Rôle fonctionnel, dynamiques écologiques et nécessité de gestion des communautés d’isoétides dans les lacs et étangs du littoral aquitain

Les lacs et étangs du littoral aquitain ont l’originalité d’abriter des plantes aquatiques protégées, rares et menacées, habituellement observées dans les régions boréo-atlantiques du nord de l’Europe. Ces plantes de petite taille, qui appartiennent à la communauté végétale des isoétides, composent des pelouses littorales rases souvent invisibles aux yeux des usagers des lacs. Ces plantes font l’objet de recherches scientifiques afin de déterminer leur rôle fonctionnel et leurs dynamiques écologiques dans les lacs peu profonds. L’acquisition de connaissances sur ces espèces a pour objectif d’aider à la gestion de l’ensemble des peuplements végétaux aquatiques dans les lacs et étangs aquitains. Les isoétides sont capables de transférer l’oxygène produit dans le sédiment lacustre et de contrôler les émissions de méthane. Les processus écologiques en cours depuis les quarante dernières années indiquent un déclin régulier des isoétides dans les lacs landais. L’action des vagues et l’exposition aux vents, l’occupation du sol sur les rives et les altérations physiques ponctuelles de l’hydromorphologie sont les paramètres physiques essentiels des biotopes aquatiques qui déterminent la répartition spatiale des isoétides dans les plans d’eau. Il est désormais urgent d’établir et d’appliquer une stratégie de conservation, voire de restauration, des isoétides, visant à préserver les niveaux trophiques actuels relativement faibles, et à les protéger des destructions mécaniques directes dans les zones littorales. Les résultats présentés dans cet article sont extraits et adaptés de travaux réalisés par INRAE (ex-Irstea) dans le cadre d’un post-doctorat et d’un doctorat financés par l’Agence de l’Eau Adour-Garonne.Natural lakes and ponds located along the western French Atlantic coast shelter rare and endangered aquatic plants usually found in the North-Atlantic Boreal regions in Europe. These small plants, belonging to the isoetid plant community, constitute shoreline lawns hardly visible to lake users. Here we aim to determine the functional role and ecological dynamics of isoetids in these shallow lakes. Isoetids transfer radial oxygen in sediment and control methane emissions. Aquatic plant community dynamics indicate a decline in the occurrence and the abundance of isoetids over the last forty years. We highlight the role of wave action and wind exposure, land cover and anthropogenic physical disturbances of the shoreline in determining the spatial distribution of isoetids. Now, it is urgent to establish and implement a conservation strategy dedicated to isoetids, in order to preserve the current oligotrophic water quality of lakes and protect these species from direct mechanical destruction in lake littoral zones

Front. Plant Sci.

International audienc

Invasive Aquatic Plants as Ecosystem Engineers in an Oligo-Mesotrophic Shallow Lake

Exotic hydrophytes are often considered as aquatic weeds, especially when forming dense mats on an originally poorly colonized environment. While management efforts and research are focused on the control and on the impacts of aquatic weeds on biodiversity, their influence on shallow lakes’ biogeochemical cycles is still unwell explored. The aim of the present study is to understand whether invasive aquatic plants may affect the biogeochemistry of shallow lakes and act as ecosystem engineers. We performed a multi-year investigation (2013–2015) of dissolved biogeochemical parameters in an oligo-mesotrophic shallow lake of south-west of France (Lacanau Lake), where wind-sheltered bays are colonized by dense mats of exotic Egeria densa Planch. and Lagarosiphon major (Ridl.) Moss. We collected seasonal samples at densely vegetated and plant-free areas, in order to extrapolate and quantify the role of the presence of invasive plants on the biogeochemistry, at the macrophyte stand scale and at the lake scale. Results revealed that elevated plant biomass triggers oxygen (O2), dissolved inorganic carbon (DIC) and nitrogen (DIN) stratification, with hypoxia events frequently occurring at the bottom of the water column. Within plants bed, elevated respiration rates generated important amounts of carbon dioxide (CO2), methane (CH4) and ammonium (NH4+). The balance between benthic nutrients regeneration and fixation into biomass results strictly connected to the seasonal lifecycle of the plants. Indeed, during summer, DIC and DIN regenerated from the sediment are quickly fixed into plant biomass and sustain elevated growth rates. On the opposite, in spring and autumn, bacterial and plant respiration overcome nutrients fixation, resulting in an excess of nutrients in the water and in the increase of carbon emission toward the atmosphere. Our study suggests that aquatic weeds may perform as ecosystem engineers, by negatively affecting local oxygenation and by stimulating nutrients regeneration

L'exposition au vent inhibe l'hypoxie dans les herbiers denses d'hydrophytes invasives

International audienceLa présence d’herbiers denses d’hydrophytes invasives dans les lacs peu profonds génère localement des phénomènes de stratification thermique et trophique, ainsi que l’accumulation de matière organique labile. L'apparition de conditions hypoxiques dans l’eau a des effets en cascade sur la respiration bactérienne, comme la méthanogenèse et l'ammonification et, en général, affecte négativement les organismes benthiques et pélagiques. Les baisses d’oxygène peuvent cependant être atténuées par des épisodes de vent fort, qui favorisent le brassage et la réoxygénation de la colonne l'eau. La présente étude vise à relier explicitement l'action du vent et l'oxygénation de l'eau dans les herbiers denses d'hydrophytes des lacs peu profonds. Dans ce but, des campagnes saisonnières de cycles nycthéméraux ont été réalisées (2013-2017) et des sondes autonomes ont été déployées (2016-2018) pour la mesure de l’oxygène dissous dans deux lacs peu profonds, caractérisés par la présence d’herbiers denses d’hydrophytes invasives, ainsi que par différents niveaux trophiques et différentes conditions d’exposition au vent. Les résultats montrent que les patrons journaliers et saisonniers d'oxygène dissous sont fortement affectés par le degré d'exposition au vent. La survenue d'épisodes de vent fréquents favorise le brassage des eaux près du fond, et facilite l'apport mécanique d'oxygène provenant de l'atmosphère ou de la zone pélagique, même pendant la période de croissance maximale des plantes aquatiques. Afin d’utiliser cette étude comme aide à la gestion, nous avons créé un modèle reliant l'exposition au vent (indice de Keddy) et l'oxygénation de l'eau, qui nous a permis de produire une carte de risque identifiant géographiquement les sites abrités du vent comme les plus soumis à des périodes critiques d’hypoxie

Wind Exposure Regulates Water Oxygenation in Densely Vegetated Shallow Lakes

The presence of dense macrophyte canopies in shallow lakes locally generates thermal stratification and the buildup of labile organic matter, which in turn stimulate the biological oxygen demand. The occurrence of hypoxic conditions may, however, be buffered by strong wind episodes, which favor water mixing and reoxygenation. The present study aims at explicitly linking the wind action and water oxygenation within dense hydrophytes stands in shallow lakes. For this purpose, seasonal 24 h-cycle campaigns were carried out for dissolved gases and inorganic compounds measurements in vegetated stands of an oligo-mesotrophic shallow lake. Further, seasonal campaigns were carried out in a eutrophic shallow lake, at wind-sheltered and -exposed sites. Overall results showed that dissolved oxygen (DO) daily and seasonal patterns were greatly affected by the degree of wind exposure. The occurrence of frequent wind episodes favored the near-bottom water mixing, and likely facilitated mechanical oxygen supply from the atmosphere or from the pelagic zone, even during the maximum standing crop of plants (i.e., summer and autumn). A simple model linking wind exposure (Keddy Index) and water oxygenation allowed us to produce an output management map, which geographically identified wind-sheltered sites as the most subjected to critical periods of hypoxia

L’eau : un exemple de contribution scientifique alimentant la prise de décision et l’évaluation - Les communautés végétales aquatiques

International audiencePrésentation des travaux de recherches menés sur les végétaux aquatiques (macrophytes) dans les lacs et étangs du littoral aquitain. Ces travaux concernent la biodiversité, le fonctionnement et la biogéochimie des communautés végétales indigènes, patrimoniales et exotiques (invasives) dans ces plans d'eau

Micro-meiofauna morphofunctional traits linked to trophic activity

International audienceWhile the important role of algae and bacteria is widely recognized in freshwater ecosystems, that of minute grazers, despite their high abundance, remains poorly understood. By their consumption of microalgae, their role in the microbial loop, and even their movements in the biofilm, they improve the rejuvenation of this type of ecosystem and have an important function in the connectivity of interfaces. In this study, we approach diversity issues from the standpoint of morphofunctional traits of periphytic micro-meiofauna. We collected and coded morphofunctional characteristics for several micro-meiofauna species from the literature and from our own observations to create a micro-meiofauna morphofunctional traits database inspired by the model of Usseglio-Polatera et al. (Freshw Biol 43(2):175'205, 2001). This new database of traits may represent an interesting collaborative tool which could be used to improve knowledge on micro-meiofauna and their functional role in the biofilm. We used the information to explore variations in functional traits related to trophic activity among micro-meiofauna communities. Counting data were acquired from biofilms grown in a hypereutrophic pond (Aquitaine, France) in winter and in spring. Community-weighted means (CWM) computed using the database and counting data revealed Spring food web was more complex than winter food web

Impact des altérations anthropiques de l’hydromorphologie des zones littorales lacustres sur les communautés d’isoétides

International audienceLes isoétides, communautés de macrophytes aquatiques représentées notamment par Lobelia dortmanna L., Isoetes spp. et Littorella uniflora (L.) Asch., sont des espèces ingénieurs capables de contrôler de nombreux cycles biogéochimiques grâce à une perte radiale d'oxygène élevée. Face à la régression des isoétides partout en Europe, il est nécessaire d’approfondir l’analyse des forçages et des causes de la dégradation de leur biotope. La qualité physico-chimique des eaux et des sédiments a souvent été pointée du doigt comme la principale cause de cette dégradation. Cependant, peu d'études se concentrent sur les sources d'altération supplémentaires provoquées par les changements globaux, notamment les modifications hydromorphologiques des littoraux lacustres induites par les activités anthropiques.Nous étudions ici l’influence de l'artificialisation des rives sur les pelouses à isoétides des lacs peu profonds de Nouvelle Aquitaine, considérés comme les reliques méridionales de la distribution de ces espèces en Europe. En 2015-2016, les caractéristiques hydromorphologiques et hydrodynamiques des zones littorales ont été caractérisées in situ pour définir les préférences de ces communautés en termes de biotope physique. En 2017, une analyse multivariée a permis de modéliser les relations entre les perturbations physiques anthropiques et la présence des isoétides à l’échelle des lacs. En 2020, l’impact du passage de véhicules motorisés dans la zone littorale sur la densité des isoétides a été étudié à grain fin à l’aide de quadrats.Les résultats montrent que la présence des isoétides est significativement affectée par les activités récréatives telles que la pêche, la chasse et la baignade, et par les les aménagements dédiés à ces usages. Ces derniers semblent favoriser l’installation d’espèces exotiques envahissantes, voire provoquer la disparition totale des végétaux aquatiques. Notre étude pourrait contribuer à la prise en compte de ces perturbations à venir dans les plans d’eau peu profonds oligotrophes situés dans la partie nord de l'Europe