Biodiversité des communautés de macroinvertébrés benthiques de la Martinique : conception d'un indice de qualité biologique des rivières et écologie fonctionnelle des bioindicateurs

par Caroline Bernadet

Thèse de doctorat en Ecologie fonctionnelle

Sous la direction de Régis Céréghino.

Soutenue en 2013

à Toulouse 3 .


  • Résumé

    Suite à l'adoption de la Directive Cadre Européenne (DCE) par le Parlement et le Conseil européen en 2000, de nombreux états membres de l'Union Européenne ont dû modifier ou créer des méthodes de biosurveillance permettant d'atteindre un objectif de " bon état écologique ", mais aussi de préservation et de restauration des eaux superficielles. Les directives européennes s'appliquent aux départements d'Outre-Mer des Antilles avec les mêmes objectifs et échéances que la France métropolitaine, même si ceux-ci ont connu quarante ans de retard dans la mise en œuvre de politiques de l'eau, et ont reçu peu d'attention scientifique. En particulier, il n'existait pas d'outil de bioévaluation de la qualité écologique des cours d'eau adapté aux milieux insulaires tropicaux des Antilles, tandis que la faune aquatique régionale a été largement sous-étudiée aux plans de l'écologie, de la biologie et de la systématique. Dans ce contexte, l'objectif principal de ce travail de thèse était la création d'un indice de bioévaluation de la qualité écologique des cours d'eau adapté à la Martinique et répondant aux critères de la DCE. En parallèle, la biodiversité et l'écologie des macroinvertébrés benthiques des Antilles françaises ont été étudiées. Nous avons en premier lieu dressé un inventaire actualisé de la faune des macroinvertébrés benthiques des Antilles françaises et quantifié les préférences écologiques des macroinvertébrés benthiques dominants à l'échelle du microhabitat (substrats et vitesse de courant préférentiels) et à l'échelle régionale le long du gradient altitudinal. Une biotypologie des communautés nous a permis de dégager des patrons d'organisation des communautés en relation avec les conditions environnementales. Enfin, l'étude des réseaux trophiques benthiques par l'analyse des isotopes stables apporte des informations nouvelles sur l'écologie trophique des communautés de macroinvertébrés. Malgré un pool d'espèces pauvre comparé à ce qui est observé sur les continents, la faune macroinvertébrée des Antilles françaises est l'une des plus diversifiée des îles des Petites Antilles, et compte un nombre important d'espèces endémiques. Peu d'espèces ont une distribution altitudinale étroite et des préférences de microhabitats strictes. Malgré cela, la distribution de cette faune largement ubiquiste s'explique par des gradients environnementaux, les facteurs géomorphologiques étant des plus déterminants. A partir des patrons de distributions dégagés et de l'identification de stations de référence non impactées (ou subissant un impact négligeable), un indice multimétrique de qualité biologique des rivières, mesurant l'écart à la référence, a pu être créé. Cet indice prend en compte la diversité et l'abondance des taxons, ainsi que certains traits biologiques. Il répond ainsi autant que possible aux exigences de la DCE compte tenu de l'état actuel des connaissances de la faune régionale. Les réseaux trophiques montrent une omnivorie généralisée, si bien qu'il est difficile de catégoriser les taxons en groupes fonctionnels ou en guildes trophiques, utiles à la compréhension du fonctionnement écologique des communautés en milieux naturels et perturbés. Il est donc important de poursuivre l'effort d'acquisition de connaissances fondamentales sur la faune régionale, et plus largement sur la faune des Petites Antilles.

  • Titre traduit

    Biodiversity of benthic macroinvertebrates communities from Martinique : developement of a biotic index to assess rivers quality and functional ecology of bioindicators


  • Résumé

    The implementation of the European Water Framework Directive (WFD) in 2000 led many European states to modify or create biomonitoring methods directed towards the achievement of a 'good ecological status' of surface waters, as well as their preservation and restoration. The Directive applies to overseas territories such as the West Indies, with the same objectives and deadlines as in continental Europe, despite a forty-year delay in the implementation of water policies in these tropical areas and little scientific attention paid to freshwater ecosystems. In particular, there was no tool bioassessment of the ecological quality of rivers adapted to tropical Caribbean island environments, while the regional fauna has been largely understudied in terms of ecology, biology and systematics. In this context, the main objective of this thesis was to design a biotic index to assess the ecological quality of rivers in Martinique, according to the criteria of the WFD. In parallel, the biodiversity and ecology of benthic macroinvertebrates inhabiting the French Antilles were studied. We first established an updated inventory of the benthic macroinvertebrate fauna of the French Antilles and quantified the ecological preferences of the dominant benthic macroinvertebrates at the microhabitat scale (substrates and current preferential rate) and at the regional scale along the altitudinal gradient. A biotypology of communities enabled us to bring out patterns in community structure in relation to environmental conditions. Finally, a stable isotope approach to food webs analysis provides new information on the trophic ecology of macroinvertebrate communities. Despite a poor species pool compared to the continent, the macroinvertebrate fauna of the French Antilles is one of the most diverse of the Lesser Antilles, and has a large number of endemic species. Only a few taxa show a narrow altitudinal range and strict microhabitat preferences. Despite this, this largely ubiquitous fauna shows clear distribution patterns along environmental gradients, geomorphological factors being the most significant controlling factors. Based on these distributions patterns and the identification of unimpacted reference stations, we created a multimetric index of biological quality of rivers measuring the deviation of community diversity from the reference conditions. This index takes into account the diversity and abundance of taxa, as well as some biological traits. Thus, it meets as much as far as possible the requirements of the WFD, given our current knowledge of the local fauna. Food webs show a generalized omnivory, so it is difficult to categorize taxa into functional groups or trophic guilds which would be useful to understand the ecological functioning of communities under natural and disturbed conditions. Future research should thus enhance fundamental knowledge on the biology and ecology of the regional fauna, and more broadly on the fauna of the Lesser Antilles.

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  • Détails : 1 vol. (273 p.)
  • Annexes : Bibliogr. p. 202-228. Annexes

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  • Disponible pour le PEB
  • Cote : 2013 TOU3 0348

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  • Disponible pour le PEB
  • Cote : 13 TOU3 0348
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