Mise en place d’un indice de bioindication des petites masses d’eaux (P.M.E) de Guyane Française sur la base des macroinvertébrés.
Etudiant: Dedieu Nicolas
Encadrant : Cereghino Regis UPS
Organismes Financeurs:
HYDRECO Guyanae, Parc Amazonien Guyane, DEAL Guyane, ONEMA
INDICE SMEG (Alain Thomas, Univ. Toulouse, 2005) : Indice unimétrique basé sur les éphémères au niveau générique. Bonne sensibilité à l’orpaillage.
Adaptable aux fleuves & P.M.E.
RESEAU DCE (IRD) : Mise en place d’un réseau DCE de surveillance depuis 2007 sur 20 petits cours d’eaux.
PROTOCOLE IA (HYDRECO, Clavier Simon) : Mise en place d’un protocole d’échantillonnage invertébrés adaptables aux P.M.E : PEZADA (Protocole d’échantillonage pour les zones à accès difficile).
Outils préexistants et données disponible au début
du projet P.M.E
Projet QUES : Travail préliminaire sur l’établissement d’un indice en Guyane (A. Buffagni)
-more detailed information is needed other than the ‘simple’ ES classification (e.g. for surveillance and investigative monitoring),
-specific stressors have to be assessed (e,g.
gold mining), and
-Ephemeroptera identification can be performed at the Genus level
80% du réseau hydrologique de Guyane.
Largeur inférieure à 10m et profondeur inférieure à 1m,
Non soumis à la marée
Proche de la source,
Typologie des P.M.E
Campagne d’échantillonnage
(2011-2012)
Dedieu and al. 2014. Environmental determinants of benthic invertebrate distribution and stream classification in French Guiana, East Amazonia. Hydrobiologia, soumis.
Environ une centaine de sites échantillonnés;
Période d’échantillonnage en saison sèche (Septembre – Début Décembre)
Prise en compte des principales pressions agissant sur les PME : Orpaillage (20), Déforestation (12), Carrières (4), Urbain (6)),
Beaucoup de stations de Référence disponible (42) dont certaines pristines.
Paramètres environnementaux:
- Physico-chimie (pH, T, Cond, Ox, Turb, MEST, NO3, PO4, DBO, DCO, COT)
- Typo Habitat (Granulo, habitat), - Mercure (Sédiment)
Prélèvement invertébrés sur chaque site.
Protocole de prélèvement des I.A des petits cours
d’eaux Guyanais
• Basé sur la norme XP T 90-333 et sur la circulaire DCE 2007/22 du 11/04/07.
• Objectifs : DCE-compatible avec quelques adaptations aux spécificités locales,
• 12 échantillons en 2 phases : - 4 substrat minéral (Chenal), - 8 substrats organiques (Berge).
Protocole de prélèvement des I.A des petits cours d’eaux Guyanais
Type de substrat Définition Habitabilité Substrats organiques (Phase A)
Salade Coumarou Uniquement dans
les sauts (fleuves) 10 Système Racinaire Chevelus racinaires
libres (surface) 9
Tapis Racinaire Supports ligneux. 8 Macrophytes Spermaphytes
immergés (Hydrophytes)
7
Moucous-Moucous Uniquement en
bordure de fleuve 6 Végétation terrestre Spermaphytes
émergents (Hélophytes)
5
Litière Débris organiques
grossiers (feuilles) 4 Bryophytes Tapis de mousse sur
support minéral ou organique.
3
Limon/Vase Sédiments et débris
organiques fins 2
Latérite Nue Berge érodée
principalement. 1
Substrats minéraux (Phase B)
Galet Sédiments minéraux de grande taille (25 à 250 mm)
5
Gravier Granulat grossier (2
à 25 mm) 4
Bloc Eléments minéraux 3
Niveau d’identification : Famille
Perturbation en Guyane Française
Type de Perturbation en Guyane Française au niveau des P.M.E
Urbanisation
Agriculture
Carrières
Déforestation
Orpaillage
Perturbation en Guyane Française
Dedieu N.,L.Allard et al. 2014. Physical habitat and water chemistry changes induced by logging and goldmining on French Guianese streams.
A soumettre.
Basé sur les paramètres physico-chimiques de notre jeu de donnée, il semble que les pollutions au niveau des cours d’eaux soient de type physique principalement.
Modification de la turbidité, de la granulométrique et de la morphologie du cours d’eau (Largeur).
Pas de modificiation des flux de NO3 et PO4.
Contrairement à l’orpaillage, la déforestation est peu
détectée sur la base de
marqueurs physico-chimiques.
Besoin de marqueurs biologiques.
Dedieu and al. 2014. Environmental determinants of benthic invertebrate distribution and stream classification in French Guiana, East Amazonia. Hydrobiologia, soumis.
Typologie biologique des P.M.E
Gradient perturbation
Gradient Géographique
L’Indice Biologique Macroinvertébrés de Guyane
(IBMG)
Création des groupes LIRRs & IRRs
Clust1 Clust2
Variables LIRRS IRRS
P LIRRS IRRS
MOY SD MOY SD MOY SD MOY SD P
%Silt 8,04 9,04 48,24 21,43 *** 8,61 6,82 34,00 20,63 ***
%Sand 61,88 29,14 36,47 21,49 *** 38,06 27,18 15,00 20,87 *
%Gravels 23,66 23,77 12,35 15,32 NS 19,12 15,45 19,17 14,78 NS
%Coarse Substratum 6,88 10,98 2,94 5,32 NS 34,17 27,29 32,67 26,58 NS
%Dead woods 16,34 14,34 14,71 11,52 NS 20,14 19,45 7,33 6,08 *
%Macrophytes 10,45 11,39 20,15 21,02 * 1,67 4,11 1,67 3,62 NS
%Litter 24,02 21,20 25,29 14,06 NS 17,89 13,89 13,83 17,85 NS
%Roots 20,26 16,51 9,26 7,33 NS 24,61 23,06 7,83 8,81 *
%No Habitat 48,21 32,32 45,88 30,22 NS 40,00 37,10 74,33 27,57 *
pH 5,29 0,54 5,33 0,31 * 6,19 0,79 6,38 0,38 NS
Temperature (°C) 24,76 1,21 25,49 1,22 NS 24,36 1,63 25,64 1,91 * Electrical conductivity (µS/cm) 22,25 5,05 26,47 15,24 NS 39,88 29,28 48,93 31,99 NS Dissolved Oxygen (mL/g) 6,02 0,93 5,71 0,85 NS 6,96 0,58 6,84 0,59 NS
Turbidity (NTU) 2,06 1,24 6,52 8,60 * 3,16 2,23 54,70 92,20 ***
NO3 (mL/g) 0,30 0,15 0,24 0,12 NS 0,23 0,14 0,30 0,13 NS
PO4 (mL/g) 0,02 0,02 0,06 0,04 * 0,04 0,03 0,02 0,02 NS
Total Suspended Maters (mL/g) 6,32 6,09 12,03 14,68 * 3,19 2,05 58,79 143,38 * Dissolved Organic Carbon (mL/g) 22,04 16,69 20,31 11,64 NS 13,23 9,87 12,27 6,23 NS
Table : Abiotic characterization of streams in the Central Amazon, Brazil. SD = standard deviation..
Note NS indicate no significant difference.
* p < 0.05.
** p < 0.005.
*** p < 0.001. Classification + Geographie
Marqueurs de perturbation anthropique
Candidate Metrics Mean DE Mean CV Numbers of significant responses to variables Margalef_B
Chao1_AB TaxaS_A TaxaS_AB Chao1_A Chao1_B TaxaS_B LogOG.Elmi._A Margalef_AB Margalef_A Brillouin_A SwimQ_AB CoGaQ_A ETQ_AB ShannonH_B EPTLMQ_A EPTQ_A EPTLMQ_AB ColeoS_AB ShannonH_A ColeoS_A CoGaQ_AB ETQ_A EPTQ_AB EPTS_B Falpha_A Brillouin_AB PPMS_A ClingQ_AB TrichoS_AB EPTLMS_B Simpson_A TrichoS_B ETS_B TrichoS_A Simpson_AB ShannonH_AB EPTS_A ETS_AB EPTS_AB Brillouin_B Simpson_B
0,79 0,76 0,76 0,73 0,72 0,69 0,69 0,69 0,69 0,65 0,63 0,63 0,61 0,60 0,60 0,60 0,59 0,59 0,59 0,59 0,59 0,59 0,59 0,58 0,56 0,56 0,54 0,54 0,54 0,53 0,53 0,53 0,53 0,52 0,51 0,50 0,47 0,47 0,47 0,47 0,45 0,44
0,19 0,11 0,12 0,11 0,12 0,28 0,26 0,32 0,18 0,17 0,13 0,32 0,17 0,25 0,28 0,27 0,30 0,24 0,25 0,17 0,26 0,17 0,30 0,24 0,12 0,30 0,16 0,21 0,32 0,17 0,11 0,07 0,20 0,12 0,19 0,10 0,22 0,15 0,14 0,14 0,29 0,07
3 10 5 10 5 7 5 10 7 2 7 5 6 1 2 7 3 6 6 4 1 9 2 1 0 2 5 3 3 9 1 4 0 1 1 5 5 5 10 10 2 0
Phases de sélection des métriques
105 métriques testées sur les différents phases
Première sélection : Métriques identifiant aux moins 55 % des assemblages soumis à une pression (DE > 0.55) et possédant une grande stabilité en condition de référence (CV<1/3).
26 métriques retenues.
Deuxième sélection : Métriques présentant une faible spécificité de réponse ( Au moins la moitié des variables environnementales mesurées (7).).
9 métriques retenues.
Dernière étape : Eviter la redondance des métriques (Test de corrélation).
Sélection des métriques finales.
Avec DEm l’efficacité de discrimination de la métrique « m » et EQR la valeur d’EQR de la métrique « m »
L’Indice Biologique Macroinvertébrés de Guyane (IBMG)
Les Cinq métriques retenues pour l’IBMG:
Chao1_B. Estimateur de Chao 1 sur la phase minérale (DE = 0.69)
LogElmidae_A. Logarithme de l’abondance des Elmidae sur la phase organique ( DE = 0.69)
CoGaQ_AB. Le pourcentage des Collecteurs sur les 12 échantillons (DE = 0.59)
ColeoS_AB. Le nombre de famille de Coléoptère sur les 12 échantillons (DE = 0.59
Shannon_AB. L’indice de Shannon calculé sur les 12 échantillons (DE = 0.47)
Calcul de l’IBMG:
La métrique de tolérance ASPT
En fonction du CPI (Chemical Pollution Index:
6 taxons les plus polluosensibles (Noteridae, Lestidae, Tricodactylidae, Plastytiscidae; Pseudostigmatidae) 6 taxons les plus polluotolerant (Oligochaeta, Simuliidae; Corydalidae; Glossossomatidae, Euryrhinchidae, Stratiomyidae)
CPI
Métrique ne fonctionne pas : Pollution mal évaluée, limite taxonomique.
Définition des classes de Qualité (Résultats préliminaires)
LIRRs IRRs
IBMG
High
Good Moderate
Poor Bad
TME ME EM BE TBE
[ 0 ; 0.38] [ 0.38 ; 0.45] [ 0.45 ; 0.52] [ 0.52 ; 0.57 ] [0.57 ; 1 ]
Barbour (1999) suggère de placer le seuil de bon état de manière à ce que toutes les stations références soient en bon état écologique ou excellent état.
Barbour M, 1999. Rapid Bioassessment Protocols for Use in Streams and Wadeable Rivers: Periphyton, Benthic Macroinvertebrates, and Fish - Second Edition. Rp. EPA/841-B-99-002, US Environmental Protection Agency, Office of Water, Washington, 18p.
IBMG: Un indice qui va évoluer
Introduction de nouvelles masses d’eaux (ex: fleuve) par des phases de normalisation.
SMEG à améliorer et introduire pour augmenter la sensibilité de l’indice.
Des travaux préliminaires ont montré la sensibilité des éphémères à l’orpaillage.
Travail actuel (4eme chapitre de thèse) sur les traits biologiques des Ephemères.
Intensifier les travaux sur l’évaluation du gradient de perturbation urbaine (P04; NO3)
(Démographique de la Guyane et agrandissement des villes)
