2.1.1. Echantillonnage de l*eau
L'échantillon d'eau provient d'un homogénat de prélèvements effectués dans six secteurs par étang en surface et en profondeur,
2.1.2. Conditionnement de l'eau avant l'analyse
pH, dureté totale, alcalinité, teneur en oxygène dissous sont déterminés instantanément.
Pour les autres analyses, l'eau est Immédiatement filtrée sous vide sur un filtre do porosité de 0,45
Cette filtration a pour but d'éliminer zoo, i^iytoplaneton, bactéries ou champignons qui pourraient modifier la composition chimique de l'eau avant le retour au laboratoire.
L'eau ainsi filtrée est versée dans une bouteille de P.V.C. de 1 litre, bien lavée et parfaitement décontaminée. L'échantillon rapporté au laboratoire dans un caisson frigo, stocké au réfrigérateur, est analysé le lendemain. 2.1.3* Méthodes de mesures ou de dosages
Na^ et sont dosés par spectrophotométrle de flamme Cl t méthode au nitrate mercurique (j. UNGAR 1955)
Sü4^“ I méthode préconisée par J.S. FRITZ 4 S.S. YAMAHURA (1955) Ca^ I méthode préconisée par D, GOLDSTEIN (1959)
I méthode préconisée par F. UMLAND 4 W. HOFFMAN (1957)
Dureté totale t méthode recommandée par F.J.H. MACKERETH (I963) basée sur la propriété que possède le versénate de sodium de former un complexe non ionisé stable avec le Ca et Mg et d'autres ions bivalents.
(emploi de solution TITRIPLEX B Merck et d'indicateur tampon B Merck). Alcalinité 1 méthode recommandée par F.J.H. MACKERETH (I963)
(neutralisation HGO^" par l'HGl en présence d'indicateur de Ohle) Oxygène dissous 1 d'après la méthode de WINRLER (I888)
Nitrates 1 méthode au salicylate de sodium (K. HOLL I968).
La réaction entre les nitrates et le salicylate de Na donne un nitrosallcylate de Na qui est jaune en milieu alcalin.
28.
Phos|*iates i méthode renseignée par H.L, GOLTERMAN (I969) (niveau II, modification).
Le principe en est la réduction du phosi*iomolybdate en un composé bleu par l'acide ascorbique suivie d'une extraction au n hexanol de ce même composé.
Silicates t méthode renseignée par H.L, GOLTERMAN (I969)
Le principe en est la réduction du silicomolybdate on un composé bleu par SnCl2.
Les trois dernières méthodes en particulier furent retenues par nous après une sévère sélection en vue d'éliminer au maximum les interférences dues aux composés se trouvant dans les eaux étudiées,
2.2. Dosage de la chlorophylle 2.2.1. Echantilloiinage de l'eau
Plusieurs prélèvements d'eau des 20 cm de surface sont faits dans les différents secteurs et sont rassemblés dans un seau.
Les prélèvements ont toujours lieu vers I5 heures dans les deux étangs. 2.2.2 Méthode do filtration différentielle
Dès ce moment, nous avons suivi les recommandations faites par 3G0R. UNESCO, I966. L'eau bien homogénéisée est préfiltrée sur I50 xi pour éliminer la plus grande partie du zooplancton, est filtrée sous vide avec une force de succion ne dépassant pas 3 atmosphères.
Les filtres employés sont le millipore HA de porosité 0,4^ n en ester de cellulose soluble dans l'acétone, les filtres millipores en Duralon NR, NS, NC, de 1 micron, 7 microns et 14 microns insolubles dans l'acétone. Les préfiltrations s'effectuent sur de la gaze de nylon MONYL HD de maille de 30» 50, 100 et I50 n.
Préfiltrations sur gaze et filtrations sous vide sont combinées de telle sorte que nous puissions doser la chloro|hylle a totale et celle des particules alguales de tailles comprises entre 0,45 7 microns,
7 et 14 microns. 14 et 30 microns 30 et 50 microns 50 et 100 microns
Nous avons dûment testé l'efficacité de la méthode en comparant des échantillonnages de la même eau. Elle s'est avérée reproductible à 0,5 % près. Ces filtrations sont effectuées à l'obscurité. Les filtres sont disposés dans des tubes protégés de papier noir et contenant 100 ce d'acétone k ^0 % (solvant où la chl.
reste la plus stable). Les tubes sont immédiatement stockés dans un caisson frigo. Nous laissons les pigments s'extraire pendant environ 20 heures.
Les filtres non solubles sont enlevés. La centrifugation s'effectue pendant 10 minutes de 3000 à 4000 rpm en tubes bouchés. La mesure de l'absorption chloropyllienne s'effectue au spectroi*iotomètre (ZEISS type PM GIl) à 6.650, 6.450 et 6.300 A.
O
Toute absorption parasite est mesurée à 7«500 A t blanc de turbidité. Les coefficients d'extinction aux longueurs d'onde de la chlorophylle sont corrigés d'autant si il y a lieu.
La concentration en GhloroiAiylle a a été calculée par la formule suivante due à STRIGKLAND, J.D.R. & T.H. PARSONS (1968).
Ghl.a = 11,68 X 6.650 - 0,14 X E 6.3OO - 1,31 x E 6.450
mg Chla/m3 = Ghla x y v 1 volume en ml d'acétone utilisé pour l'extraction L X V V I volume d'eau filtré en litre
L i longueur de la cellule en cm.
2.3 Echantillonnage des populations planctonlques
2.3.1. Echantillonnage quantitatif, hebdomadaire par prise de colonne d'eau
Trente prélèvements sont pris au hasard. Ge nombre est à la limite supérieure de ce que l'on i>eut appeler un petit échantillon. G'est en tout cas le nombre maximum que nous pouvions traiter hebdomadairement.
Noua avons approximativement quadrillé les étangs (fig. 3 0) pour pouvoir nous repérer et répartir les prélèvements pris au hasard, sur toute l'étendue de l'étang. Ge découpage en secteurs est arbitraire et n'a été choisi que pour des raisons pratiques.
Il ne correspond pas au découpage en strates statistiques choisies selon des critères physiques ou biologiques, préconnisé par R.M. GASSIE (dans EDHONDSON & WINBERG 1971) dans sa méthode du "Random stratified sampling”.
30.
A posteriori seulement, il s'est avéré que 3 profondeurs moyennes différentes pourraient diviser l'étang en strates, chacune de ces strates comprenant 2 des secteurs choisis précédemment.
Cet échantillonnage est effectué hebdomaidairement la plupart du temps.
Cette période est le plus souvent Inférieure ax^ temps de développement des Jeunes Cladocéres,
Cette fréquence, choisie également à la suite de contraintes logistiques, peut être considérée comme acceptable, L'échantillonneur est un prototype et a été décrit dans l'article de G, MARLIER. G, GALLEZ, G, HACHEZ &
C. WATTIEZ (1972).
La figure 3i explique le fonctionnement de l'appareil dont nous donnons une brève description,
La sonde est constituée d'un cylindre de plexiglas transparent d'un diamètre intérieur de 8 cm et de 2,20 mètres de hauteur.
Une manche de gaze nylon à maille de ^0 microns est fixée à l'extrémité inférieure de la sonde par un élastique. Une dizaine de perles sont cousues à l'extrémité libre du manchon. Ces perles sont traversées par un fil de nylon attaché à la plus grosse d'entre elles, ressortant par cette même i>erle et parcourant ensuite la sonde sur toute sa hauteur.
L'appareil est enfoncé verticalement dans l'eau et le plus rapidement possible Jusqu'à 2-3 centimètres de la vase, A ce moment, l'opérateur debout dans un canot pneumatique tire sur le fil de nylon. La manche est entraînée
à l'intérieur du tube et se referme. Elle sert de filtre lorsque le tube est relevé. Lananche est ensuite détachée et lavée dans un filet (mailles 5^ ju) muni d'un robinet.
Les avantages de cette sonde résident dans sa capacité, sa transparence. Toute une colonne d'eau, de la surface au fond est ainsi prélevée. Le cylindre est étalonné en hauteur. Connaissant la hauteur de la colonne à chaque prélèvement ainsi que la section du tube nous pouvons exprimer les résultats par unité de surface mais aussi par unité de volume.
2.3.2. Echantillonnage quantitatif pour la mise en évidence de l'agrégation
L'étang est balisé sur toute son étendue selon un quadrillage à maille carrée de 7»5 mètres.
On prend ainsi 56 (4 x 14) prélèvements dans l'étang naturel et 60 (6 x lO) dans l'étang fertilisé, La fig. 32 représente l'échantiHonneur t ce dispositif consiste en un cylindre de plexiglass gradué, qui peut être obturé à sa partie inférieure de manière à prélever une "colonne" de liquide dont le volume sera mesurable.
Notre hypothèse de travail est que la répartition horizontale ne subit pas de modification significative (à l'échelle de 7»5 mètres) au cours d'une heure de campagne de prélèvements.
2.3.3. Echantillonnage quantitatif en surface pour la mise en évidence des migrations verticales
18 prélèvements des I5 à 20 centimètres de surface sont faits au hasard dans tout l'étang toutes les trois heures pendant 24 heures, du début de la matinée du 7 juillet au début de la matinée du 8 Juillet.
L'échantillonneur est une bouteille de polyéthylène à fond coupé (fig. 32).
Elle est descendue dans l'eau par sa base,»puis obturée inférieurement par une balle de caoutchouc de sorte que le niveau d'eau, échantiHonneur fermé, atteigne le repère situé à 20 centimètres de hauteur sur le corps cylindrique de la bouteille. Le volume prélevé est constant. Seuls les i*iénomènes de migration dans les I5 à 20 centimètres de surface sont ainsi obseirvés,
2.4. Elevages in situ (voir fig.33)
La méthode est inspirée de celle de VOSKRESENSKY et LEBEDEVA (1964) et perfectionnée. Les tubes d'élevage d'un diamètre intérieur de 3 cm et d'une hauteur de I5 cm sont coudés dans leur partie supérieure. Ils sont pourvus à leurs deux extrémités de toile de nylon de maille de 50 microns tendue et fixée par des bandelettes adhésives. Cette toile permet le passage de l'eau et des particules alimentaires inférieures à microns tout en retenant les Gladocères à l'intérieur du tube. Toute bulle d'air subsistant accidentellement dans les tubes se localisera dans le coude et non au niveau des toiles ce qui pourrait empêcher la libre diffusion de l'eau.
32.
La vitesse de renouvellement de l'eau dans les tubes, calculée à partir de la vitesse de dilution d'une solution de bleu de méthylène est de I5 à 20 minutes.
Les tubes sont suspendus par du fil nylon, à 60 cm sous le surface de l'eau, à un cylindre de bois flottant.
«
Celui-ci est prolongé par deux flotteurs agités par le vent à la surface de l'eau et lâchement maintenu par 2 cordes à des lests de plomb disposés sur le fond de l'étang, la grande mobilité de l'ensemble favorise le passage de l'eau et des substances nutritives à l'intérieur des tubes. Avant d'être yersés en bpîtes de Pétri, pipetés et mesurés, à la chambre claire d'un microscope,les Gladocères sont concentrés dans l'eau restant dans le coude du tube. Les toiles filtrantes sont renouvelées tous les jo\irs ou tous les deux Jours pour éviter le
colmatage des mailles par des pontes diverses et des développements d'algues.
Des femelles prêtes à lâcher leurs embryons sont capturées dans l'eau d'étang et mises en surveillance dans une boîte de Pétri. Une soixantaine de Jeunes éclos depuis moins de 12 heures sont mis en élevage à raison de 2 par tube. Une vingtaine d'individus sont mesurés une fois sur trois (pour éviter tout traumatisme de mesure) en des intervalles de temps rapprochés Jusqu'à l'airrivée de la maturité sexuelle. Au moment où les Jeunes sont mis en élevage, de tout Jeunes adultes possédant des oeufs Juste pbndus dans leur poche incubatrice sont
également enfermés à raison de 2 par tube et sont mesurés de la même façon en alternant l'échantillonnage et en les séparant de leur progéniture. Ils sont suivis Jusqu'au début (moment d'apparition des oeufs dans la poche incubatrice) de la seconde ou de la troisième ponte.
2.5. Acquisition des données (sous-échantillonnage, comptages, mesures, pesées) 2.5.1. Sous-échantillonnage
Ce sous-échantillonneur est un prototype également décrit par G. MARLIEH & AL (1972) 1 fig. 34
Les prélèvements trop abondants en l'une ou l'autre espèces seront fractionnés en 6 parties par sédimentation fractionnée.
L'appareil est composé de 2 parties indépendantes en verre mais qui peuvent s'appliquer l'une sur l'autre de façon hermétique par des surfaces en verre rôdé enduites de vaseline.
La première moitié, (27,4 mm de diamètre, 100 mm de long) dotée d'un bouchon à une extrémité, est remplie par l'autre extrémité.
La seconde moitié est fermée à sa face inférieure, La cuvette est subdivisée dans ses 2/3 inférieurs en six compartiments égaux par des cloisons rigides.
la première moitié est maintenue, remplie à l'envers. On applique la seconde également à l'envers, exactement dans l'axe de la première. L'on solidarise les 2 parties à l'aide de pinces fortes appliquées sur les surfaces planes en verre. On retourne l'ensemble, on laisse sédimenter à l'abri des chocs, et des sources de chaleur. On débouche ensuite la première partie et l'on siphonne l'eau à l'aide d'un siphon fin jusqu'au niveau du compartimentage. Cette première partie est alors séparée de la seconde. On prélève le contenu d'une case à l'aide d'une pipette à grosse section. L'efficacité de cet appareil a été vérifiéestatistiquement. Les divers organismes se répartissent bien au hasard dans les six compartiements.
2.5.2. Comptages
Ils se font sous loupe binoculaire WILD M5 dans une cellule de comptage rectangulaire quadrillée, La plupart du temps, tous les individus de chaque espèce sont dénombrés dans chaque prélèvement. Quand l'espèce est trop abondante, elle n'est dénombrée que dans la l/2 ou dans 1/4 de la cellule (le contenu-, du prélèvement ayant été réparti de façon homogène) ou bien le prélèvement est sous-échantillonné dans l'appareil décrit ci-dessus.
Les différents stades des Cladocères (jeunes ou immatures, femelles ovigères, femelles adultes non ovigères, femelles ephippiales, mâles) sont soigneusement comptabilisés.
Cette comptabilité par stade s'effectue dans chaque prélèvement lors de l'étude spéciale de l'agrégation et lors de l'étude des migrations verticales. Cette comptabilité par stade dans chacun des 30 prélèvements est également effectuéeà certaines dates pour les espèces qui paraissent fortement agrégées.
Dans les autres cas, les 30 prélèvements sont rassemblés.
Par sous-échantillonnage, une fraction de cet homogénat est examinée pour la détermination des proportions de chaque stade.
34.
2,5.3• Mesures
Des mesures sont nécessaires pour la détermination de la biomasse et partant, de la i>roductivité.
Nous nous sommes servis des relations tailles-poids sec, calculées par H. DUMONT & AL,, (1975)car celles-ci ont l'avantage d'être établies par la pesée directe des individus secs en provenance de pièces d'eaux continentales belges. L'auteur (communication personnelle) nous a précisé pour chaque espèce la dimension linéaire de l'animal qui définissait sa taille.
Il s'agit toujours des longueurs maximales en excluant toutefois les épines éventuelles (voir fig, 35)
Le nombre d'oeufs des femelles ovigères est déterminé lors de la mesure ix)ur l'établissement de relations taille-nombre d'oeufs.
Nous avons mesuré les éphippiums suivants selon la dimension indiquée à la fig. 3 6 2.5.4. Pesées
Gomme nous le constatons au chapitre 6, les femelles éj^ippiales sont abondantes. Il n'existe pas dans la littérature, des données adéquates relatives au poids de ces éphippiums. C'est pourquoi nous avons entrepris de les peser.
Les éphippiums sont récoltés vivants, dans la vase superficielle des deux étangs. Dans certains cas,les oeufs sont encore intacts, dans d'autres, ils ont amorcé leur développement embryonnaire.
Les éphippiums mesurés (tabl.a ) sont répartis en 2 ou 3 classes de tailles. Les individus de chaque classe sont disposés dans de légers plateaux en aluminium construits à cet effet. Le nombre d'éjdiippiums dans chaque classe est choisi de telle sorte que l'on ait au minimum 100 xig d'éphippiums secs par plateau. Ges plateaux chargés sont déposés dans de petites boites de pétri. Ils sont séchés à l'étuve à 60* G pendant 4-8 heures, transférés dans un dessinateur à sllicagel où ils refroidissent à température ambiante.
Les éphippiums sont ensuite pesés avec leur plateau sur une électro-balance digitale PERKIN-ELMER donnant une précision de 0,1 ug, dans une enceinte close où 1 plaquette de Polonium ionisant l'air, réduit les charges statiques.
Par différence, on obtient le poids de l'éj^ippiura moyen de chaque classe. Un rapport moyen de la taille de la femelle éphippiale à la taille de son éphippium est établi par la mesure de 30 femelles éphippiales de différentes tailles et de leur éphippium. Ce rapport sera utilisé au chapitre 5.
CHAPITRE 3
SYSTEMATIQUE ET CARACTERISTIQUES GENERALES DES CLADOCERES.
Ce chapitre décrit la systématique et les caractéristiques générales des Cladocàres.
3.1. Classification systématique des espèces de Mirwart,
Ont été consultés pour la détermination les faunes et travaux des auteurs suivants t LILUEB0RG(I90I) , BRAUER(.I909) , HEHBSTCI962), SCOURFIELD & HAftt)ING(I95«).
Les Cladocères étudiés appartiennent tous au groupe des Daphnoldea et sont les suivants 1 F . Daphniidae 1
- Daphnia longispina typica Û.F, MULLER (voir figures 37 et 3 8 )
BROOKS (1957 a) refit la taxonomie du genre Daphnia d'Amérique du Nord.
La taxonomie de l’Ancien Monde n'a pas été revue complètement et apparaît, dans le cadre de l'étude de BROOKS, inadéquate 1 de plus, Daphnia longispina possède une grande plasticité morf^iologique due à des modifications génétiques ou à la cyclomorphose. HERBST(196^ dont nous adopterons la classification temporaire, distingue néanmoins quelques races typiques.
Selon sa faune, l'espèce présente à Mirwart serait la variété typica .
- CeriodaiAinia quadrangula O.P, MULLER (voir figures 39 344) La variété hamata de cette espèce est présenta en fin de saison. - Scapholeberis mucronata O.F. MULLER (voir figures45 à 47)
Les descriptions des divers auteurs coirrespondent à l'espèce à race unique observée à Mirwart.
- Simocephalus vetulus O.F. MULLER (voir figure 48 ) La détermination de cette espèce est également non ambiguë.
F. Bosminidae 1
- Bosmina longirostris O.F. MULLER (voir figures 4 9 à 5’ )
38.
reconnaît qu'il existe plusieurs formes de Bosmina longirostris qui ont été décrites comme étant des variétés différentes; mais on ne sait pas toujours si elles correspondent à des différences génétiques ou à un effet de la cyclomorphose (voir 3*2.)
A Mirwart t les jeunes de Bosmina longirostris ont tous la même forme; chez les adultes la forme pellucida (de printemps) est remplacée en été et en automne par la forme cornuta dans l'étang fertilisé et par la forme typica dans l'étîuig naturel. Nous pensons qu'il s'agit ici d'un i^iénomène de cyclomorphose.
- Chydorus s^iaericus O.F, MULLER (voir figs 52 à 54).
Cette espèce ne présente pas d'ambiguïté systématique.
3.2. Gyclomoriiiose
La cyclomor0iose désigna d'abord les changements de forme subis par une espèce à certains moments de l'année.
Par extension, le terme fut employé (HUTCHINSON I967) pour désigner également les changements saisonniers de taille. Ce phénomène se retrouve chez les Dinoflagellés, les Rotifères, les Cladocères, et dans une moindre mesure chez les Copépodes.
La température est responsable des changements de tailleet affecte dans le même sens presque tout le zooplancton. La pression prédatrice exerce aussi une influence sur la taille. Nous parlerons en détail des variations de taille au chapitre 6.
L'aptitude aux changements de forme est fixée génétiquement . L'effet lui-même serait Induit par des facteurs exté- -rieurs, tels t la température conditionnauit la viscosité de l'eau (OSTWALD I902,C0KER k ADDLESTONE I938, BROOKS 1946),
■ la nourriture (WOLTERECK I90ü,I92l),
la turbulence et la lumière (JACOBS I96I), la prédation (DODSON 197^).
Les causes véritables de cette cyclomorphose ne sont pas encore clairement dégagées,et il se peut que plusieurs facteurs concourent simultanément au même effet.
Les facteurs extérieurs inducteurs agiraient via un système endogène spécifique de nature hormonale (HUTGHINSOH I967),
Chez Daphnia longispina , cette cyclomorphose survient surtout en automne (HUTCHINSON 196?) quand la reproduction sexuée est devenue plus fréquente, et consiste en une excavation marquée du contour ventral de la tête entre le rostre et le vertex.
HUTCHINSON n'indique pas de quelle V2iriété de Dai^nia longispina il parle 1 nous n'avons en tout cas rien constaté de semblable à Mirwart pour la variété typica de cette espèce.
Chez Ceriodaphnla quadrangula , à partir de mi-septembre dans les deux étangs, il y a passage progressif de la forme de la figure 3 9 à la fomne décrite sous le nom de variété hamata , avec un pourcentage élevé de mâles et de femelles ovigères . Je ne suis toutefois pas certaine qu'il s'agisse ici de cyclomorphose.
Chez Scapholeberis mucronata 1 HUTCHINSON(I967)rapporte une diminution du casque,concomitante à une augmentation du mucro en été.
A Mirwart, les Scapholeberis o*apparaissent qu'en été t nous n'avons donc pas assisté à une telle modification des proportions.
Si les jeunes du premier intermue possèdent un petit casque,celui-ci disparaît rapidement chez les individus plus âgés, (forme fronte laevi et forme fronte cornuta).
Chez Bosmina longirostris 1 HUTCHINSON(l967)rappoirte une diminution de la longueur de l'antennule et du mucro pendant l'été. L'antennule a parfois tendance à se courber en forme de crochet (forme cornuta:) ou à être simplement plue courte (typica).
Chez Chydorus sphaericus , HARTMAN(l9I7)remarqua des fluctuations irrégulières dans le rapport hauteur / longueur , mais ne montra pas la signification statistique du phénomène. Celui-ci fut également observé par FHYER(I968)«
Nous le mettons en évidence à Mirwart ( voir les figures 52 354) 1 dans les deux étangs, nous trouvons plus de 50 % de formes rondes en mars,avril,mai, et moins de 50 de ces formes rondes en été , soit ici plus de jiO ^ de formes ovales.
40
3.3» Quelques caractéristiques autoécologiques des Gladocères de Mirwart.
Les espèces d'étangs survivent à de plus faibles concentrations en oxygène que les espèces de lacs (HERBERT 195^) >