Relation entre la biodiversité et l’eutrophisation des plans d’eau

Richesses totales

Le tableau ci-après (Tableau 7-18) résume les relations entre les 3 variables traduisant l’eutrophisation et les richesses spécifiques des 6 groupes taxinomiques. Les nutriments azotés apparaissent ici déterminants dans la régulation de la diversité des Coléoptères, des familles d’Invertébrés et surtout des plantes aquatiques. Plus les concentrations en azote minéral sont fortes, plus la diversité de ces 3 groupes est faible.

Tableau 7-18. Corrélations entre les richesses spécifiques et les variables reflétant le degré d’eutrophisation.

Les tests ont été effectués en remplaçant chaque richesse par le résidu de sa relation avec l’altitude (et la surface concernant la Flore, les Gastéropodes et les Odonates).

Signification (p) des corrélations (r) : ns : non signifiant (p>0.05) * : p <0.05 ** : p<0.01 *** : p<0.001

trophie_N trophie_P trophie_végétation

r p r p r p

Flore aquatique # -0.4043 *** -0.0539 ns -0.1427 ns

Gastéropodes # 0.0059 ns 0.0893 ns 0.1600 ns

Odonates # -0.0758 ns -0.0458 ns -0.0959 ns

Coléoptères # -0.2434 * 0.0083 ns -0.0146 ns

Amphibiens -0.1041 ns 0.1897 ns 0.1146 ns

richesses

Invertébrés (familles) -0.2720 ** -0.0583 ns -0.0847 ns

# estimation Jackknife

A noter que l’absence de corrélation n’implique pas forcément l’absence de relation d’un autre type. En effet, la relation entre la biodiversité et la productivité la plus connue n’est pas linéaire (cf.

Figure 7-20) : la richesse augmenterait rapidement puis diminuerait graduellement en réponse à des productivités croissantes (cf. Ritchie & Olff, 1999). Pour analyser ce type de relation non-linéaire, les richesses observées ont été groupées en fonction de la catégorie trophique des étangs (Figure 7-23); les différences entre les groupes ont par la suite été testées pour leur signification statistique (Annexe 17).

-10

Figure 7-23. Relations entre le degré d’eutrophisation (3 indices d’eutrophisation, basé sur le N minéral, le P total et la végétation) et les richesses des groupes taxinomiques.

Les tests ont été effectués en remplaçant chaque richesse par le résidu de sa relation avec l’altitude (et la surface concernant la Flore, les Gastéropodes et les Odonates).

La barre pleine horizontale (rouge) représente la moyenne, celle en pointillé la médiane. Les valeurs maximales et minimales sont indiquées par les cercles pleins, alors que les cercles vides représentent les cas marginaux (outliers). La boîte représente le domaine occupé par 50% des valeurs médianes (entre Q1 (limite des 25% les plus faibles) et Q3 (limite des 25% les plus élevés)). Les limites des barres correspondent respectivement à Q1-1.5(Q3-Q1) et Q3+1.5(Q3-Q1).

Une différence significative (p<0.05) entre deux classes adjacentes est indiquée par une flèche verte continue ; cette flèche est en pointillé si la différence est à la limite de la signification (p=0.06 ou 0.07). Le détail de ces tests (test non-paramétrique Mann-Whitney) figure en Annexe 17.

Le cadre rouge indique les situations où l’étude des régressions avait démontré une diminutions significative des richesses avec l’augmentation du degré d’eutrophisation (Tableau 7-18).

80 plans d’eau :

- l’eutrophisation, telle qu’indiquée par les 3 indices, n’influence la diversité que d’une partie des groupes retenus dans cette étude,

- la diversité floristique apparaît très sensible à l’eutrophisation par les nutriments azotés ; le stade oligotrophe basé sur l’azote minéral héberge la plus grande richesse spécifique,

- la diversité en Coléoptères semble sensible à l’eutrophisation par les nutriments azotés ; la richesse spécifique diminue en fonction de l’enrichissement en azote minéral,

- la diversité en familles d’Invertébrés aquatiques semble sensible à l’eutrophisation par les nutriments azotés ; le nombre de familles diminue en fonction de l’enrichissement en azote minéral,

- la richesse spécifique en Gastéropodes serait la plus élevée pour le stade eutrophe tel que défini sur la base de la valeur bioindicatrice des plantes,

- les richesses spécifiques en Odonates et en Amphibiens semblent relativement peu sensibles à l’eutrophisation telle qu’elle est définie par les 3 indices.

Les modélisations des richesses réalisées par les régressions stepwise ou GAM, soulignent l’effet négatif de l’azote minéral sur la richesse spécifique de la Flore.

Richesse en espèces menacées

Les relations entre le nombre d’espèces menacées et l’un ou l’autre des trois paramètres indicateurs de l’eutrophisation (N-minéral, P-total, plantes indicatrices) mettent en évidence des relations pouvant être négatives ou positives (Tableau 7-19, Figure 7-24). Elles sont significatives pour les plantes aquatiques, les Gastéropodes, et les Amphibiens. Elles sont à la limite de la signification pour les Coléoptères. Seule la richesse en espèces menacées des Odonates n’est pas en relation avec le degré d’eutrophisation, ce qui signifie en d’autres termes que l’on rencontre autant d’espèces menacées dans le stade oligotrophe que dans le stade hypertrophe.

Précisons que la réponse d’un même groupe taxinomique à l’eutrophisation peut se révéler ici contradictoire selon le paramètre trophique considéré (Ptotal, Nminéral, plantes indicatrices), ce qui souligne les problèmes évoqués plus haut (p. 150-151).

Tableau 7-19. Relations entre les richesses spécifiques en espèces menacées et les 3 indices d’eutrophisation.

Les 20 étangs d’altitude (étages subalpins et alpins) ont été volontairement écartés de cette analyse Signification (p) des corrélations (r) : ns : non signifiant (p>0.05) * : p <0.05 ** : p <0.01

trophie_N trophie_P trophie_végétation

r p r p r p

Flore aquatique -0.2840 ** 0.2140 ns (.057) 0.1297 ns

Gastéropodes -0.2056 ns (.066) 0.2853 ** 0.0825 ns

Odonates -0.0031 ns 0.0851 ns 0.0174 ns

Coléoptères -0.2165 ns (.054) 0.0270 ns -0.1785 ns

richesses

Amphibiens -0.1065 ns 0.3343 ** 0.2892 **

VégétationOdonatesColéoptèresAmphibiensGastéropodes

Figure 7-24. Relations entre le degré d’eutrophisation (3 indices d’eutrophisation, basés sur le N minéral, le P total et la végétation) et les richesses en espèces menacées.

La barre pleine horizontale (rouge) représente la moyenne, celle en pointillé la médiane. Les valeurs maximales et minimales sont indiquées par les cercles pleins, alors que les cercles vides représentent les cas marginaux (outliers). La boîte représente le domaine occupé par 50% des valeurs médianes (entre Q1 (limite des 25% les plus faibles) et Q3 (limite des 25% les plus élevés)). Les limites des barres correspondent respectivement à Q1-1.5(Q3-Q1) et Q3+1.5(Q3-Q1).

Une différence significative ( * : p<0.05 ; ** : p<0.01) entre deux classes adjacentes est indiquée par une flèche verte. Le détail de ces tests (test non-paramétrique Mann-Whitney) figure en Annexe 18.

Le cadre rouge indique les situations où l’étude des régressions avait démontré une diminution ou une augmentation significative des richesses avec le changement du degré d’eutrophisation (Tableau 7-19).

Afin de réduire l’effet de l’altitude, les étangs subalpins et alpins ont été volontairement écartés de l’analyse.

pour les 80 étangs :

- l’eutrophisation, telle qu’indiquée par les 3 indices, peut avoir une influence sur le nombre d’espèces menacées présentes dans les plans d’eau pour tous les groupes, à l’exception des Odonates ; selon le groupe concerné, la réponse à un enrichissement peut montrer des tendances opposées,

- la diversité floristique apparaît sensible à l’eutrophisation; le stade oligotrophe défini par l’azote minéral héberge la plus grande richesse en espèces menacées,

- la diversité des Gastéropodes et des Amphibiens semble bénéficier de l’eutrophisation : la richesse en espèces menacées a tendance à augmenter avec l’enrichissement indiqué par le phosphore total ou la végétation,

- Le stade eutrophe, tel qu’indiqué par les plantes, apparaît héberger un nombre d’espèces menacées plus élevé que les autres stades trophiques (différences souvent statistiquement significatives), concernant la Flore, les Gastéropodes, les Odonates et les Amphibiens.

Valeur de conservation

La valeur de conservation globale (C1) des plans d’eau dépend du nombre d’espèces communes et en grande partie du nombre d’espèces menacées. Dès lors, on peut s’attendre à rencontrer ici les mêmes tendances que celles mises en évidence précédemment avec le nombre d’espèces menacées. C’est bien ce qui est observé ici. Les relations entre la valeur de conservation globale des plans d’eau et les 3 indices d’eutrophisation (Tableau 7-20) soulignent à nouveau :

(a) la relation négative entre le degré d’eutrophisation en azote minéral et la valeur de la communauté végétale,

(b) la relation positive entre le degré d’eutrophisation en P-total et la valeur des communautés de Gastéropodes et d’Amphibiens,

En outre, une nouvelle relation apparaît ici significative : la relation négative entre le degré d’eutrophisation en N-minéral et la valeur de la communauté des Coléoptères.

Les modélisations des valeurs de conservation C1 (par GAM ou par régression stepwise ; cf. Annexe 19) confirment les résultats présentées ci-dessus et indiquent les mêmes tendances.

La valeur de conservation moyenne (C2) des plans d’eau ne dépend pas du nombre d’espèces menacées, mais surtout de leur degré de menace sur les listes rouges. Les relations mises en évidence sont donc logiquement différentes (Tableau 7-20) ; elles soulignent :

(a) la relation négative entre le degré d’eutrophisation en N minéral et la valeur C2 de la communauté des Gastéropodes,

(b) la relation positive entre le degré d’eutrophisation en P total et la valeur C2 des communautés de Gastéropodes,

(c) la relation positive entre le degré d’eutrophisation exprimé par la valeur bioindicatrice des plantes et la valeur C2 de la communauté des Amphibiens,

(d) que les espèces d’Odonates ne sont concernées par aucune des relations mises en évidence ici.

La contradiction entre (a) et (b) souligne les problèmes déjà évoqués liés à la caractérisation trophique des étangs (p. 150-151).

Tableau 7-20. Corrélations entre les valeurs de conservation C1 et C2 des plans d’eau et les 3 indices d’eutrophisation.

Les 20 étangs d’altitude (étages subalpins et alpins) ont été volontairement écartés de cette analyse

Signification (p) des corrélations (r) : ns : non signifiant (p>0.05) * : p <0.05 ** : p <0.01

trophie_N trophie_P trophie_végétation

r p r p r p

Flore aquatique -0.3142 ** 0.0823 ns -0.0811 ns

Gastéropodes -0.1950 ns 0.3122 * 0.1456 ns

Coléoptères -0.2598 * 0.0428 ns -0.0556 ns

Odonates -0.0669 ns 0.1526 ns -0.0458 ns

C1

Amphibiens -0.1523 ns 0.3453 ** 0.3448 **

Flore aquatique -0.0346 ns -0.0492 ns 0.1397 ns

Gastéropodes -0.3522 ** 0.3000 * 0.1074 ns

Coléoptères -0.0128 ns -0.0119 ns -0.0311 ns

Odonates -0.1749 ns 0.1569 ns 0.0103 ns

Valeur de conservation C2

Amphibiens 0.0564 ns 0.1179 ns 0.2461 *