assess, maintain or restore the ecological conditions of rivers. Since our understanding of these complex systems is imperfect, river management requires recognizing variability and uncertainty of bio-assessment for decision-making. Based on the analysis of national data sets (~ 1654 sites), the main goals of this work were (1) to test some of the assumptions that shape bio-indicators and (2) address the temporal variability and the uncertainty associated to prediction of reference conditions.(1) This thesis highlights (i) the predominant role of physiographic factors in shaping biological communities in comparison to human pressures (defined at catchment, riparian corridor and reach scales), (ii) the differences in the responses of biological indicators to the different types of human pressures (water quality, hydrological, morphological degradations) and (iii) more generally, the greatest biological impacts of water quality alterations and impoundments. (2) A Bayesian method was developed to estimate the uncertainty associated with reference condition predictions of a fish-based bio-indicator (IPR+). IPR+ predictive uncertainty was site-dependent but showed no clear trend related to the environmental gradient. By comparison, IPR+ temporal variability was lower and sensitive to an increase of human pressure intensity. This work confirmed the advantages of multi-metric indexes based on functional metrics in comparison to compositional metrics. The different sensitivities of macrophytes, fish, diatoms and macroinvertebrates to human pressures emphasize their complementarity in assessing river ecosystems. Nevertheless, future research is needed to better understand the effects of interactions between pressures and between pressures and the environment., Evaluer, maintenir et restaurer les conditions écologiques des rivières nécessitent des mesures du fonctionnement de leurs écosystèmes. De par leur complexité, notre compréhension de ces systèmes est imparfaite. La prise en compte des incertitudes et variabilités liées à leur évaluation est donc indispensable à la prise de décision des gestionnaires. En analysant des données nationales (~ 1654 sites), les objectifs principaux de cette thèse étaient de (1) tester certaines hypothèses intrinsèques aux bio-indicateurs et (2) d'étudier les incertitudes de l'évaluation écologique associées à la variabilité temporelle des bio-indicateurs et à la prédiction des conditions de référence. (1) Ce travail met en évidence (i) le rôle prépondérant des facteurs environnementaux naturels dans la structuration des communautés aquatiques en comparaison des facteurs anthropiques (définis à l'échelle du bassin versant, du corridor riparien et du tronçon), (ii) les réponses contrastées des communautés aquatiques aux pressions humaines (dégradations hydro-morphologiques et de la qualité de l'eau) et (iii) plus généralement, les forts impacts des barrages et de l'altération de la qualité de l'eau sur les communautés aquatiques. (2) Une méthode Bayésienne a été développée pour estimer les incertitudes liées à la prédiction des conditions de référence d'un indice piscicole (IPR+). Les incertitudes prédictives de l'IPR+ dépendent du site considéré mais aucune tendance claire n'a été observée. Par comparaison, la variabilité temporelle de l'IPR+ est plus faible et semble augmenter avec l'intensité des perturbations anthropiques. Les résultats de ce travail confirment l'avantage d'indices multi-métriques basés sur des traits fonctionnels par rapport à ceux relatifs à la composition taxonomique. Les sensibilités différentes des macrophytes, poissons, diatomées et macro-invertébrés aux pressions humaines soulignent leur complémentarité pour l'évaluation des écosystèmes fluviaux. Néanmoins, de futures recherches sont nécessaires à une meilleure compréhension des effets d'interactions entre types de pressions et entre pressions humaines et environnement.

The Australian Alps are the most significant mainland catchment but the many rivers and streams in the Alps are under increasing pressure due to recreational use and as a source of water supplies for the increasing urban developments in the region. The deteriorating quality of the waters of the alpine streams has become a major management issue. A major river (Thredbo River) is discussed in the paper as an example of the problems of water quality management., Résumé : Cet article pose le problème de la qualité des eaux dans les Alpes australiennes et de l'état des connaissances sur ce sujet pour les Parcs Nationaux où des mesures de protection sont nécessaires. La pollution des eaux, qu'elle soit naturelle ou anthropique, pose des problèmes spécifiques de gestion de ces territoires protégés. Le cas de la rivière Thredbo est exposé, tout particulièrement en ce qui concerne les mesures chimiques de concentration en phosphore et nitrates en amont et en aval d'une station de retraitement des rejets en eaux usées. Le problème de la croissance des algues en période d'étiage est également étudié ainsi que les mesures de protection contre ce phénomène., Cullen P. 15 — Gestion de la qualité des eaux dans les Alpes australiennes / Management of water quality in the Australian Alps. In: Revue de géographie alpine, tome 80, n°2-3, 1992. pp. 425-449.

Typologie des cours d’eau en Wallonie et caractérisation par la faune invertébréeVingt-cinq types de cours d’eau ont été définis en Wallonie d’après les termes de la Directive Cadre pour l’Eau en tenant compte des facteurs obligatoires et optionnels rassemblés sous trois critères :la taille (du « ruisseau » à la « très grande rivière »), la pente (faible, moyenne et forte), et cinq régions naturelles (la région limoneuse, le Condroz, la Famenne, l’Ardenne et la Lorraine belge, résumant les facteurs obligatoires altitude, latitude, longitude et géologie). Une approche par analyses multivariées appliquées à un grand nombre d’échantillons (listes taxonomiques) a permis de définir de façon plus précise certains types de rivières et de distinguer sept groupes typologiques montrant des assemblages faunistiques similaires. Conditions de référence types et définition de l’état écologique des rivières en Wallonie à l’aide de métriques biocénotiques basées sur les invertébrés Les listes faunistiques et les valeurs métriques de l’IBGN (Indice biologique global normalisé) issues du réseau d’évaluation de la qualité biologique en Wallonie ont été utilisées pour discriminer les types de rivières et pour définir les sites de référence, les conditions de référence et les limites des classes des états écologiques. Au sud du sillon Sambre et Meuse, impliquant quatre groupes typologiques de rivières, les valeurs de référence et la définition des états écologiques ont été basées et calculées sur un réseau de référence de sites de très bon état. Les « valeurs de conditions de référence » ont été définies par les médianes des métriques des sites de « très bon état ». Lorsque aucun site de très bon état n’était disponible, c’est-à-dire pour les groupes typologiques au nord du sillon Sambre et Meuse et pour la Meuse et la Sambre, les conditions de référence (ou le « potentiel écologique maximal ») et les limites de classes ont été basées sur des coefficients appliqués aux sites de « bon état » et sur jugement d’expert. Exercice pilote d’inter-étalonnage Cinquante échantillons ont été sélectionnés parmi les rivières du type d’inter-étalonnage européen R-C3 (petite taille, altitude moyenne, substrat siliceux) en Wallonie (correspondant aux « ruisseaux ardennais ») dans toute la gamme de qualités écologiques, du « très bon » au « mauvais » état. Chaque métrique de l’indice « Intercalibration Common Metrics » (ICM) a été comparée (par régression linéaire et polynomiale) aux valeurs de l’IBGN. La plus forte corrélation a été établie avec l’indice synthétique de l’ICM dont le R² très élevé (0,95) permet un inter-étalonnage précis et fiable. A un EQR (Equivalent Quality Ratio) de l’IBGN = 1 correspond un indice ICM très proche (= 1,004). En conséquence, la métrique « cote de l’IBGN » est proposée comme métrique pour l’évaluation de l’état écologique de la faune invertébrée en Wallonie. Espèces exotiques et invasivesL’ouverture récente du canal à grand gabarit Main – Danube en 1992 et la navigation qui en résulte a permis à plusieurs espèces de macroinvertébrés ponto-caspiennes d’envahir successivement les bassins du Rhin et de la Meuse. De 1998 à 2000, le réseau de mesure a enregistré quatre nouvelles espèces exotiques dans la Meuse en Belgique :une polychète (Hypania invalida) et trois crustacés (Hemimysis anomala, Dikerogammarus villosus, D. haemobaphes). Peu avant, en 1995, le bivalve asiatique Corbicula fluminea et l’amphipode nord-américain Crangonyx pseudogracilis ont également été enregistrés pour la première fois. La dynamique des invasions a été étudiée et discutée. L’état biologique actuel (2000-2002) des masses d’eaux de surface en Wallonie et l’évolution des états biologiques sur une décennie (1990-2002) figurent dans l’étude et sont discutés. Une amélioration globale de la qualité de 6 % est enregistrée pour cette période. L’amélioration de la qualité se manifeste principalement pour les états « mauvais » et « médiocre » s’élevant à l’état « moyen ». Abstract River typology in Wallonia and invertebrate fauna characterizationTwenty-five river-types in Wallonia were defined according to the Water Framework Directive taking into account obligatory and optional factors gathered in three criteria: the size (from “brook” to “very large river”), the slope (gentle, medium and strong) and five natural regions (Loess, Condroz, Famenne, Arden and Jurassic summarising the obligatory altitude, latitude, longitude and geology factors). A multivariate approach applied to a large amount of samples (i.e. taxa lists) led to give a more accurate definition of some river-types and to discriminate seven river-type groups exhibiting similar faunal assemblages. Type-specific reference conditions and ecological status definition of rivers in Wallonia using invertebrate biocenotic metrics Faunal lists and IBGN (i.e. "Standardized Global Biological Index IBGN") metric values, evolving from the biological quality assessment network in Wallonia, were used to discriminate the river types and to define the reference sites, the reference conditions and the status class limits. South of the axis made by the Sambre & Meuse Rivers, involving four river-type groups, reference values and ecological status definition were based and calculated on a reference network of sites of high status. The "reference condition values” were defined as the median values of the metrics in all “high status” sites. Where no site of high status was available, i.e. in the others river-type groups north of the same axis and in the Rivers Sambre and Meuse themselves, reference conditions (or maximum ecological potential) and class limits were based on coefficients applied to “good status” sites and on expert judgement. Intercalibration pilot exercise Fifty samples were selected from R-C3 rivers (i.e. small, mid-altitude, siliceous) in Wallonia (corresponding to the “Arden’s brooks”) showing the widest range of ecological quality from high to bad status. Each Intercalibration Common Metric (ICM) was compared (linear and polynomial regression) to IBGN scores. The highest correlation was found with the synthetic ICM index, whose high R² (0.95) allows accurate and reliable intercalibration. To IBGN EQR (i.e. Equivalent Quality Ratio) = 1 corresponds a very close ICM index value (= 1.004). Consequently, the metric IBGN score is being proposed to act as the metric for the assessment of the invertebrate fauna ecological status in Wallonia, Belgium. Exotic and invasive species The recent opening of the canal Danube – Main in 1992 and the subsequent navigation allowed several Ponto-Caspian macroinvertebrate species to invade successively the Rhine and the River Meuse basins. From 1998 to 2000, the monitoring network recorded four new alien species in the River Meuse in Belgium: one Polychaeta (Hypania invalida) and three Crustacea (Hemimysis anomala, Dikerogammarus villosus, D. haemobaphes). Earlier, in 1995, the Asian Bivalvia Corbicula fluminea and the North American Amphipod Crangonyx pseudogracilis were also recorded for the first time. The invasions’ dynamics were studied and discussed. Present biological status (2000-2002) of surface water-bodies in Wallonia and biological status evolution over a one-decade period (1990-2002) is included and discussed in the study. A global quality improvement of 6 % is recorded for the period. Quality improvement concerns mainly the “bad” and “poor” status raising up to “moderate” status., Doctorat en sciences, Spécialisation biologie animale, info:eu-repo/semantics/published

Typologie des cours d’eau en Wallonie et caractérisation par la faune invertébréeVingt-cinq types de cours d’eau ont été définis en Wallonie d’après les termes de la Directive Cadre pour l’Eau en tenant compte des facteurs obligatoires et optionnels rassemblés sous trois critères :la taille (du « ruisseau » à la « très grande rivière »), la pente (faible, moyenne et forte), et cinq régions naturelles (la région limoneuse, le Condroz, la Famenne, l’Ardenne et la Lorraine belge, résumant les facteurs obligatoires altitude, latitude, longitude et géologie). Une approche par analyses multivariées appliquées à un grand nombre d’échantillons (listes taxonomiques) a permis de définir de façon plus précise certains types de rivières et de distinguer sept groupes typologiques montrant des assemblages faunistiques similaires.Conditions de référence types et définition de l’état écologique des rivières en Wallonie à l’aide de métriques biocénotiques basées sur les invertébrés Les listes faunistiques et les valeurs métriques de l’IBGN (Indice biologique global normalisé) issues du réseau d’évaluation de la qualité biologique en Wallonie ont été utilisées pour discriminer les types de rivières et pour définir les sites de référence, les conditions de référence et les limites des classes des états écologiques. Au sud du sillon Sambre et Meuse, impliquant quatre groupes typologiques de rivières, les valeurs de référence et la définition des états écologiques ont été basées et calculées sur un réseau de référence de sites de très bon état. Les « valeurs de conditions de référence » ont été définies par les médianes des métriques des sites de « très bon état ». Lorsque aucun site de très bon état n’était disponible, c’est-à-dire pour les groupes typologiques au nord du sillon Sambre et Meuse et pour la Meuse et la Sambre, les conditions de référence (ou le « potentiel écologique maximal ») et les limites de classes ont été basées sur des coefficients appliqués aux sites de « bon état » et sur jugement d’expert.Exercice pilote d’inter-étalonnage Cinquante échantillons ont été sélectionnés parmi les rivières du type d’inter-étalonnage européen R-C3 (petite taille, altitude moyenne, substrat siliceux) en Wallonie (correspondant aux « ruisseaux ardennais ») dans toute la gamme de qualités écologiques, du « très bon » au « mauvais » état. Chaque métrique de l’indice « Intercalibration Common Metrics » (ICM) a été comparée (par régression linéaire et polynomiale) aux valeurs de l’IBGN. La plus forte corrélation a été établie avec l’indice synthétique de l’ICM dont le R² très élevé (0,95) permet un inter-étalonnage précis et fiable. A un EQR (Equivalent Quality Ratio) de l’IBGN = 1 correspond un indice ICM très proche (= 1,004). En conséquence, la métrique « cote de l’IBGN » est proposée comme métrique pour l’évaluation de l’état écologique de la faune invertébrée en Wallonie.Espèces exotiques et invasivesL’ouverture récente du canal à grand gabarit Main – Danube en 1992 et la navigation qui en résulte a permis à plusieurs espèces de macroinvertébrés ponto-caspiennes d’envahir successivement les bassins du Rhin et de la Meuse. De 1998 à 2000, le réseau de mesure a enregistré quatre nouvelles espèces exotiques dans la Meuse en Belgique :une polychète (Hypania invalida) et trois crustacés (Hemimysis anomala, Dikerogammarus villosus, D. haemobaphes). Peu avant, en 1995, le bivalve asiatique Corbicula fluminea et l’amphipode nord-américain Crangonyx pseudogracilis ont également été enregistrés pour la première fois. La dynamique des invasions a été étudiée et discutée.L’état biologique actuel (2000-2002) des masses d’eaux de surface en Wallonie et l’évolution des états biologiques sur une décennie (1990-2002) figurent dans l’étude et sont discutés. Une amélioration globale de la qualité de 6 % est enregistrée pour cette période. L’amélioration de la qualité se manifeste principalement pour les états « mauvais » et « médiocre » s’élevant à l’état « moyen ».AbstractRiver typology in Wallonia and invertebrate fauna characterizationTwenty-five river-types in Wallonia were defined according to the Water Framework Directive taking into account obligatory and optional factors gathered in three criteria: the size (from “brook” to “very large river”), the slope (gentle, medium and strong) and five natural regions (Loess, Condroz, Famenne, Arden and Jurassic summarising the obligatory altitude, latitude, longitude and geology factors). A multivariate approach applied to a large amount of samples (i.e. taxa lists) led to give a more accurate definition of some river-types and to discriminate seven river-type groups exhibiting similar faunal assemblages.Type-specific reference conditions and ecological status definition of rivers in Wallonia using invertebrate biocenotic metrics Faunal lists and IBGN (i.e. "Standardized Global Biological Index IBGN") metric values, evolving from the biological quality assessment network in Wallonia, were used to discriminate the river types and to define the reference sites, the reference conditions and the status class limits. South of the axis made by the Sambre & Meuse Rivers, involving four river-type groups, reference values and ecological status definition were based and calculated on a reference network of sites of high status. The "reference condition values” were defined as the median values of the metrics in all “high status” sites. Where no site of high status was available, i.e. in the others river-type groups north of the same axis and in the Rivers Sambre and Meuse themselves, reference conditions (or maximum ecological potential) and class limits were based on coefficients applied to “good status” sites and on expert judgement.Intercalibration pilot exercise Fifty samples were selected from R-C3 rivers (i.e. small, mid-altitude, siliceous) in Wallonia (corresponding to the “Arden’s brooks”) showing the widest range of ecological quality from high to bad status. Each Intercalibration Common Metric (ICM) was compared (linear and polynomial regression) to IBGN scores. The highest correlation was found with the synthetic ICM index, whose high R² (0.95) allows accurate and reliable intercalibration. To IBGN EQR (i.e. Equivalent Quality Ratio) = 1 corresponds a very close ICM index value (= 1.004). Consequently, the metric IBGN score is being proposed to act as the metric for the assessment of the invertebrate fauna ecological status in Wallonia, Belgium.Exotic and invasive species The recent opening of the canal Danube – Main in 1992 and the subsequent navigation allowed several Ponto-Caspian macroinvertebrate species to invade successively the Rhine and the River Meuse basins. From 1998 to 2000, the monitoring network recorded four new alien species in the River Meuse in Belgium: one Polychaeta (Hypania invalida) and three Crustacea (Hemimysis anomala, Dikerogammarus villosus, D. haemobaphes). Earlier, in 1995, the Asian Bivalvia Corbicula fluminea and the North American Amphipod Crangonyx pseudogracilis were also recorded for the first time. The invasions’ dynamics were studied and discussed.Present biological status (2000-2002) of surface water-bodies in Wallonia and biological status evolution over a one-decade period (1990-2002) is included and discussed in the study. A global quality improvement of 6 % is recorded for the period. Quality improvement concerns mainly the “bad” and “poor” status raising up to “moderate” status., Doctorat en sciences, Spécialisation biologie animale, info:eu-repo/semantics/nonPublished

L'évaluation du risque toxique dans les milieux aquatiques : avant-proposLire le texte

La dégradation continue des écosystèmes aquatiques a intensifié le besoin de développer des méthodes d'évaluation de la qualité du milieu toujours plus performantes et pertinentes, basées sur la biologie et l'écologie des organismes. Dans ce contexte, l'utilisation des traits biologiques et écologiques en bio-indication fournit de nombreuses perspectives. Nous vous proposons, à travers l'exemple des diatomées et des macro-invertébrés, de voir comment sont déclinés ces traits bioécologiques en termes de bio-indication toxique. / Constant deterioration of the aquatic ecosystems has intensified the need for relevant assessment methods of environmental quality, based on species biology and ecology. In this context the use of biological and ecological traits provide new perspectives for biological assessment methods. We propose, through the example of both diatoms and macroinvertebrates, to see how are declined these bioecological traits in term of toxic bioindication.