Perspectives d'études des traits biologiques pour la bioindication

Les traits biologiques (au sens large) représentent donc un outil extrêmement intéressant pour la bioindication qui est à la fois robuste temporellement et spatialement, et sensible aux pollutions, allant même jusqu'à discriminer des grands types de pollutions. Toutefois, il nous semble indispensable de poursuivre leur étude dans au moins 4 directions :

Chapitre 7 : Limites méthodologiques et perspectives d'études concernant l'utilisation des traits biologiques

52

- Il est nécessaire de rechercher la structure fonctionnelle de stations de référence à un niveau d'ordre supérieur à cinq. En effet, il n'a pas été possible de le faire sur les cours d'eau français, simplement parce que ces grands cours d'eau sont rarement à l'état vierge, soit pour cause de chenalisation, soit d'utilisation par l'homme, soit simplement de pollution. Il est très probable qu'il soit nécessaire d'étendre l'étude des traits biologiques dans un premier temps à d'autres pays européens, ce qui permettrait également de tester leur robustesse spatiale à grande échelle.

- Aucune étude n'a encore appliqué les traits biologiques au suivi d'un site sur plus d'une dizaine d'années. Or ce type d'étude permettrait pourtant de véritablement tester la robustesse des traits biologiques face à la variabilité naturelle à long terme des systèmes écologiques. De plus, certains jeux de données correspondant à cette problématique sont actuellement disponibles.

- La discrimination des grands types de pollution doit être fortement affinée, notamment en distinguant des pollutions thermiques (action de la température), mécaniques (granulats, chenalisation), trophiques (substances minérales), organiques (substances carbonées), toxiques (avec si possible des subdivisions). En effet, il semble indispensable de relier cette différence de comportement des traits biologiques à des variables individuelles ou synthétiques de chimie. Ceci nécessiterait l'acquisition de nouvelles données comportant une physico-chimie détaillée et permettrait de tester la pertinence du diagnostic porté par les traits biologiques.

- De même que certains auteurs ont pu établir les tolérances des insectes aquatiques aux valeurs limites de certains paramètres chimiques (Roback, 1974), il semble envisageable d'établir pour certains macroinvertébrés benthiques des caractéristiques toxicologiques ou écotoxicologiques de résistance ou de mortalité face à certains polluants ou groupes de polluants. La définition de ces "traits écotoxicologiques" serait très certainement un outil efficace pour affiner un diagnostic de pollution.

Références bibliographiques

53

Références bibliographiques

ACI (1997). 4ème Dimension. ACI, 60 rue d'Alsace, 92110 Clichy, France. Tel : 01 40 87 92 98. Fax : 01 40 87 92 01. WEB http://www.aci.fr.

AFNOR (1992). Détermination de l'indice biologique global normalisé (IBGN). Association Française de Normalisation : NF T 90-350, 9 p.

Armitage P.D., Moss P., Wright J.F. & Furse M.T. (1983). The performance of a new biological water quality score system based on macroinvertebrates over a wide range of unpolluted running-water sites. Water Research, 17, 333-347.

Bournaud M., Cellot B., Richoux P. & Berrahou A. (1996). Macroinvertebrate community structure and environmental characteristics along a large river: congruity of patterns for identification to species or family. Journal of the North American Benthological Society,

15, 232-253.

Bowman M.F. & Bailey R.C. (1997). Does taxonomic resolution affect the multivariate description of the structure of freshwater benthic macroinvertebrate communities ? Canadian Journal of Fisheries and Aquatic Sciences, 54, 1802-1807.

Cairns J.Jr., Albaugh D.W., Busey F. & Chanay M.D. (1968). The sequential comparison index - a simplified method for non-biologists to estimate relative differences in biological diversity in stream pollution studies. Journal of Water Pollution Control Federation, 40, 1607-1613.

Camargo J.A. (1992). New diversity index for assessing structural alterations in aquatic communities. Bulletin of Environmental Contamination and Toxicology, 48, 428-434. Chandler J.R. (1970). A biological approach to water quality management. Water Pollution

Control, 69, 415-422.

Charvet S. (1995). Les méthodes biologiques d'évaluation de la qualité des eaux basées sur les macroinvertébrés benthiques. Cemagref, rapport bibliographique de DEA, 38 p.

Charvet S., Faessel B., Dolédec S. & Statzner B. (1998a). Nouvelles approches de la bioévaluation à partir des invertébrés benthiques : bases théoriques, outils biométriques et validation à l'échelle de grands bassins. Cemagref, Université Claude Bernard Lyon I, 32 p.

Charvet S., Kosmala A. & Statzner B. (1998b). Biomonitoring through biological traits of benthic macroinvertebrates: perspectives for a general tool in stream management. Archiv für Hydrobiologie, 142, 415-432.

Charvet S., Roger M.C., Faessel B. & Lafont M. (1998c). Evaluation de l'état de santé écologique des hydrosystèmes par l'utilisation des traits biologiques. Annales de Limnologie, 34, 455-464.

Charvet S., Statzner B., Usseglio-Polatera P. & Dumont B. (submitted_1). Biological and ecological traits of benthic macroinvertebrates in almost natural French streams: first reference for a general European biomonitoring tool. Freshwater Biology.

Charvet S., Wasson J.G. & Fruget J.F. (submitted_2). Structure et fonction d'une base de données : application aux problèmes posés en écologie aquatique. Bulletin Français de la Pêche et de la Pisciculture.

Chessman B.C., Growns J.E. & Kotlash A.R. (1997). Objective derivation of macroinvertebrate family sensitive grade numbers for the SIGNAL biotic index:

Références bibliographiques

54

application to the Hunter River system, New South Wales. Marine and Freshwater Research, 48, 159-172.

Chessman B.C. & McEvoy P.K. (1998). Towards diagnostic biotic indices for river macroinvertebrates. Hydrobiologia, 364, 169-182.

Chevenet F., Dolédec S. & Chessel D. (1994). A fuzzy coding approach for the analysis of long-term ecological data. Freshwater Biology, 31, 295-309.

Docampo L. & De Bikuña B.G. (1994). Development and application of a diversity index (D) to the benthic macroinvertebrates communities in the rivers of Biscay (North of Spain). Archiv für Hydrobiologie, 129, 353-371.

Dolédec S. & Chessel D. (1994). Co-inertia analysis: an alternative method for studying species-environment relationships. Freshwater Biology, 31, 277-294.

Dolédec S. & Statzner B. (1994). Theoretical habitat templets, species traits, and species richness: 548 plant and animal species in the Upper Rhône river and its floodplain. Freshwater Biology, 31, 523-538.

Dolédec S., Statzner B. & Frainay V. (1998). Accurate description of functional community structure: identifying stream invertebrates to species-level ? Bulletin of the North American Benthological Society, 15, 154-155.

Friedrich G. (1990). Eine Revision des Saprobiensystems. Zeitschrift für Wasser- und Abwasser-Forschung, 23, 141-152.

Friedrich G., Chapman D. & Beim A. (1992). The use of biological material. In D. Chapman (ed.) : Water quality assessment, Chapman & Hall, 171-238.

Frontier S. & Pichod-Viale D. (1991). Ecosystèmes : structure, fonctionnement, évolution. Masson, 392 p.

Ghetti P.F. & Bonazzi G. (1977). A comparison between various criteria for the interpretation of biological data in the analysis of the quality of running waters. Water Research, 11, 819-831.

Greenslade P.J.M. (1983). Adversity selection and the habitat templet. The American Naturalist, 122, 352-365.

Grime J.P. (1977). Evidence for the existence of three primary strategies in plants and its relevance to ecological and evolutionary theory. The American Naturalist, 111, 1169-1194.

Hildrew A.G. & Townsend C.R. (1987). Organization in freshwater benthic communities. In J.H.R. Gee & P.S. Giller (ed.) : Organisation of communities, past and present, 27th Symp. British Ecological Soc. ; Aberystwyth, 1986. Blackwell, Oxford, 347-372.

Hynes H.B.N. (1963). The biology of polluted waters. Liverpool University Press, 191 p. Ingersoll R.C., Seastedt T.R. & Hartman M. (1997). A model information management system

for ecological research. Bioscience, 47, 310-316.

Ivol-Rigaut J.M. (1998). Hydro-écorégions du bassin de la Loire et variabilité des communautés macrobenthiques - Essai de typologie régionale et référentiel faunistique. Thèse 3e cycle, Univ. Lyon I, 268 p.

JO ENV X 92 00061 L (1992). Loi n° 92-3 du 3 janvier 1992 sur l'eau, Journal Officiel du 4 janvier 1992, 6 p.

JO n° C 222/6 (1994). Proposition de directive du Conseil relative à la qualité écologique des eaux, Journal Officiel des Communautés Européennes du 10.8.1994, 10 p.

Références bibliographiques

55 Kosmala A. (1998). Evaluation écotoxicologique de l'impact des effluents de stations d'épuration sur les cours d'eau : intérêt d'une approche intégrée. Thèse Doct., Univ. Metz, 160 p.

Kosmala A., Charvet S., Roger M.C. & Faessel B. (1999). Impact assessment of a wastewater treatment plant effluent using instream invertebrates and the Ceriodaphnia dubia chronic toxicity test. Water Research, 33, 266-278.

Macan T.T. (1974). Running water. Mitteilungen Internationale Vereinigung für Theoretische und Angewandte Limnologie, 20, 301-321.

Margalef D.R. (1958). Information theory in ecology. General Systems, 3, 36-71.

Menhinick E.F. (1964). A comparison of some species-individuals diversity indices applied to samples of field insects. Ecology, 45, 859-861.

Metcalfe J.L. (1989). Biological water quality assessment of running waters based on macroinvertebrate communities: history and present status in Europe. Environmental Pollution, 60, 101-139.

Microsoft (1997). Access. Microsoft Corporate Headquarters: One Microsoft Way, Redmond, WA 98052-6399, USA, Telephone: (206) 882-8080. WEB: www.microsoft.com.

Ministère de l'Environnement (1994). Les variables biologiques : des indicateurs de l'état de santé des écosystèmes aquatiques. Séminaire national, Paris, GIP Hydrosystèmes, Ministère de l'Environnement, AGHTM, 233 p.

Mouthon J. (1996a). Molluscs and biodegradable pollution in rivers: proposal for a scale of sensitivity of species. Hydrobiologia, 317, 221-229.

Mouthon J. (1996b). Molluscs and biodegradable pollution in rivers: studies into the limiting values of 11 physico-chemical variables. Hydrobiologia, 319, 57-63.

Mouthon J. & Charvet S. (1999). Compared sensitivity of species, genera and families of Molluscs to biodegradable pollution. Annales de Limnologie, 35, 31-39.

Nuttall P.M. & Purves J.B. (1974). Numerical indices applied to the results of a survey of the macro-invertebrate fauna of the Tamar catchment (southwest England). Freshwater Biology, 4, 213-222.

Pianka E.R. (1970). On r- and K- selection. The American Naturalist, 104, 592-597.

Pollard P. & Huxham M. (1998). The European Water Framework Directive: a new era in the management of aquatic ecosystem health? Aquatic Conservation: Marine and Freshwater Ecosystems, 8, 773-792.

Resh V.H., Hildrew A.G., Statzner B. & Townsend C.R. (1994). Theoretical habitat templets, species traits, and species richness: a synthesis of long-term ecological research on the Upper Rhône River in the context of concurrently developed ecological theory. Freshwater Biology, 31, 539-554.

Resh V.H. & Rosenberg D.M. (1984). The ecology of aquatic insects. Praeger, 625 p.

Resh V.H. & Unzicker J.D. (1975). Water quality monitoring and aquatic organisms: the importance of species identification. Journal of Water Pollution Control Federation, 47, 9-19.

Richoux P. (1994). Theoretical habitat templets, species traits, and species richness: aquatic Coleoptera in the Upper Rhône River and its floodplain. Freshwater Biology, 31, 377-395.

Roback S.S. (1974). Insects (Arthropoda: Insecta). In C.W. Hart, J.R. Samuel & L.H. Fuller (ed.) : Pollution ecology of freshwater invertebrates, Academic Press, 313-376.

Références bibliographiques

56

Rosenberg D.M. & Resh V.H. (1993). Freshwater biomonitoring and benthic macroinvertebrates. Chapman & Hall, 488 p.

Scherrer B. (1984). Biostatistique. Gaëtan Morin, 850 p.

Shannon C.E. & Weaver W. (1949). The mathematical theory of communication. The University of Illinois Press.

Sibly R.M. & Calow P. (1985). Classification of habitats by selection pressures: a synthesis of life-cycle and r/K theory. In R.M. Sibly & R.H. Smith (ed.) : Behavioural ecology. Ecological consequences of adaptive behaviour, 25th Symp. British Ecological Soc. ; Reading 1984. Blackwell, Oxford, 75-90.

Simpson E.H. (1949). Measurement of diversity. Nature, 163, 688.

Sladecek V. (1969). The measures of saprobity. Verhandlungen der Internationalen Vereinigung für Theoretische und Angewandte Limnologie, 17, 546-559.

Sladecek V. (1973). System of water quality from the biological point of view. Archiv für Hydrobiologie, 7, 218 p.

Sladecek V. & Sladeckova A. (1998). Revision of polysaprobic indicators. Verhandlungen der Internationalen Vereinigung für Theoretische und Angewandte Limnologie, 26, 1277-1280.

Southwood T.R.E. (1977). Habitat, the templet for ecological strategies ? Journal of Animal Ecology, 46, 337-365.

Southwood T.R.E. (1988). Tactics, strategies and templets. Oikos, 52, 3-18.

Stark J.D. (1998). SQMCI: a biotic index for freshwater macroinvertebrate coded-abundance data. New Zealand Journal of Marine and Freshwater Research, 32, 55-66.

Statzner B. & Higler B. (1985). Questions and comments on the River Continuum Concept. Canadian Journal of Fisheries and Aquatic Sciences, 42, 1038-1044.

Statzner B., Resh V.H. & Dolédec S. (eds.) (1994a). Ecology of the Upper Rhône River: a test of habitat templet theories. Freshwater Biology, 31, 253-556.

Statzner B., Resh V.H. & Roux A.L. (1994b). The synthesis of long-term ecological research in the context of concurrently developed ecological theory: design of a research strategy for the Upper Rhône River and its floodplain. Freshwater Biology, 31, 253-263.

Statzner B., Hoppenhaus K., Arens M.-F. & Richoux P. (1997). Reproductive traits, habitat use and templet theory: a synthesis of world-wide data on aquatic insects. Freshwater Biology, 38, 109-135.

Tachet H., Usseglio-Polatera P. & Roux C. (1994). Theoretical habitat templets, species traits, and species richness: Trichoptera in the Upper Rhône River and its floodplain. Freshwater Biology, 31, 397-415.

Thioulouse J., Chessel D., Dolédec S. & Olivier J.M. (1997). ADE-4: a multivariate analysis and graphical display software. Statistics and Computing, 7, 75-83.

Townsend C.R., Dolédec S. & Scarsbrook M.R. (1997). Species traits in relation to temporal and spatial heterogeneity in streams: a test of habitat templet theory. Freshwater Biology, 37, 367-387.

Townsend C.R. & Hildrew A.G. (1994). Species traits in relation to a habitat templet for river systems. Freshwater Biology, 31, 265-275.

Tuffery G. & Verneaux J. (1967). Méthode de détermination de la qualité biologique des eaux courantes. Trav. Sect. P. et P., Cerafer, 23 p.

Références bibliographiques

57 Usseglio-Polatera P. (1994). Theoretical habitat templets, species traits, and species richness: aquatic insects in the Upper Rhône River and its floodplain. Freshwater Biology, 31, 417-437.

Usseglio-Polatera P. & Tachet H. (1994). Theoretical habitat templets, species traits, and species richness: Plecoptera and Ephemeroptera in the Upper Rhône River and its floodplain. Freshwater Biology, 31, 357-375.

Vannote R.L., Minshall G.W., Cummins K.W., Sedell J.R. & Cushing C.E. (1980). The River Continuum Concept. Canadian Journal of Fisheries and Aquatic Sciences, 37, 130-137. Verneaux J. (1984). Méthodes biologiques et problèmes de la détermination des qualités des

eaux courantes. Bulletin d'Ecologie, 15, 47-55.

Washington H.G. (1984). Diversity, biotic and similarity indices. A review with special relevance to aquatic ecosystems. Water Research, 18, 653-694.

Wasson J.G. (1994). Ecorégions et systèmes de référence. Séminaire national "les variables biologiques : des indicateurs de l'état de santé des écosystèmes aquatiques", Paris, GIP Hydrosystèmes, Ministère de l'Environnement, AGHTM, 1-11.

Wasson J.G. (1996). Structures régionales du bassin de la Loire. La Houille Blanche, 6/7, 25-31.

Wilhm J.L. (1967). Comparison of some diversity indices applied to populations of benthic macroinvertebrates in a stream receiving organic wastes. Journal of Water Pollution Control Federation, 39, 1673-1683.

Williams D.D. & Feltmate B.W. (1992). Aquatic insects. C.A.B. International, 358 p.

Woodiwiss F.S. (1964). The biological system of stream classification used by the Trent River Board. Chemistry and Industry, 11, 443-447.

Wright J.F., Moss D. & Furse M.T. (1998). Macroinvertebrate richness at running-water sites in Great Britain: a comparison of species and family richness. Verhandlungen der Internationalen Vereinigung für Theoretische und Angewandte Limnologie, 26, 1174-1178.

Zand S.M. (1976). Indexes associated with information theory in water quality. Journal of Water Pollution Control Federation, 48, 2026-2031.

Zelinka M. & Marvan P. (1961). Zur Präzisierung der biologischen Klassifikation der Reinheit fliessender Gewässer. Archiv für Hydrobiologie, 57, 389-407.