Recolonisation post-chasse

Le suivi hebdomadaire de la biomasse épilithique lors des semaines suivant la chasse montre que la quantité de biomasse initiale est recouvrée après 15 jours pour la chasse de février aux Figassons (Fig. 3.12). Cette durée est cohérente avec les observations préalables faites au cours des expérimentations préliminaires (Galindo, 2005) et les durées de cette phase de recolonisation référencées de la littérature (Pourriot et Meybeck, 1995). Ce temps de recolonisation détermine

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3.7. SYNTHÈSE 79 le calendrier des chasses à imposer qui est d'environ 2 semaines pour une chasse détachant 50% de la biomasse xée (Figs. 3.12 b et 3.13 b).

D'autre part, la recolonisation amène également des questions sur la modication des peuple- ments dominants après chasse (Scrimgeour et Winterbourn, 1989). La capacité d'adaptation des systèmes vivants tend à supposer que le décapage total du substrat pourrait constituer un autre risque : celui de favoriser le développement d'autres colonies algales, plus résistantes au cisaillement du courant, et donc plus nuisibles. La régularité des chasses doit être adaptée pour déséquilibrer la communauté algale sans bouleverser ses peuplements, de manière à éviter le dé- veloppement d'espèces ou d'architectures plus résistantes. Les expérimentations ont montré que pour les chasses modérées eectuées, la composition des peuplements n'était pas modiée, ce qui correspond donc bien à notre objectif.

3.7 Synthèse

Les ouvrages de régulation présents sur les réseaux articiels permettent d'eectuer ces opérations de chasses hydrauliques. La simulation hydraulique s'avère un outil précieux pour dimensionner et coordonner les man÷uvres de ces ouvrages, et contrôler la perturbation hydraulique imposée. Les opérations de chasses expérimentales ont bien mis en évidence un détachement de bio- masse épilithique induit par ces perturbations. L'ecacité des chasses dépend de l'amplitude et la durée des perturbations, mais également de l'historique des condi- tions hydrauliques qui conditionne la sensibilité des peuplements algaux (eet mé- moire). Les contraintes de dimensionnement de ces chasses sont donc la limitation de la remise en suspension d'algues dans la dérive, et l'augmentation de turbidité conséquente. Celle-ci est un indicateur indirect du détachement algal à l'échelle de la chasse. Les expérimen- tations in situ ont caractérisé le lien entre turbidité et algues en dérive au cours d'une chasse. Les suivis expérimentaux montrent également que ces chasses hydrauliques ne perturbent pas les dominances des peuplements, et qu'elles ont un eet a priori plus prononcé sur les populations lamenteuses, qui sont en général les plus nuisibles par rapport aux risques de colmatage. La composition algale n'est donc globalement pas modiée par les chasses.

Le temps de recolonisation, conrmé par les expérimentations et les données de la littérature dé- pend de l'amplitude de la chasse, pour le type d'eet modéré ciblé, il est d'environ deux semaines. Le calendrier des chasses à l'échelle d'une saison d'activité doit être adapté à cette période qui conditionne également l'ecacité de la chasse (état de biomasse initiale). Et inversement cette ecacité conditionne la durée de recolonisation (voir en annexe 4 le calendrier des chasses 2009 pour le canal de Gignac).

Les chasses expérimentées sur le canal de Gignac pendant la saison 2009 ont été eectuées régu- lièrement. On peut noter une réduction du nombre d'alertes liées aux algues cette saison 2009 par rapport aux années précédentes. Au vu de la diculté de quantier les nuisances liées aux algues, et du besoin d'être relativement préventif dans le déclenchement des chasses hydrau- liques, des passages réguliers le long du canal principal ont été eectués par les gardes-canal

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pour déterminer si la colonisation impliquait ou non pour eux des interventions. Ce diagnostic fait appel à leur expertise vis-à-vis du réseau, acquise au cours de 15 à 40 années d'expérience. De plus, les campagnes mensuelles de 2009 permettaient également de suivre régulièrement l'état de colonisation du canal. Sur la base de ces critères, le calendrier des chasses a été ajusté tout au long de la saison et les nuisances liées aux algues limitées.

Les déterminants de la phase de croissance algale sont importants pour ajuster le calendrier des chasses au rythme de recolonisation de la biomasse benthique. La caractérisation des peuplements algaux dans les deux cas d'étude (au chap. 2) a permis d'établir un certain nombre d'hypothèses sur les processus déterminant le développement des algues benthiques dans les systèmes étudiés. Ces processus sont liés aux facteurs environnementaux et hydrauliques. Nous nous intéressons d'une part à ces processus de croissance, en conditions plus contrôlées, an d'isoler l'impact de l'hydrodynamique et de conrmer nos hypothèses. Pour cela nous cherchons à paramétrer un modèle de développement algal intégrant les diérents facteurs environnementaux (chap. 4). Un modèle de la dynamique algale lors d'une chasse (détachement et impact sur la turbidité) est ensuite proposé et appliqué sur les 2 sites d'étude (chap. 5).

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Chapitre 4

Etude de l'impact du courant sur la

dynamique algale en conditions

semi-contrôlées

4.1 Etat de l'art et objectifs

Les campagnes de monitoring réalisées sur les deux sites d'étude nous ont permis d'identier les processus déterminant la dynamique des communautés benthiques ainsi que leur réponse à des perturbations hydrodynamiques (voir chap. 3). Les hypothèses formulées suite aux expérimen- tations et aux suivis sur les stations concernent les eets de l'hydraulique sur le développement des algues et les eets d'une perturbation hydraulique sur les algues développées :

 Les canaux de transport d'eau sont des systèmes ouverts, ici situés en zone méditerranéenne, ils bénécient d'un ensoleillement important. Les eaux de ces systèmes sont oligotrophiques, et les concentrations en nutriments potentiellement limitantes pour la croissance. Ces facteurs physico-chimiques ont donc un rôle important dans la dynamique de croissance des algues. Leur faible variabilité au sein du canal ne permet toutefois pas d'expliquer les gradients de biomasse observés. En revanche, les conditions hydrauliques ont également un rôle déterminant sur le développement de ces communautés algales.

 La uctuation relativement brutale de ces conditions hydrauliques, dans le cas d'une chasse hydraulique, a un eet de réduction de la biomasse xée. Ceci est dû au détachement de matière du substrat.

Les stations in situ présentent une variabilité locale et les campagnes réalisées sur 3 années in- tègrent les uctuations de tous les paramètres environnementaux. La validation des hypothèses formulées ainsi que la quantication des processus requièrent une phase d'expérimentation en conditions plus contrôlées que sur les systèmes réels. Ainsi, nous avons mené une phase d'expéri- mentation à une échelle plus ne, avec notamment pour objectif d'isoler et de quantier l'impact de l'hydrodynamique sur le compartiment algal benthique, au cours de la croissance et lors de perturbations hydrauliques. 81 CemOA : archive ouverte d'Irstea / Cemagref

L'impact structurant de l'hydrodynamique sur les communautés benthiques a été mis en évidence à travers un grand nombre d'études (Wetzel, 1983; Ghosh et Gaur, 1998; Biggs et Hickey, 1994; Biggs et Thomsen, 1995; Biggs et al., 1998). Le facteur hydrodynamique peut avoir deux types d'impacts sur les algues benthiques (Nikora, 2010). Il modie les processus de diusion impliqués dans la nutrition des algues et induit un eet mécanique du courant sur les colonies. Le premier concerne la couche limite entourant les colonies, où diusent les nutriments prélevés dans la co- lonne d'eau jusqu'aux cellules photosynthétiques. La vitesse de prélèvement des nutriments par les algues dépend de l'épaisseur de cette couche limite qui ralentit le processus car les solutés s'y déplacent par diusion (Stevenson, 1983). La vitesse moyenne du courant dans la colonne d'eau va diminuer l'épaisseur de cette couche limite et ainsi favoriser la nutrition des algues (Chen et Huang, 1996). Ces interactions entre régime hydraulique et dynamique des nutriments ont été mises en évidence en canal articiel par Mulholland et al. (1994). A l'inverse, l'eet mécanique du courant limite l'accroissement de la communauté algale, puisqu'il induit sous l'eet du ci- saillement un détachement de matière. Biggs et al. (1998) proposent un cadre formalisé pour l'étude de ces interactions mécaniques en laboratoire (Nikora et al., 1998b, 2002).

An d'isoler le facteur hydrodynamique tout en conservant des conditions environnementales identiques à celles du canal réel, nous avons conçu un dispositif de canaux miniatures (méso- cosme) en conditions semi-contrôlées. Ce dispositif est alimenté par l'eau du canal de Gignac, de sorte à avoir des conditions physico-chimiques et climatiques identiques à celles des canaux. Les conditions hydrauliques (vitesse, hauteur d'eau...) y sont contrôlées et sont diérentes dans chacun des canaux réduits. Les expérimentations qui y sont menées concernent dans un pre- mier temps l'étude de la croissance algale en fonction du régime hydrodynamique, puis l'eet de détachement de la biomasse benthique en réponse à une chasse hydraulique.

4.2 Conception et équipements d'un dispositif expérimental en