Phénologie et dynamique de populations de characées dans des plans d’eau genevois

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Phénologie et dynamique de populations de characées dans des plans d'eau genevois

AUDERSET JOYE, Dominique, BOISSEZON, Aurélie & Etat de Genève - Direction Générale de la Nature et du Paysage

Abstract

Le suivi à long terme de populations ainsi que celui des conditions environnementales dans lesquelles les espèces croissent apportent des connaissances‐clés pour la réussite d'un projet de conservation. Un monitoring a été réalisé dans le canton de Genève sur plusieurs sites d'importance pour les macroalgues characées : l'étang Hainard (Cartigny), les Prés de l'Oie (Meinier) et les Prés de Villette (Gy). Ce suivi apporte des informations inédites sur plusieurs espèces rares et les résultats obtenus nous ont permis de formuler des recommandations pour une gestion des milieux en faveur de la conservation des characées ainsi qu'à celle d'autres espèces de la flore et de la faune (plantes vasculaires, macro‐invertébrés, batraciens, oiseaux). Les espèces rencontrées dans différents types d'écosystème diffèrent selon le fonctionnement hydrologique des milieux et la physico‐chimie de l'eau ainsi que selon d'autres variables, climatiques notamment. Deux fiches de gestion indépendantes complètent le rapport. La première concerne les plans d'eau permanents alimentés par la nappe souterraine, la [...]

AUDERSET JOYE, Dominique, BOISSEZON, Aurélie & Etat de Genève - Direction Générale de la Nature et du Paysage. Phénologie et dynamique de populations de characées dans des plans d'eau genevois. Etat de Genève - Direction Générale de la Nature et du Paysage, 2016, 107 p.

Available at:

http://archive-ouverte.unige.ch/unige:85597

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Rapport projet de recherche DGNP-UNIGE

Phénologie et dynamique de

populations de characées dans

des plans d’eau genevois

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Direction Générale de la Nature et du Paysage Rue des Battoirs 7

1205 Genève

Tél. +41 (22) 388 55 40 • Fax +41 (22) 388 55 20 • courrier.dgnp@etat.ge.ch • http://ge.ch/nature/

Photos de couverture (D. Auderset Joye et A. Boissezon) En haut : Etang Hainard (réserve du Moulin de Vert à Cartigny).

Au milieu : Etang aux Prés de l’Oie (Marais de Sionnet à Meinier).

En bas : Etang aux Prés de Villette (réserve à Gy).

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Crédit de l’étude

Auteures Adresse

Dominique Auderset Joye et Aurélie Boissezon.

Groupe d’Ecologie Aquatique Institut F.-A. Forel et

Institut des Sciences de l’environnement 7 route de Drize • CH-1227 Genève Tel. +41 22 379 04 88

Dominique.Auderset@unige.ch •

Aurélie.Boissezon@unige.ch

Accompagnement à la DGNP

Emmanuelle Favre et Yves Bourguignon

Référence bibliographique

Auderset Joye D. & Boissezon, A. 2015. Phénologie et dynamique de populations de characées dans des plans d’eau genevois. Groupe d’Ecologie aquatique, Institut Forel et Institut des Sciences l’Environnement, Université de Genève, 73 p. + annexes.

Illustrations Sauf mention spéciale, les photographies sont de Dominique Auderset Joye et Aurélie Rey-Boissezon

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Après une synthèse des connaissances sur l’évolution de la distribution des characées en région genevoise, de la fin du 19ème siècle à nos jours (Auderset Joye et Boissezon, 2014), ce deuxième volet apporte des connaissances nouvelles sur l’écologie d’une sélection d’espèces particulièrement menacées et prioritaires au niveau national.

Le suivi à long terme des populations ainsi que celui des conditions (et leurs variations) dans lesquelles les characées croissent apportent des connaissances-clés pour la réussite d’un projet de conservation. Le monitoring que nous venons de réaliser dans le canton de Genève sur plusieurs sites d’importance pour les Characées apportent des informations inédites sur plusieurs espèces. Ces résultats nous permettent de formuler des recommandations pour une gestion des milieux en faveur de la conservation des characées mais d’autres espèces de la flore et de la faune (plantes vasculaires, macro-invertébrés, batraciens, oiseaux).

Les résultats sont présentés selon une approche par site ; l’étang Hainard (Cartigny), les Prés de l’Oie (Meinier) et les Prés de Villette (Gy). En effet, les espèces rencontrées dans différents types d’écosystème varient en fonction du fonctionnement hydrologique des milieux, de la physico-chimie de l’eau et des variables climatiques locales, notamment.

Deux fiches de gestion indépendantes complètent le rapport. La première concerne les plans d’eau permanents alimentés par la nappe souterraine, la seconde considère les plans d’eau plus ou moins temporaires au sein des bas-marais.

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Matériel et Méthodes

Les Characées : petit rappel

Parmi les algues vertes, les characées forment une famille de macroalgues évoluée et considérée comme la plus proche parente des premières plantes à avoir colonisé la terre ferme. Les characées se distinguent effectivement des autres familles d’algues vertes du fait de leur morphologie hautement organisée et de leur appareil reproducteur complexe, semblable à celui des bryophytes.

Les characées colonisent une grande variété de milieux d’eau douce ou saumâtre, permanente ou temporaire où elles se reproduisent soit par germination d’oospores (« graines ») soit par bouturages sur d’anciens fragments.

25 espèces de la famille des characées ont été inventoriées en Suisse sur plus de 400 que compte la planète. Malgré sa faible superficie, la région de Genève dispose d’une variété d’habitats contrastés offrant des conditions favorables à 15 espèces dont la majorité (12) figure sur la liste rouge de Suisse.

Organismes faiblement compétiteurs, les characées sont des indicateurs d’habitats à forte valeur patrimoniale. Certaines espèces se révèlent particulièrement sensibles, notamment à l’augmentation des teneurs en nutriments (engrais, eaux usées), et sont, à ce titre, considérées comme d’excellents organismes sentinelles du fonctionnement des milieux aquatiques et de l’évolution de leur qualité.

Choix des stations

Le choix des stations s’est porté sur deux types de milieux contrastés du canton de Genève, riches et/ou à forte valeur de conservation parmi ceux qui hébergent des characées.

L’étang Hainard dans la réserve du Moulin de Vert (Cartigny) est un plan d’eau qui héberge plusieurs espèces de Characées (notamment Tolypella glomerata, Chara aspera, Chara strigosa, Chara hispida). Il représente un milieu permanent stable, oligo-mésotrophe, fortement minéralisé, en partie alimenté par la nappe du Rhône.

Parmi les milieux qui s’assèchent occasionnellement, nous avions choisi au départ de suivre les Prés de l'Oie dans la Plaine de la Seymaz (Meinier), qui héberge la seule station connue de Nitella mucronata dans le canton. Comme elle ne s’est pas manifestée au début de l’étude (2013), nous avons, en compensation, poursuivi le monitoring entamé plusieurs années auparavant sur les marais des Prés de Villette (Gy) dont les étangs hébergent Nitella opaca et Nitella gracilis.

Choix des variables environnementales

Les macrophytes, dont les charophytes font partie, constituent des sources de nourriture, habitat, refuge pour de nombreux organismes. Ces plantes jouent également un rôle clé dans les cycles biogéochimiques, comme la production de carbone organique, la mobilisation du phosphore et le transfert d’éléments trace par exemple (Jeppesen et al. 1998 ; Marion and Paillisson 2002). Elles ont aussi un effet sur la sédimentation des particules, empêchant leur re-suspension (Vermaat et al.

2000) et fonctionnent comme puits de carbone (Xing et al. 2006) et d’azote (Rodrigo et al. 2007).

Grâce à ces fonctions clés les macrophytes sont essentiels à la bonne qualité écologique des

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écosystèmes aquatiques d’eau douce et leur préservation est une nécessité. Celle-ci implique une bonne connaissance des paramètres abiotiques qui contrôlent leur présence et leurs communautés.

Dans les milieux aquatiques, la distribution des espèces de plantes aquatiques est liée à des paramètres abiotiques (lumière, température, teneurs en nutriments, caractéristiques du substrat, courant et perturbations telles que les crues ou les assèchements), et biotiques (notamment leurs traits biologiques propres telles leurs capacités adaptatives et d’acclimatation).

Les variables environnementales à mesurer ont été choisies en vue de comprendre le fonctionnement du milieu et la relation de ce fonctionnement avec la présence et le cycle de vie de quelques espèces de Characées. Nous avons mesuré les plantes et une série de paramètres locaux abiotiques relatifs à l’hydrologie, au climat et à la physico-chimie des eaux

Physico-chimie de l’eau

A chacune des campagnes de terrain, la conductivité (25°C), la température (sondes portatives WTW), ainsi que l’oxygène dissous (Hach) et la turbidité (Hach) ont été mesurées in situ sur les stations. Une fréquence bimensuelle a été adoptée aux Prés de l’Oie et aux Prés de Villette et mensuelle à l’étang Hainard. La conductibilité renseigne sur la teneur en minéraux, l’oxygène sur les processus de production/décomposition et la turbidité sur la pénétration de la lumière dans l’eau.

De nombreux nutriments sont impliqués dans la croissance des plantes parmi lesquels le carbone (CO2, HCO3-), l’azote et le phosphore dont la disponibilité gouverne la production primaire. Des prélèvements d’eau ont été effectués mensuellement de janvier à novembre 2014 (inclus). Les analyses ont été réalisées par le laboratoire du Service de l’Ecologie de l’Eau (SECOE). Les paramètres mesurés sont les nutriments et les minéraux majeurs : l’azote minéral (nitrates (NO3-), nitrites (NO2-), azote ammoniacal (NH4+), azote total (Ntot)), le phosphore total (Ptot) et les ortho-phosphates (PO43-) ainsi que le carbone organique dissous (COD), les chlorures (Cl^-), sulfates (SO42-), le calcium (Ca²⁺), le magnésium (Mg²⁺) , le sodium (Na⁺), le potassium (K⁺) et l’alcalinité totale (TAC). A ces paramètres s’ajoutent pour l’étang Hainard le dosage de la chlorophylle (chl a, b, c, phéophytine).

Hydrologie

Des enregistreurs de pression dans l’eau et dans l’atmosphère ont été installés in situ afin de comprendre le fonctionnement hydrologique des sites (assèchement, zones exposées). Les capteurs (HOBO ®; onsetcomp.com) ont été programmés pour enregistrer les mesures toutes les quatre heures. La pression dans l’eau, corrigée par la pression atmosphérique, est ensuite transformée en variations du niveau d’eau.

Mesures de lumière dans la colonne d’eau

La lumière est une radiation électromagnétique variant dans sa durée (par ex. nombre d’heures d’ensoleillement journalier), dans sa qualité (longueur d’onde) et dans son intensité (quantité d’énergie pour une gamme de longueur d’onde donnée). La qualité et la quantité de lumière atteignant les plantes sous la surface de l’eau est très variable car dépendante de plusieurs facteurs,

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notamment de la position du soleil, des conditions météorologiques, des vagues, mais également de la couleur de l’eau, de sa turbidité et de la profondeur.

Des enregistreurs d’intensité lumineuse relative et de température (HOBO ® temp/light UA-02-64;

onsetcomp.com) ont été installés à l’étang Hainard et aux Prés de l’Oie. A l’étang Hainard ils ont été placés dans la colonne d’eau à un des points les plus profonds (coordonnées 490'895.5, 115'529.0) à des profondeurs respectivement à 0.5 m, 1.5 m, 2.5 m et 3.5 m compté à partir du fond de l’étang ainsi qu’en surface (hors de l’eau) (fig. 1). Aux Prés de l’Oie, où la profondeur est inférieure à 1 m, le capteur a été positionné au-dessus du sédiment (507'318.5, 120'650.5). Des mesures horaires ont été enregistrées du 14 mai 2013 jusqu’au 18 novembre 2014. Les cellules du capteur nécessitent d’être nettoyées régulièrement. La fréquence bimensuelle de nettoyage du capteur des Prés de l’Oie a été insuffisante. En effet, à cause de la faible transparence des eaux alimentant la station où se trouvait le capteur, un dépôt a systématiquement été observé. Un nettoyage plus fréquent était toutefois irréalisable. En revanche, à l’étang Hainard les cellules des capteurs sont restées relativement propres entre deux campagnes.

La plupart des processus métaboliques chez les plantes utilisent la lumière dont la longueur d’onde est comprise entre 400 et 700 nm (Photosynthetically Active Radiation ou PAR), qui correspond aussi plus ou moins à la lumière visible pour l’œil humain. Les capteurs HOBO utilisés enregistrent la lumière incidente en lux (lumen m^-2 s^-1) pour des longueurs d’ondes comprises entre 150 et 1200 nm.

La manière la plus simple pour rendre compte de la quantité de lumière reçue dans les différentes couches d’eau consiste à utiliser les mesures exprimées en % de lumière incidente par rapport au capteur de surface.

Plusieurs travaux de recherches ont montré que les characées disposent de capacités spécifiques d’acclimatation aux conditions de lumière mettant en jeu des mécanismes d’ajustement du contenu pigmentaire de leur cellules, soit pour optimiser la photosynthèse à faible luminosité, soit pour se protéger des trop fortes radiations, ainsi que des mécanismes d’adaptation morphologique (Küster, Schaible, & Schubert, 2004; Middleboe & Markager, 1997; Schneider, Pichler, Andersen, & Melzer, 2015; Schneider, Ziegler, & Melzer, 2006) et reproductives (Asaeda, Rajapakse, & Sanderson, 2007;

Bociąg & Rekowska, 2012; Bonis & Grillas, 2002; Bonis, Lepart, & Laloe, 1996; Casanova & Brock, 1999; Guerlesquin, 1987; Van den Berg, Coops, & Simons, 2001). À chaque espèce correspondrait une gamme de lumière optimale pour sa croissance.

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Figure 1. Emplacement des capteurs de lumière et température à l’étang Hainard

Mesures des températures et calcul des degrés jours de croissance

Les capteurs HOBO enregistrant l’intensité lumineuse consignent aussi la température à différentes profondeurs de la colonne d’eau (HOBO ® temp/light UA-02-64; onsetcomp.com).

Les mesures de températures ont été être transformées en « degré-jour de croissance » (growth degree-days ou GDD), une mesure de la chaleur accumulée au cours du temps. En effet, la description de la phénologie des organismes sur la base de l’accumulation d’unité de chaleur au cours du temps permet la comparaison des cycles de vie entre espèces ou entre populations d’une même espèce poussant dans des régions climatiques différentes. Les GDD ont ainsi utilisés pour décrire et prédire la distribution et la phénologie des plantes terrestres et aquatiques (Alahuhta, Heino, & Luoto, 2011; Fidanza, Dernoeden, & Zhang, 1996; Spencer & Ksander, 2005; Zalom, Goodell, Wilson, Barnett, & Bentley, 1983).

Le calcul des GDD nécessite la définition d’une température-limite inférieure à laquelle et au-dessous de laquelle la croissance de l’espèce est considérée comme nulle. En l’absence d’information précise à ce sujet et afin de favoriser de futures comparaisons intra ou inter espèces, nous avons choisi la température minimale de 4°C. A cette température, le développement des characées est supposé quasiment nul. Un GDD est un jour (24h) dont la température moyenne est de 1 degré Celsius au- dessus de la température limite inférieure (Spencer & Ksander, 2005) (fig. 2). Les GDD sont cumulatifs c.-à-d. que la valeur de GDD calculée pour un jour s’additionne à celle calculée pour le jour précédent. La date à partir de laquelle compter l’accumulation s’appelle biofix et a été choisie au 1^er janvier de chaque année.

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Figure 2. Explication schématique du calcul des GDD en intégrant les températures journalières dépassant la température minimale (Degré-jours de croissance)

Végétation aquatique

Afin d’avoir une image complète de la végétation aquatique, un inventaire des macrophytes a été réalisé dans l’étang Hainard. Le recouvrement de chaque espèce présente dans un quadrat de 25x25cm a été relevé, soit à l’oeil nu ou à l’aide d’un aquascope, soit par prélèvement à l’aide d’un grappin. La distance entre les relevés a été de 10 m. Au total, 98 relevés ont été réalisés. Ces relevés ont permis de construire une carte de distribution des espèces. La profondeur mesurée dans chaque relevé, a permis de construire également une carte de la bathymétrie du plan d’eau. Les données ont été comparées avec une étude réalisée précédemment (PLOCH, 1993). Dans les marais, les espèces compagnes des characées ont été relevées régulièrement.

Prélèvement de characées

Dans le but de suivre la phénologie des espèces, des échantillons de plantes ont été récoltés dans plusieurs stations du site c.à.d. à différentes profondeurs à une fréquence variable. Les campagnes de terrain ont eu lieu environ tous les 15 jours aux Prés de l’Oie et Prés de Villette et une fois par mois à l’étang Hainard. Les échantillons de plantes prélevées ont été observés au laboratoire sous une loupe binoculaire. Une série de mesures ont été réalisées sur les plantes comme l’état, la taille des organes, la présence d’organes reproducteurs, la proportion d’anthéridies immatures/matures, d’oospores immatures /mûres notamment. Ces information été relevées sur une fiche standard et les informations entrées dans une base de données.

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Etang Hainard

Situation, statut foncier et légal

L’étang Hainard fait partie de la réserve dite du Moulin-de-Vert, située sur la commune de Cartigny (coordonnées 490.875/ 115.620) (fig. 3). Ce complexe de milieux naturels est localisé en zone alluviale, sur un ancien méandre du Rhône qui fut asséché lors des travaux d’endiguement du fleuve en 1940, avant la construction du barrage de Verbois en 1944 (fig. 4). La correction du Rhône a stoppé l'évolution naturelle de ce paysage fluvial. Le site a été partiellement classé en réserve naturelle dès 1970 puis totalement en 1976. Des plans d'eau de substitution ont été créés, dont l'un d'eux, creusé en 1990-1991, a été dédié à Robert Hainard qui fréquentait assidûment ces lieux.

Figure 3. Situation de l’Etang Hainard sous Cartigny alimenté par le Nant de Pré- Fleury (source : http://ge.ch/carte).

Les berges et l’ancienne boucle du Rhône du Moulin-de-Vert appartiennent à l’Etat de Genève (37%) et aux SIG (26%). Les parcelles agricoles et forestières sont privées (29%) ou communales (Cartigny, Aire-la-Ville).

Le site du Moulin-de-Vert est classé réserve naturelle, zone alluviale d’importance nationale et bas- marais d’importance régionale. Il fait également partie du site OROEM « Rhône-Verbois », de l’Obat

« GE14 – Moulin de Vert », et de l’inventaire fédéral des paysages. En outre, la rive ouest de l’étang Hainard fait partie des sites prioritaires pour la flore du canton de Genève. Etant donné le nombre de characées menacées et prioritaires localisées dans l’étang, celui-ci devait être inclus à part entière dans ce périmètre.

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Figure 4. Evolution du site du Moulin-de-Vert de 1932 à 2012 (source: http://ge.ch/sitg/ cartes).

1932 1946

1963 1972

1983 1991

2001 2012

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Caractéristiques environnementales : Morphométrie et bathymétrie

La superficie de l’étang Hainard est d’environ 20'000 m² et son périmètre de 980 m. Ses rives sont abruptes et la profondeur maximale de 5 m est atteinte rapidement dans le secteur Nord (prof.

moyenne = 1.6 m) (fig. 5). Il y a ainsi très peu de zones peu profondes et les communautés végétales hydrophytes associées sont donc restreintes (Phragmito-Magnocaricetea). Le substrat est constitué majoritairement de graviers et de sables fins (moraine consolidée). Au sud-ouest de l’étang, un substrat est plus fin et plus organique est amené par le nant du Moulin-de-Vert.

Figure 5. Bathymétrie de l’étang Hainard réalisée à partir des relevés dans 98 quadrats en juin 2014.

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Hydrologie

L’étang bénéficie d’une alimentation par les nants du Pré-Fleury et du Moulin-de-Vert. Il draine un petit bassin versant de 0,423 km2 dont 41% est recouvert de forêt, 53 % d’agriculture et 6 % est en sol nu (données 1997). Il est également alimenté par la nappe d’accompagnement du Rhône. Le régime hydrologique est donc directement relié à cet aquifère qui est lui-même en équilibre avec le niveau du fleuve.

Le niveau et la température de l’étang Hainard ont été mesurés toutes les 4h du 27 juillet 2010 au 11 septembre 2015 grâce à un capteur installé sous l’eau, suspendu dans un tube en acier préalablement planté dans le sédiment. Les fluctuations du niveau et de la température de l’eau ont donc été enregistrées sur plus de 5 ans (fig.6).

Figure 6. Variations mensuelles des niveaux d’eau de l’étang Hainard (positionné aux coordonnées 490907-115346): en haut, moyennes (min et max); en bas, amplitudes.

Variations interannuelles. Le niveau d’eau a globalement augmenté de 2010 à 2014. L’année 2009 ayant été particulièrement chaude et sèche, les débits et niveaux des rivières, lacs et nappes phréatiques suisses ont beaucoup diminué (OFEV, 2013). Les niveaux étaient encore bas dans la région en 2010 et 2011 du fait de précipitations faibles, en dessous de la moyenne pluriannuelle (1961-1990). Cet étiage des aquifères durant 3 années successives se traduit par des niveaux bas de l’étang Hainard ces même années. Le retour à des niveaux normaux s’est fait progressivement entre

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2012 et 2014. Ainsi une différence de 1.7 m a été enregistrée entre le niveau le plus bas de 2011 (décembre) et le niveau le plus haut de 2014 (février).

Variations saisonnières. Ordinairement, l’étang enregistre ses niveaux les plus élevés en mars-avril et un étiage en août-septembre. Ce type de fonctionnement se rapproche d’un régime de type pluvial. En 2014, l’été très pluvieux et relativement frais a d’ailleurs permis une remontée des niveaux en juillet. L’amplitude des variations de niveaux sur un mois peut atteindre 70 cm ou rester très faible (4.4 cm). Les plus fortes variations mensuelles surviennent lors de la phase de remontée des eaux hivernale en décembre. Durant la saison de croissance des plantes les variations mensuelles sont réduites.

Physico-chimie

De janvier à novembre, des prélèvements le long de la colonne d’eau ont été effectués à un rythme mensuel pour les analyses physico-chimiques. Les profils de température, conductivité et oxygène dissous ont également été mesurés à la sonde à une fréquence mensuelle ou bimensuelle.

De manière globale, les eaux de l’étang Hainard sont fortement basiques et alcalines (pH > 8 ; TAC >

3.5 mEq/l), très minéralisées (conductivité > 400 µS/cm), riches en calcium (Ca²⁺> 70 mg/l) et en sulfates (SO42 -> 40 mg/l) (tab. 1). Les concentrations en nutriments et en chlorophylle a sont faibles et correspondent à des eaux oligo- à oligo-mésotrophes (OCDE, 1982). Elles sont également peu turbides (< 2 NTU) et bien oxygénées (O2 dissous > 100 %).

Tableau 1. Caractéristiques physico-chimiques de l’étang Hainard en 2014.

moyenne (min-max) médiane (Q1-Q3) Conductivité (µS/cm) 475 (398-557) 451 (415-544) Température (°C) 16.4 (5.2-24.4) 17.3 (10.3-22.3) Oxygène dissous (%) 108.0 (77.4-143.2) 109.8 (90.2-119.8) Oxygène dissous (mg/l) 10.1 (8.5-12.4) 9.9 (9.3-10.9) Conductivité-LEBA (µS/cm) 477 (398-563) 451 (415-541) Conductivité-SECOE (µS/cm) 498(413-589) 469 (433-567) Turbidité (NTU) 1.8 (1.0-2.7) 1.7 (1.5-2.1)

pH 8.17 (8.01-8.31) 8.19 (8.11-8.20)

TAC (meq/l) 3.79 (2.92-4.73) 3.54 (3.10-4.45) N-NO3 (mg/l) 1.91 (0.88-3.23) 1.45 (1.15-2.68) N-NO2 (mg/l) 0.019 (0.009-0.031) 0.019 (0.013-0.025) N-NH4 (mg/l) 0.075 (0.033-0.159) 0.078 (0.046-0.101) N-tot (mg/l) 2.03 (1.03-3.31) 1.56 (1.29-2.81)

P-tot (µg/l) 13 (10-21) 12 (11-13)

Cl^- (mg/l) 18.4 (17.2-19.4) 18.5 (18.2-18.6) SO42- (mg/l) 42.9 (40.5-44.9) 42.7 (42.1-43.8) Na⁺ (mg/l) 9.559 (8.46-10.8) 9.555 (9.16-10) K⁺ (mg/l) 1.679 (1.49-1.84) 1.685 (1.607-1.752)

Ca²⁺ (mg/l) 78 (58-100) 73 (63-93)

Mg²⁺ (mg/l) 15.03 (14.2-15.9) 15.06 (14.7-15.2)

COD (mg/l) 3.7 (2.5-4.6) 3.8 (3.3-4.1)

Chla + phéophytine (µg/l) 1.88 (0.6-4.1) 1.90 (1.05-2.325)

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L’observation des profils physico-chimiques indiquent que les eaux sont restées bien mélangées en 2014. Ainsi la température et la conductivité ont été stables tout le long de la colonne. Les concentrations des différents ions dissous varient effectivement peu (annexe 1 à 8). Seul l’oxygène dissous montre un pattern de variations le long du profil. Fin juin, la saturation en oxygène dissous a atteint un maximum de 154 % (12.4 mg/l) à une profondeur de 3.5 m (fig. 7).

Figure 7. Profils de température, de la conductivité (cond 25) et de l’oxygène dissous (O2) mesurés en 2014 à l’étang Hainard.

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Température et degrés jour de croissance (GDD)

Les températures de l’eau ont été enregistrées de deux manières :

- Via le capteur de pression installé fin juillet 2010 (voir chap. Hydrologie ci-dessus);

- Via les capteurs de lumière installés en mai 2013 le long de la colonne d’eau (à 0.5, 1.5, 2.5 et 3.5 m du fond) et à la surface de l’eau au niveau du secteur le plus profond du plan d’eau (fig.

8).

Figure 8. Dispositif de mesure de la lumière et de la température en surface et le long de la colonne d’eau.

Le régime thermique est globalement similaire entre les 5 années de mesure (fig. 9). La température de l’eau à l’étang Hainard montre de grandes variations saisonnières. Pendant les mois les plus froids (janvier-février), la surface peut être entièrement gelée (fig. 11) alors qu’en été (mai-septembre) la température de l’eau dépasse aisément les 20°C.

Figure 9. Variations mensuelles de la température de l’eau mesurée par le capteur de pression positionné aux coordonnées 490907-115346.

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Afin d’explorer les différences de température non pas seulement dans l’année mais également le long de la colonne d’eau, une « guirlande de capteurs » (fig. 8) a été mise en place dans le secteur le plus profond de l’étang entre mai 2013 et mars 2015. Un capteur de surface a également été installé afin d’avoir une référence. Ces capteurs enregistrent ainsi toutes les heures depuis leur installation la température et la quantité de lumière (cf. introduction générale) à la surface (« surf »), à 3.5 m (« 350 »), 2.5 m (« 250 »), 1.5 m (« 150 ») et 0.5 m (« 50 ») du fond.

Les graphiques indiquent que la température est plutôt stable le long de la colonne d’eau. Elle dépasse les 20°C en été à toutes les profondeurs (fig. 10 et tab. 2). La température moyenne annuelle en 2014 a varié entre 14.6 et 15.0 °C au fond et en dessous de la surface.

Le pouvoir tampon de l’eau est mis en évidence par la grande stabilité journalière des températures (entre 0 et 2 °C d’amplitude) mesurées sous l’eau par rapport aux températures de l’air (entre 0.4 et 33 °C d’amplitude).

Tableau 2. Résumé des températures (°C) enregistrées en 2013 (à partir du 14.05), 2014 et 2015 (jusqu’au 13 mars) par les 4 capteurs. *Les mesures des capteurs 50 et surf ont commencé le 13 juin 2013.

14.05.2013-

31.12.2013 01.01.2014-

31.12.2014 01.01.2015- 19.03.2015

50* moyenne 16.5 14.6 5.4

min 4.2 3.8 4.0

max 24.3 24.6 8.5

150

moyenne 16.8 14.6 5.2

min 4.0 3.6 3.6

max 26.1 24.8 8.5

250 moyenne 17.2 14.9 5.3

min 4.1 3.7 3.4

max 28.3 25.8 9.1

350

moyenne 17.5 15.0 5.2

min 4.0 3.5 3.2

max 29.3 26.4 9.5

surf*

moyenne 16.7 14.4 3.5

min -6.8 -5.2 -7.3

max 50.2 45.5 21.8

(23)

14

Figure 10. Températures moyennes (en haut) et amplitudes journalières (en bas) enregistrées par les capteurs installés sous l’eau (50, 150, 250 et 350) et celui installé à la surface (coordonnées 480899-155520).

(24)

15

Figure 11. Etang Hainard à la surface complètement gelée le 16 février 2010 (photo D. Auderset Joye).

À Hainard, nous avons calculés les degré-jours de croissance (GDD) à partir du 1^er janvier 2014 grâce aux températures enregistrées par les capteurs de lumière placés le long de la colonne d’eau. La méthode choisie utilise les intervalles d’enregistrement (ici 1 h) pour faire une intégration numérique. L’aire obtenue entre la courbe et la température limite inférieure est ensuite utilisée pour calculer les GDD (NB : à cause d’un problème de capteur les GDD du capteur 250 cm n’ont pas été calculés) (fig. 12).

(25)

16

Figure 12. Degré-jours de croissance (« Growth degree-day », GDD) calculés à partir des températures enregistrées en 2014 par les capteurs installés sous l’eau (50, 150, 350).

A 4-5 m de profondeur comme à 0.5 m, la quantité d’énergie thermique emmagasinée dans l’eau dépasse les 950 GDD au 1^er juin, les 2100 GDD au 1^er août. L’étang cesse d’accumuler de la chaleur très tardivement, au cours de mois de décembre, en se stabilisant autour des 3800-4000 GDD.

(26)

17

Rayonnement solaire / intensité lumineuse

Les mois de juin et juillet reçoivent la plus grande quantité de lumière (fig. 13). C’est également la période de l’année où la durée du jour est la plus élevée : 15h47min3 s (solstice d’été).

A 4-5m de profondeur (« 50 »), l’étang Hainard reçoit en moyenne moins de 3% de la lumière incidente en surface. Cette proportion est d’environ 4 % à 3-4 m de profondeur, 7 % à 2-3 m et 14 % à 1-2 m (tab. 3). Dès les premiers 50 cm sous la surface, la quantité de lumière est déjà extrêmement atténuée et ne dépasse jamais 20% du rayonnement incident.

Malgré des nettoyages réguliers, les valeurs relevées en juin 2014 sont inférieures à la réalité en raison de la colonisation des capteurs de lumière par des organismes et dépôt de matière sédimentée.

Figure 13. Cumul des radiations lumineuses (lux) à différentes profondeurs de l’étang Hainard en 2014. Légende : 50, 150, 250, 350 : position du capteur à 50 cm, 150 cm, 250 cm 350 cm à-partir du fond de l’étang.

Tableau 3. Résumé de l’intensité lumineuse reçue par les capteurs installés sous l’eau, exprimée en valeurs relatives par rapport à l’intensité lumineuse incidente reçue en surface (valeur de référence de 100%).

50 150 250 350 surface

moyenne 2.6 4.0 6.9 13.8 100

min 1.0 1.8 3.8 6.2 100

max 3.6 6.8 11.2 19.9 100

(27)

18

La durée du jour, ou photopériode, est reconnue comme un stimulus saisonnier auquel répondent les organismes végétaux. Leur capacité d’adaptation est particulièrement importante dans les régions tempérées où les changements de saison sont drastiques. Les variations de photopériode sont les mêmes d’une année sur l’autre et sont par conséquent annonciatrices prévisibles de changement de saison. La photopériode affecte une série de traits phénologiques chez les plantes. La relation entre la longueur du jour et le timing de la reproduction a été beaucoup étudiée chez les plantes terrestres, très peu chez les plantes vasculaires aquatiques et chez les macro-algues comme les characées (Lagercrantz, 2009; Pilon & Santamaría, 2002; Santamaría et al., 2003). Des expériences en laboratoire ont été menées sur le déclenchement de la floraison en réponse à la photopériode.

Les résultats ont prouvé que certaines plantes sont sensibles aux journées courtes/nuits longues (espèces vernales ou automnales) et d’autres aux journées longues/nuits courtes (espèces estivales).

À Hainard, tous les capteurs de lumière, y compris celui du fond, ont reçu de la lumière jusqu’à 16h par jour (fig. 14). Au cours des journées les moins lumineuses des hivers 2013 et 2014, le capteur de surface a enregistré de la lumière pendant 9 h tandis que ceux installés sous l’eau ont pu enregistrer de la lumière pendant la même durée ou pendant des durées plus réduites (4h pour le capteur du fond par exemple), probablement en fonction de la transparence de l’eau et de l’état d’encrassement des capteurs.

En moyenne le capteur situé au fond reçoit 1h30 de lumière en moins que le capteur de surface.

Figure 14. Nombre d’heures d’ensoleillement journalières entre mai 2013 et mars 2015.

Jour > Nuit

Jour < Nuit

(28)

19

V égétation aquatique

La comparaison des données floristiques issues des campagnes de terrain du 7 août 1997 (Etude PLOCH) et la campagne du 24 juin 2014 (fig. 15) permet de faire plusieurs remarques (tab. 4).

Au cours des deux décennies qui séparent les deux relevés, on note l’apparition de deux nouvelles characées : Chara hispida et Tolypella glomerata. Chara hispida a entamé un processus de colonisation de l’étang Hainard et forme des zones denses (fig. 13). Tolypella glomerata a été observée sporadiquement sous forme de quelques pousses au printemps (mi-mars à mi-juin) ; elle ne figure donc pas parmi les relevés du mois de juin 2014. L’étang Hainard abrite ainsi à l’heure actuelle une flore charophytique riche, avec 7 espèces recensées sur les 13 que compte le canton de Genève : Chara aspera, Chara contraria, Chara globularis, Chara hispida, Chara vulgaris, Chara strigosa et Tolypella glomerata.

Au niveau des fréquences, on observe une augmentation des macrophytes submergées (characées), des nénuphars (Nuphar et Nymphea) et des hélophytes (notamment laîches, roseau, marisque, menthe, salicaire, iris). En revanche, le Potamot luisant (Potamogeton lucens) est resté stable alors que le Potamot pectiné (Potamogeon pectinatus) est devenu moins fréquent (de 9 à 2 %).

Actuellement, les espèces strictement aquatiques (H=5) les plus fréquentes dans l’étang Hainard sont Chara aspera présente dans 33% des relevés, suivie de Phragmites australis (28 % des relevés) et du Potamot luisant (Potamogeton lucens, 24 % des relevés). Les characées considérées ensemble dominent largement la communauté végétale ; on les trouve dans 86 % des relevés.

Globalement, la végétation aquatique de l’étang Hainard a peu évolué au cours des deux dernières décennies. L’augmentation de la fréquence des characées et la diminution de celle du potamot pectiné révèlent même plutôt une amélioration de la qualité de l’eau. Ce résultat est confirmé par la physico-chimie de l’eau. En 1992-93, la concentration en nitrates s’élevait de 4 à 10 mg N/l; elle est aujourd’hui en moyenne inférieure à 2 mg N/l (Auderset Joye et al. 1994). Les teneurs en phosphore total ont également diminué, faisant passer l’étang d’un niveau méso-eutrophe (22 à 68 μ/l en 1992- 93) à un stade quasiment oligotrophe aujourd’hui (13 μ/l en moyenne).

L’étang Hainard héberge actuellement 10 espèces menacées à l’échelle cantonale, du Plateau et de la Suisse. Cladium mariscus et Ranunculus trichophyllus sont considérées comme proche de l’extinction (CR) à Genève, 3 espèces sont en danger (EN) et une a un statut de vulnérable (VU). Par ailleurs, plusieurs espèces sont potentiellement menacées (NT). On peut y ajouter encore 4 characées menacées au niveau Suisse, qui le sont aussi au niveau cantonal. Tolypella glomerata et Chara strigosa ont le statut d’espèces en danger (EN) et C. aspera et C. hispida celui de vulnérable (VU).

(29)

20

Tableau 4. Liste floristique des espèces en août 1997 (Oertli et al., 2005) et en juin 2014 respectivement dans les 117 et 98 relevés par quadrat, ainsi que lors d’observations ponctuelles à d’autres dates.

Légende : Le nom des espèces et des auteurs suivent la nomenclature de l’index synonymique de la Flore de Suisse (Aeschimann & Heitz 2005). Hydrophilie : H : valeur indicatrice d'humidité. 1: sol très sec; 2: sol sec; 3: sol modérément sec à humide; 4: sol humide (plantes palustres); 5: sol immergé. Colonne 1 : détrempé (-) ou inondé (i, s, v, u) ; i: plantes émergentes ; v: plantes enracinées à feuilles flottantes ; s: plantes libres flottantes ; u: plantes submergées (Landolt 1977).

Statut de Menace : les degrés de menace en Suisse (CH), sur le Plateau (MP), à Genève (GE) sont issus de la Liste rouge des plantes vasculaires menacées de Suisse (Moser et al. 2002), de l’inventaire des plantes vasculaires du canton de Genève avec Liste Rouge (Lambelet-Heuter et al. 2006) ainsi que de la Liste Rouge des Characées de Suisse (Auderset Joye et Schwarzer, 2012). Catégorie de menace selon IUCN : EX : éteint régionalement, CR : en danger critique d’extinction, EN : en danger, VU : vulnérable, NT : potentiellement menacé, LC : préoccupation mineure, NE : non évalué. Fréquence : la fréquence de l'espèce dans le plan d'eau est déterminée par le nombre de quadrats dans lequel l'espèce a été recensée ; les espèces recensées hors quadrat ont la fréquence 0 ; a fréquence des espèces de characées n’a pas été détaillée en 1997 et est donc notée « + ».

Hydrophilie Statut de

menace Fréquence %

(quadrats) Fréquence % (quadrats)

H 1 GE MP CH 1997 2014

Plantes aquatiques

Characeae 5 u 68 86

Chara aspera Deth. ex Willd. 5 u VU + 33.3

Chara contraria A. Braun 5 u LC + 19.7

Chara globularis Thuillier 5 u LC + 8.5

Chara hispida L. 5 u VU ^_ 9.4

Chara strigosa A. Braun 5 u EN + 9.4

Chara vulgaris L. 5 u VU + 4.3

Tolypella glomerata (Desv.) Leonh. 5 u EN ^_ 0

Chara sp. 5 u 0.9

Plantes vasculaires

Carex acutiformis Ehrh. 5 - LC LC LC ^_ 0.9

Carex elata All. 5 i VU LC LC ^_ 26

Cladium mariscus (L.) Pohl 5 i CR NT NT ^_ 1.7

Iris pseudacorus L. 5 i LC LC LC 0 4.3

Lycopus europaeus L. s.str. 5 - LC LC LC 4 0.9

Lysimachia vulgaris L. 5 - LC LC LC 0 6.8

Lythrum salicaria L. 5 - LC LC LC 4 23.9

Mentha aquatica L. 5 - NT LC LC 4 22.2

Nuphar lutea (L.)Sm. 5 v NE NT LC ^_ 0.9

Nymphaea alba L. 5 v NE NT NT 0 4.3

Phalaris arundinacea L. 5 i LC LC LC 4 1.7

Phragmites australis (Cav.) Steud. 5 i LC LC LC 1 28.2

Potamogeton lucens L. 5 u LC LC LC 21 23.9

Potamogeton pectinatus L. 5 u LC LC LC 9 1.7

Ranunculus trichophyllus Chaix 5 u CR NT LC 0.7 ^_

Schoneoplectus lacustris (L.)Palla 5 i EN LC LC ^_ 1.7

Scutellaria galericulata L. 5 w LC LC LC ^_ ^_

Typha angustifolia L. 5 i NE NT NT 0.7 ^_

Veronica beccabunga L. 5 - LC LC LC 0.7 ^_

Veronica scutellata L. 5 i EN EN VU ^_ 0.9

Autres plantes (liste non exhaustive)

Bryophytes 17.1

Carex flava L. 4 - EN LC LC 0.7 ^_

Carex flava aggr. 1.7

Cirsium palustre (L.) Scop. 4 - LC LC LC 0 ^_

Agrostis gigantea Roth 3 - LC LC LC 0.7 ^_

(30)

21

Tableau 4 (suite)

Hydrophilie Statut de

menace Fréquence %

(quadrats) Fréquence % (quadrats)

H 1 GE MP CH 1997 2014

Calamagrostis epigejos (L.) Roth 3 - LC LC LC 0 ^_

Convolvulus arvensis L. 2 - LC LC LC 0.9

Equisetum arvense L. 3 - LC LC LC 0.7 0.9

Equisetum sp. 0.9

Galium sp. 3.4

Inula helvetica Weber 4 w CR VU VU ^_ ^_

Populus tremula L. 3 - 2.6

Potentilla sp. 0.9

Solanum dulcamara L. 3 - LC LC LC 0.9

Solidago virgaurea L. s.str. 3 - LC LC LC 2 ^_

Carex sp. 1 8.5

Juncus sp. 1 3.4

Graminées 1.7

Salix sp. 4 2.6

Statut des characées

Sur les 7 espèces présentes dans l’étang Hainard, 5 sont menacées au niveau national (VU et EN). Par ailleurs, l’aire de répartition en Suisse de ces espèces étant faible par rapport à leur aire de distribution européenne ou mondiale, la Suisse a une responsabilité limitée au niveau international (responsabilité 1), excepté pour Chara strigosa dont l’aire de répartition est morcelée en Europe centrale. La priorité nationale, qui combine degré de menace et responsabilité, est élevée pour Chara strisosa et moyenne pour les 4 autres espèces (tab. 5).

Tableau 5. Statut des 4 espèces recensées aux Prés de Villette.

Légende : Statut de menace : RE/EX: éteint localement ; CR: au bord de l’extinction, EN: en Danger ; VU: vulnérable ; NT:

proche de la menace ; LC : préoccupation mineure. Degré de Priorité : 1 : très élevée ; 2 : élevée ; 3 : moyenne ; 4 : faible.

Responsabilité Suisse: 4 : très élevée ; 3 : élevée ; 2 : moyenne ; 1 : faible.

Chara

aspera Chara

hispida Chara

strigosa Chara

vulgaris Tolypella glomerata Statut

- Liste rouge nationale VU VU EN VU EN

Priorité

- Liste prioritaire nationale 3 3 1 3 2

Responsabilité

- Responsabilité de la Suisse 1 1 2 1 1

(31)

22

Figure 15. Distribution de la végétation d’après les relevés par quadrat du 24 juin 2014.

Figure 16. L’étang Hainard vu depuis la rive sud-ouest.

(32)

23

Ecologie et cycles de vie des characées

La mise en parallèle des données acquises sur l’état des plantes, récoltées à différents points de l’étang, avec les degrés jours de croissance, nous ont permis de décrire le cycle de vie de Chara aspera, C. hispida, C. strigosa et de Tolypella glomerata (fig. 18, 19, 21, 23).

La température étant stable sur toute la colonne d’eau (voir chap. « Température et degrés jour de croissance »), les différences phénologiques observées sur des individus d’une même espèce récoltés en plusieurs points du gradient bathymétrique sont à associer aux différences de quantité et de qualité de lumière reçue.

Chara aspera

Deth. ex Willd

Chara aspera croit dans des eaux douces et saumâtres. On la trouve dans des biotopes de différentes tailles. Elle est commune dans la mer Baltique et croit jusqu’à 4-5 m de profondeur sur de la vase ou du sable. Dans les eaux douces on la recense dans des eaux calcaires où elle est souvent incrustée.

Dans les lacs elle peut former des ceintures à faible ou moyenne profondeur, à l’état exclusif ou en mélange avec d’autres characées ou phanérogames. Dans la région genevoise Chara aspera est associée à d’anciennes gravières de la plaine alluviale du Rhône et de l’Arve, alimentées par des eaux souterraines fortement minéralisées. On l’observe souvent en association avec Chara contraria et Chara strigosa. Dans les secteurs peu profonds qui s’exondent en automne, Chara aspera a un caractère pionnier et forme de larges tapis denses au sein desquels peuvent pousser quelques pieds d’autres espèces de characées et de potamots à feuilles étroites (ex. Potamogeton pectinatus, Potamogeton pusillus) (fig. 17).

Figure 17. Aspect général d’une pousse de Chara aspera et tapis observé dans l’étang Hainard le 01 juillet 2014

(33)

24

Dans notre étude, seule Chara aspera, poussant à 0.5-1 m comme à 4-5 m de profondeur, semble être sensible aux variations de luminosité. À faible profondeur elle reçoit environ 14 % de la lumière incidente alors qu’elle en reçoit moins de 3 % à 4-5 m. Dans les deux conditions l’espèce disparait à partir de début octobre (3190 GDD). Elle recommence à pousser dès mi-avril (450 GDD) dans les secteurs peu profonds et 15 jours plus tard (650 GDD) pour les secteurs profonds (fig. 18). La phase de fructification semble être sensible aux faibles luminosités. Si C. aspera commence à produire des anthéridies début juin dans les 2 cas (980 GDD), elle va jusqu’au bout du processus de fructification seulement en conditions bien éclairées. Entre 0.5 et 1 m de profondeur, l’espèce atteint sa pleine maturité assez tardivement en été, à partir de début août (2400 GDD). Les populations poussant à grande profondeur semblent quant à elles ne pas trouver les conditions optimales pour sa reproduction sexuée. Toutefois, dans les deux types de conditions, la formation de bulbilles rhizoïdiens pendant la phase de sénescence des plantes permet d’assurer le maintien des populations par reproduction végétative (fig. 19).

Chara aspera apparait comme étant une espèce estivale tardive héliophile, trouvant son optimum de développement dans des eaux accumulant au moins 2400 GDD et de bonnes conditions d’éclairage (entre 25 et 35 moles photons/m²/jour en été). Elle supporte toutefois des conditions ombragées ou profondes (< 10 moles photons/m²/jour) grâce à l’adaptation de son mode de reproduction.

Figure 18. Cycle de vie de Chara aspera poussant à deux profondeurs : entre 0.5 et 1.5 m (flèches pleines) et entre 4 et 5 m (flèches pointillées). La sénescence de la plante s’accompagne de production de bulbilles rhizoïdiens chez cette espèce.

(34)

25

Figure 19. Bulbilles rhizoïdiens de Chara aspera. Avant l’hiver, les réserves d’amidon sont maximales (bulbilles pleins à gauche début octobre). Au printemps, les plantes puisent dans ces réserves pour redémarrer leur croissance (bulbilles vides à droite mi- mai)

(35)

26

Chara strigosa

A. Braun

Chara strigosa est une espèce caractéristique des eaux froides alcalines. Elle trouve des conditions optimales de température propices à son développement dans des milieux d’altitude élevée, en profondeur dans les milieux de moyenne altitude ou encore dans des contrées à climat froid. Elle colonise des lacs à fond vaseux limoneux calcaires ou même tourbeux. En Suisse, la forme typique croît dans les eaux des lacs de Haute-Engadine et la forme jurensis dans les eaux riches en calcium du Jura. Comme la plupart des characées, elle colonise des eaux pauvres à moyennement riches en nutriments. Dans le lac de Joux, elle se trouve à des profondeurs faibles mais elle peut atteindre 6 m.

Dans les stations de l’ouest de la Suisse comme à l’étang Hainard, elle pousse à de faibles profondeurs mais aussi jusqu’à 5 m et semble y trouver des conditions de lumière et de température suffisantes pour accomplir son cycle de vie.

Le développement des gamétanges commence dès début mai (560 GDD), soit un mois plus tôt que C.

aspera (fig. 21). La production d’oospores mûres s’étend ensuite sur toute la saison estivale, de début juin (980 GDD) à fin août (2690 GDD). Pendant l’automne, il ne reste des plantes que des débris et une banque d’oospores dense dans le sédiment. Cependant nous avons pu observer une reprise de la croissance à partir des brins non totalement décomposés dès mi-janvier. Il est plus difficile de dire si les nouvelles plantes sont également issues de germination (« ? » sur le schéma), les oospores disparaissant rapidement au cours de ce processus.

Figure 20

.

Chara strigosa récoltée dans l’étang Hainard le 6 mai 2014

(36)

27

Figure 21. Cycle de vie de Chara strigosa poussant entre 1.5 et 5 m de profondeur.

(37)

28

Chara hispida

L.

Chara hispida est associée aux eaux fortement alcalines, généralement sur substrat sablonneux ou graveleux. Elle colonise des milieux variés: fossés, gravières récentes, marais, étangs. En Suisse les observations de C. hispida proviennent de stations entre 0.1 à 4 m (moyenne 1.3 m) de profondeur dans des eaux alcalines, le plus souvent le long des plaines alluviales des grandes rivières. Dans l’étang Géroudet (Teppes de Verbois), elle croît entre 1 et 3.5 m sur un substrat plus ou moins graveleux. Elle est particulièrement abondante dans les zones où la nappe affleure et l’eau au-dessus des tapis qu’elle forme est très transparente. D’autres espèces comme Potamogeton lucens et C. globularis se mêlent parfois aux tapis denses de C. hispida, mais le plus souvent elle forme des populations monospécifiques. A l’étang Hainard, la première observation (2009) de C. hispida est plus récente qu’aux Teppes (1988). La colonisation s’est faite probablement à partir de la population de l’étang Géroudet. Depuis lors, la population a tendance à s’étendre. Elle forme de petites zones monospécifiques et se trouve aussi en compagnie de P. lucens et d’autres characées (C. aspera, C. contraria, C.

strigosa).

La phénologie de Chara hipida (fig. 23) est assez proche de celle de C. strigosa (fig. 21). La fructification de C. hispida débute mi-avril (430 GDD) et la phase optimale de maturation des gamétanges s’étend sur les mois de juin et juillet (980-2140 GDD). Début août (2140 GDD), alors que la majeure partie des oospores sont mûres, les plantes commencent à décader par la base tout en produisant de nouvelles pousses sur les nœuds supérieurs (reproduction clonale). En octobre, la sénescence et la croissance ralentissent et C. hispida passe la mauvaise saison sous la forme de tapis encore bien denses. Mi-avril (450 GDD), la croissance des jeunes plantules reprend. Un pied de cette espèce peut rapidement dépasser 80 cm de haut du fait de cette multiplication clonale. A noter que nous n’avons pas pu observer directement de germination bien que l’espèce produise chaque année une large quantité d’oospores. La densité des tapis de C. hispida et leur profondeur de colonisation (ordinairement > 1m) rend difficile la récolte de sédiment à la recherche d’oospore en cours de germination.

Figure 22. Chara hispida récoltée dans l’étang Hainard le 13 juin 2013

(38)

29

Figure 23. Cycle de vie de Chara hispida poussant entre 1 et 3.5 m de profondeur.

(39)

30

Tolypella glomerata

(Desv.) Leonh.

Tolypella glomerata est une espèce annuelle des eaux alcalines douces ou saumâtres. C’est une pionnière colonisant les petits plans d’eau peu profonds mais aussi les eaux plus profondes des lacs. Les localités recensées sont toujours liées au calcaire. En Suisse, dans les lacs des Alpes du Nord, elle colonise la zone littorale à faible profondeur et jusqu’à 6 mètres (lacs de Brienz, Sarnen, Quatre- Cantons et Joux). Tolypella glomerata a été observée en populations monospécifiques ou associée à d’autres characées.

D’après nos observations, Tolypella glomerata est l’espèce la plus précoce parmi les characées listées en Suisse.

Nous avons pu en observer quelques individus dans l’étang Hainard au printemps 2010 puis de nouveau en 2013, 2014 et 2015. Elle réalise son cycle très rapidement, les différents stades de développement étant très raccourcis par rapport aux autres espèces (fig. 25). Ainsi comme Chara hispida et C. strigosa elle produit des gamétanges en mai et atteint sa pleine maturité dès le mois de juin. En revanche il ne lui faut qu’un mois pour que la majeure partie des oospores soient mûres. Les plantes décadent ensuite rapidement (début juillet soit dès 1550 GDD) jusqu’à totalement disparaitre, ne subsistant que sous forme de banque de graine. Selon les conditions météorologiques, elle peut se manifester encore plus précocement ; comme en 2011 où de nombreuses jeunes pousses ont été observées dès la mi-février sur une autre station de la région franco-genevoise (Bonneville, 74-F). Elle semble s’exprimer sporadiquement ; selon nos observations elle s’est montrée uniquement les printemps succédant un assèchement automnal.

Figure 24

.

Aspect général d’une pousse de Tolypella glomerata récoltée dans le lac de Joux (juillet 2010).

(40)

31

Figure 25 : Cycle de vie de Tolypella glomerata poussant entre 0,35 et 5 m de profondeur.

Figure 26. Etang Hainard vue de la rive ouest (photo 24.6.2014).

(41)

32

Recommandations de gestion :

La comparaison des données acquises à 17 ans d’écart (1997 et 2014) sur la physico-chimie et sur la flore de l’étang Hainard témoigne d’une amélioration de la qualité de l’eau (diminution des concentrations en phosphore et azote, augmentation de la richesse et de l’abondance des characées, régression du potamot pectiné). De ce point de vue, il s’agit d’un écosystème déjà extrêmement riche qui ne nécessite pas d’intervention humaine importante si ce n’est pour maintenir une bonne qualité de l’eau, point crucial pour la conservation des communautés de characées.

L’agriculture représente une portion non négligeable du bassin versant de l’étang.

À l’échelle du bassin versant, la protection des eaux de la réserve du Moulin de Vert passe par la limitation de (i) l’usage d’engrais et de produits phytosanitaires et (ii) de l’érosion des sols agricoles en employant des techniques culturales protégeant les surfaces contre l’impact de la pluie et le ruissellement (non labour, paillage, cultures intermédiaires). En bout de chaine, le maintien voire l’élargissement du cordon boisé situé sur la rive Est de l’étang Hainard est une mesure permettant de diminuer les intrants polluants (effet tampon). L’aménagement de cette bande arbustive entre la rive Est et les terres agricoles a déjà probablement participé à la diminution de la charge trophique et au recul des herbiers de potamots (Potamogeton pectinatus, P. lucens) au profit des characées.

La présence des communautés de characées est également liée à l’alimentation par des eaux souterraines. La connexion à la nappe du Rhône est un facteur favorable aux espèces d’eaux fortement alcalines, transparentes et pauvres en nutriments telle que Chara hispida et C. strigosa.

Nitella tenuissima est une espèce rare en Europe (Urbaniak, Gabka, & Blazencic, 2008) et actuellement éteinte en Suisse. Elle est toutefois présente à environ 10 km en aval sur la rive droite du Rhône (site de l’Etournel, Pougny-01, F) et pourrait trouver des conditions favorables dans l’étang Hainard. Ainsi toute intervention compromettant cette connexion à la nappe d’accompagnement du Rhône serait dramatique pour la flore charophytique de l’étang Hainard et par conséquent pour celle du canton de Genève. L’apport de matériaux fins tels que de l’argile qui viendrait colmater le substrat est donc à proscrire.

La profondeur élevée de l’étang Hainard a permis la colonisation de presque toute sa superficie par des espèces de characées d’eaux permanentes (Chara hispida, C. globularis, C. contraria, C. aspera, C. strigosa). Chara vulgaris et Tolypella glomerata, petites pionnières caractéristiques des milieux temporaires, ont eu parfois l’opportunité de pousser sur les bordures des îlots centraux si celles-ci ont subi un assèchement l’automne précédent (stimulus positif pour la germination des oospores) et ont été de nouveau en eau pendant la saison de croissance. Le manque de dynamique hydrologique est l’une des principales menaces pour les espèces végétales pionnières. Nos mesures montrent que l’étang Hainard bénéficie d’un marnage important. Cependant les berges abruptes limitent le développement de cette flore particulière. Afin de favoriser le développement de ces deux espèces de characées, l’aménagement de secteurs peu profonds pourrait être envisagé. Le choix du substrat doit là encore être judicieux. Un substrat trop compact (argile pure) ou trop grossier (galets) ne permet pas un ancrage efficace des characées. Un substrat meuble de type limoneux-sableux semble être l’idéal. La pente et la largeur de ses beines est à mettre en parallèle avec le régime de fluctuations de niveau afin de s’assurer que la superficie disponible pour les espèces ciblées par l’intervention est suffisante.

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Les Prés de l’Oie

Situation, statut foncier et légal

La plaine de Sionnet se situe sur d’anciens marais devenus une zone de cultures intensives. En hiver et au printemps, lors de fortes pluies, la Seymaz déborde; les parcelles et les champs alentour sont alors inondés, ce qui les rend difficilement cultivables. Des travaux de renaturation, menés jusqu’en 2008, ont permis de recréer des milieux marécageux exceptionnels dans les anciens marais que les drainages du début du XXe siècle avaient failli faire disparaître. Les photographies aériennes du secteur rendent compte de son évolution (fig. 28). Cette région du canton doit sa richesse à trois parcelles – les Creuses, le marais de Sionnet et les Prés de l’Oie – qui bordent la Seymaz. Le secteur est une zone très fréquentée par les ornithologues. Les Prés de l’Oie, situés sur la commune de Meinier, se trouvent dans le bassin versant du ruisseau du Chamboton qui rejoint la Seymaz après son passage dans une zone humide (fig. 27).

Figure 27. Stations à Nitella mucronata dans la Seymaz et aux Prés de l’Oie entre 2007 et 2015 (source : http://ge.ch/carte).

Les zones humides appartiennent en partie à l’Etat (Rouelbeau, les Prés de l’Oie, les cours d’eau), à des privés (parcelle Corthay) ou à Pro Natura Genève (Creuses). La majorité des parcelles agricoles (53%) est en main privée. La gestion des sites est coordonnée par la DGNP dans le cadre d’un groupe d’accompagnement réunissant toutes les parties concernées^.

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Figure 28. Evolution du secteur des Prés de l’Oie et du marais des Creuses entre 1932 et 2012 (source: http://ge.ch/sitg/

cartes).

Le site des Prés de l’Oie fait partie avec le Marais des Creuses, la Parcelle Corthay et le secteur de Rouelbeau de l’inventaire des Bas-marais (OBM), des sites de reproduction de batraciens d’importance nationale (Obat GE29). Les Prés de l’Oie sont considérés comme site prioritaire pour la flore au niveau cantonal (prairie humide no 441, Lambelet et al. 2011).

1932 1963

1983 1996

2001 2005

2009 2012

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Caractéristiques environnementales Hydrologie

Les Prés de L’Oie draine le bassin versant du ruisseau du Chamboton, soit un bassin versant d’une superficie d’environ 3 km², principalement occupée par l’agriculture (fig. 27). Les Prés de l’Oie sont constitués essentiellement d’une prairie humide d’une surface de 47’975 m² (Lambelet et al.2011).

La superficie de la partie en eau est variable; selon la période elle représente approximativement 20'000 m² (plan du SITG 1 : 2'500, octobre 2015).

Le niveau de l’eau aux Prés de l’Oie varie en partie en fonction des précipitations dans le bassin versant du Chamboton et peut être par ailleurs régulé par deux vannes situées aux extrémités des deux bras du ruisseau (fig. 29). En 2013 et 2014, les gestionnaires les ont ouvertes progressivement au début de l’été pour drainer les eaux. Le milieu où Nitella mucronata a été observée précédemment était donc totalement asséché durant la période de croissance de l’espèce. Les années précédentes (2011), les vannes sont restées fermées et N. mucronata s’est développée et reproduite dans le secteur.

Figure 29. Variation journalière du niveau des Prés de l’Oie et précipitations entre mars 2013 et décembre 2014.

Phénologie et dynamique de populations de characées dans des plans d’eau genevois

Report

Reference

Phénologie et dynamique de populations de characées dans des plans d'eau genevois

Rapport projet de recherche DGNP-UNIGE

Phénologie et dynamique de

populations de characées dans

des plans d’eau genevois

Crédit de l’étude

Table of Contents

Matériel et Méthodes

Les Characées : petit rappel

Choix des stations

Choix des variables environnementales

Physico-chimie de l’eau

Hydrologie

Mesures de lumière dans la colonne d’eau

Mesures des températures et calcul des degrés jours de croissance

Végétation aquatique

Prélèvement de characées

Etang Hainard

Situation, statut foncier et légal

Caractéristiques environnementales : Morphométrie et bathymétrie

Hydrologie

Physico-chimie

Température et degrés jour de croissance (GDD)

Rayonnement solaire / intensité lumineuse

V égétation aquatique

Statut des characées

Ecologie et cycles de vie des characées

Chara aspera

Chara strigosa

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Chara hispida

Tolypella glomerata

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Recommandations de gestion :

Les Prés de l’Oie

Situation, statut foncier et légal

Caractéristiques environnementales Hydrologie