PARTIE III. RÉSULTATS
III. 3. Prise en compte des données de bioaccumulation
Après avoir décrit les différents sites d’étude à travers divers indices de diversité lichéniques et écologiques basés sur les espèces présentes, nous allons maintenant introduire les données issues de la bioaccumulation. Nous allons donc utiliser des indices décrits dans la littérature qui prennent en compte les concentrations en métaux accumulés dans les lichens pour nous permettre de déterminer leurs liens avec les indices de répartition des espèces lichéniques.
III. 3. 1. Indices relatifs à la bioaccumulation
Le premier indice utilisé compare les concentrations des métaux accumulés dans les lichens avec les valeurs moyennes obtenues pour l’ensemble des stations étudiées : l’Indice de Pollution (IP) (Grodzińska, 1978 ; Muk- herjee et Nuorteva, 1994). L’un de ces avantages est la possibilité de considérer autant d’éléments que souhaité. Il se détermine ainsi : i ∑ C i C moy C moy 1 avec i, la station j, l’élément polluant
Cji, la concentration de l’élément j dans la station i
Cj moy, la concentration moyenne de l’élément j
n, le nombre total d’éléments
Deux autres indices ont été mis en œuvre par Nimis et al., (2000) : l’Indice de Naturalité (IN23) et l’Indice d’Altération environnemental (IA24). Ceux-ci sont basés sur une échelle définie par Nimis et Bargagli (1999) clas- sant les métaux par concentrations (Annexe 4). Ils sont déterminés à partir du nombre d’éléments présents dans
23
IN en anglais pour Index of Naturality
24
les différentes classes de qualité environnementale (naturality/alteration) et pondérés par le numéro de la classe correspondant : i 1 ( ∑ (( x 1 ) ∙ yi) n ) i 1 ( ∑ ((x ) ∙ yi) n ) avec i, la station j, la classe de naturality/alteration xi, la valeur de la classe j
yi, le nombre d’éléments de la station i dans la classe j
n, le nombre total d’éléments
Tous les résultats de ces indices sont donnés pour chaque station dans le Tableau 42. Malgré les différences enregistrées, les deux derniers indices montrent très peu de contraste d’une station à l’autre, en particulier pour l’IA avec seulement trois valeurs (0, 60 et 120).
Tableau 42. Valeurs des indices relatifs à la bioaccumulation : indice de pollution (IP),
indice de naturalité (IN) et indice d’altération environnementale (IA)
station IP IN IA PM 72 −6,30 840 0 HET 54a −2,77 540 0 CHS 35 −2,28 960 120 SP 11 −0,20 660 120 Bex 0,51 360 60 EPC 63 2,66 600 120 EPC 74 3,81 180 120 EPC 08 4,57 120 0
III. 3. 2. Relation entre les indices d’accumulation
Pour déterminer l’influence des éléments traces sur les indices de bioindication, nous effectuons maintenant une ACP (Figure 78) mettant en relation les données de bioindication (IPA et VDL), les données de bioaccumula- tion (IP, IN, IA et les facteurs d’enrichissement en Cd, Cu, Pb et Zn, les principaux polluants métalliques dans l’atmosphère) et les données de dépôts du RENECOFOR (dépôts totaux hors couvert en H+, SO42 , NO3 et NH4
pour les périodes 1999–2000 et 2009–2010). Les facteurs d’enrichissement sont préférés aux concentrations pour limiter la variabilité des données ; les résultats obtenus avec les concentrations en métaux sont cependant quasi similaires. Sept des stations d’étude sont considérés ici ; la station de Bex a été exclue du fait de l’absence de données relatives aux dépôts. Quelle que soit la période prise en compte, aucune différence significative n’est observée. Dans les deux cas, le premier axe (respectivement 45 et 48 % de la variance pour les périodes 1999–2000 et 2009–2010) permet d’opposer l’IN (associé avec les facteurs d’enrichissement en métaux) et l’IP (associé avec les dépôts atmosphériques et la VDL). Le deuxième axe (respectivement 36 et 29 % de la variance) place les indices de bioindication et l’IA vers les valeurs négatives alors que l’ensemble dépôts et facteurs d’enrichissement se trouvent à l’opposé. On observe néanmoins un gradient au sein des facteurs d’enrichissement : (influence dominante de l’axe 2) Cd > Zn > Cu > Pb (influence dominante de l’axe 1). De la même façon, un gradient permet de distinguer les dépôts entre eux : NH4 > SO42 > NO3 > H+. La modification
Partie III. Résultats
148
Thèse Yannick AGNAN – 2013
majeure entre les deux périodes concerne SO42 qui perd de l’influence du deuxième axe au cours du temps.
Concernant les stations, dans les deux cas, EPC 08 est la station la plus influencée par les dépôts atmosphé- riques, PM 72 (et dans une moindre mesure CHS 35) par les facteurs d’enrichissement en métaux. La station de EPC 74 est influencée par la VDL, SP 11 par l’IPA, et EPC 63 et HET 54a sont intermédiaires aux deux stations précédentes. Seule la station de HET 54a montre une légère modification entre les deux périodes étudiées avec une influence plus marquée des dépôts aujourd’hui en s’éloignant du pôle IPA.
Figure 78. ACP basée sur les données centrées-réduites de bioindication (IPA et VDL), de bioaccumulation (IP, IN, IA et facteurs
d’enrichissement en Cd, Cu, Pb et Zn et totaux FE) et de dépôts (dépôts totaux hors couvert en H+, S 42 , N et N 4 du
RENECOFOR) pour sept des stations d’étude (sans Bex) : représentation par variables et par observation prenant en compte les dépôts de 1999–2000 (A) et les dépôts de 2009–2010 (B)
Partie IV.
Discussion
I. Facteurs d’influence
Dans ce premier volet, nous cherchons à mieux caractériser les facteurs influençant la bioaccumulation des éléments traces par les lichens et les mousses afin de mieux interpréter les résultats tant au niveau spatial (cf. II) que temporel (cf. III). Ainsi, nous allons tenter de déterminer l’influence de l’espèce – question très dé- battue dans la littérature, bien que parfois pas assez considérée –, l’influence du substrat à travers le transfert de celui-ci vers l’organisme bioaccumulateur, et l’influence de la nature des dépôts atmosphériques sur l’enregistrement biologique.
I. 1. ffet de l’organisme considéré
Pour tenter de savoir quel organisme enregistre « le mieux » la composition de l’atmosphère, il convient de connaître, dans un premier temps, les différences dans l’enregistrement selon le groupe végétal considéré (mousses ou lichens) ou selon l’espèce étudiée. Cette question longtemps traitée dans la littérature (Fol- keson, 1979 ; Lippo et al., 1995 ; Loppi et Bonini, 2000 ; Bargagli et al., 2002 ; Galsomies et al., 2003 ; Szcze- paniak et Biziuk, 2003 ; Bergamaschi et al., 2007 ; Basile et al., 2008) montre que des différences sont obser- vables entre les lichens et les mousses épiphytes, sans pouvoir caractériser avec certitude les éléments les mieux enregistrés dans tel ou tel organisme pour être représentatif des dépôts atmosphériques.
I. 1. 1. Comparaison entre lichens et mousses
Pour comparer les teneurs en éléments traces entre les groupes d’organismes bioaccumulateurs (lichens ou mousses), il convient avant tout de tenir compte de l’écologie de ceux-ci, à savoir s’il s’agit d’espèces corticoles ou terricoles. Cette question est primordiale, en particulier pour les mousses qui ont été récoltées tantôt sur tronc (HET 54a, EPC 08, Louette-Saint-Pierre et Bazoches-au-Houlme), tantôt sur sol (Saint-Dié-des-Vosges). Ceci étant, le nombre d’échantillon est trop faible pour y répondre clairement en ce qui concerne les éléments majeurs. Les teneurs en ces éléments sont en effet très variables d’une espèce à l’autre (Annexe 14). La physio- logie est largement impliquée dans ces différences bien que les facteurs environnementaux jouent aussi sur ces teneurs (Bates, 1992 ; Nash, 2008c).
Concernant les teneurs en éléments traces, à l’exception de HET 54a, les mousses présentent des concentra- tions souvent plus élevées que les lichens, et ce, quelle que soit leur écologie (Annexe 3). L’ACP réalisée sur l’ensemble des données en éléments traces issues des échantillons actuels (220 observations) montre que le premier axe (41 % de la variance) est guidé par Al, Co, Cr, Fe, V… et qu’il ne permet pas de discriminer les mousses des lichens foliacés (Figure 79). C’est en effet le groupe des lichens fruticuleux qui est isolé des deux autres groupes (p < 0,001, test de Kruskal-Wallis) par son influence moins prononcée de ces éléments-là. Le deuxième axe ne permet pas de distinguer de différence significative.