Évaluer le franchissement des obstacles par les poissons et les macro-crustacés dans les départements insulaires ultramarins. Principes et méthode.

La fragmentation des milieux naturels est l’une des principales causes d’érosion de la biodiversité. Face à l’intérêt du maintien d’habitats favorables suffisamment diversifiés et connectés entre eux, afin que les espèces animales et végétales puissent assurer leurs besoins vitaux et éventuellement s'adapter aux changements environnementaux, la communauté internationale a notamment traduit sa volonté d’agir en divers textes réglementaires. C’est ainsi que la directive cadre européenne sur l'eau (DCE, 2000) a appuyé l’intérêt de connaissance, de préservation ou de restauration des continuités écologiques au sein des hydrosystèmes et des corridors rivulaires. Certains ouvrages transversaux en cours d'eau (plus de 100 000 sont actuellement recensés en France) sont susceptibles de dégrader la continuité écologique dans les écosystèmes aquatiques. Dans ce contexte, il est apparu essentiel de développer des démarches de diagnostic standardisées, permettant d’appréhender, sur un territoire donné, les risques d'altération de la continuité écologique générés par les obstacles à l'écoulement, notamment en termes de mobilité de la faune aquatique. C’est dans ce contexte, dès la fin des années 2000, que l’Office national de l’eau et des milieux aquatiques (Onema), depuis intégré à l’Agence française pour la biodiversité (AFB), s’est emparé de cette problématique et a coordonné, pour la métropole, le développement d’une méthodologie ICE "Informations sur la continuité écologique", visant à permettre l’évaluation du niveau d’impact des obstacles à l’écoulement sur le déplacement des principales espèces de poissons métropolitains (Baudoin et al., 2014). Dans les départements insulaires d'outre-mer, un recensement en cours fait d’ores et déjà état de plus de 1 000 obstacles présents sur les cours d’eau. Ces ouvrages sont, pour certains, susceptibles d'entraver voire de bloquer les déplacements indispensables aux espèces de poissons et de macro-crustacés, quasi toutes amphihalines, pour boucler leur cycle de vie. L’évaluation de leurs impacts potentiels sur la continuité écologique était jusqu’à présent essentiellement confiée à l’expertise de quelques personnes. Or, les enjeux comme le nombre de barrières à évaluer, le partage simplifié des connaissances et de concepts communs, entre acteurs par ailleurs d’horizons divers (maîtres d’ouvrage, bureaux d’études, gestionnaires, administrations, etc.), impliquent de proposer une méthodologie transparente à la fois robuste scientifiquement, objective, compréhensible et applicable en un minimum de temps. Fort de l’expérience du déploiement d’ICE en métropole, l’AFB, en collaboration avec l’ensemble des directions de l’environnement, de l’aménagement et du logement et des offices de l’eau, et dans le cadre d’une réalisation menée avec Écogea et Ocea consult’, a coordonné et permis l’adaptation de cette méthode aux départements et régions d’outre-mer, couvrant ainsi les îles de la Guadeloupe, de la Martinique, de Mayotte et de La Réunion. Organisé en trois chapitres, ce Comprendre pour agir propose une synthèse des principales connaissances scientifiques et techniques internationales sur le sujet et présente la méthodologie proposée : - un premier chapitre présente les enjeux de la continuité écologique pour l'ichtyofaune et la carcinofaune d’outre-mer. Il expose les typologies d’obstacles rencontrés, les enjeux écologiques et fonctionnels relatifs à la libre circulation des espèces de poissons et de macro-crustacés concernées, et décrit pour chacune d’elles les principaux déterminants environnementaux, éthologiques et physiques conditionnant leurs possibilités et capacités de franchissement ; - un second chapitre expose les concepts fondateurs de la méthode ICE adaptée aux départements insulaires d’outre-mer, son domaine d’applicabilité, les groupes d'espèces considérés, leurs caractéristiques et les cinq classes de franchissabilité indicatrices du niveau d'impact des obstacles sur leurs déplacements à la montaison ; - un troisième chapitre aborde en détail la méthode proposée en explicitant les étapes de diagnostic de la franchissabilité des obstacles à la montaison, grâce à des logigrammes et des textes d’accompagnement. Ce chapitre précise ainsi, pour les configurations d’obstacles généralement rencontrées, les critères de définition des classes de franchissabilité. Confrontant les variables hydrauliques et physiques de l’obstacle évalué aux capacités de franchissement des espèces, il permet une analyse point par point, justifiée, de la franchissabilité de l’ouvrage par celles-ci. Poussant l’analyse aux capacités spécifiques de certains taxons, il propose également un schéma d’évaluation et de diagnostic du franchissement propre à la reptation par les anguilles, au ventousage et à l’escalade par les Sicydiinae ou les post-larves et juvéniles de petites espèces benthiques ainsi qu’à la marche par les macro-crustacés Richement détaillé et illustré, ce Comprendre pour agir permet à chacun de comprendre précisément la méthodologie développée, ses fondements et ses enjeux, et d’appliquer ces savoirs sur son territoire

CARHYCE : Consolidation scientifique des connaissances et des modèles d’évaluation pour la caractérisation hydromorphologique des cours d’eau de métropole et d’Outre-mer

La Directive-cadre sur l’eau (DCE, 2000) et sa traduction dans la loi française (LEMA, 2006) définissent le contexte en matière de politique de l'eau. Elles impliquent une gestion globale et intégrée des milieux et écosystèmes aquatiques pour atteindre un « bon état écologique ». Cet objectif est défini sur la base de la situation des communautés biologiques et des caractéristiques physico-chimiques de l'eau mais pas uniquement. Les conditions hydrologiques et la morphologie des cours d'eau sont considérées comme les facteurs de contrôle, ou « supports », de la biodiversité aquatique au travers des habitats qu’elles contribuent à mettre en place. S’y ajoutent les conditions en matière de continuité des rivières, traduites par le thème de la « continuité écologique » dans la gouvernance française. S’intéressant tant à la forme des lits fluviaux, qu’aux sédiments qu’ils transportent, à la structure ou composition des berges ou encore à la qualité des corridors rivulaires végétalisés, l’ensemble est ainsi représenté par 3 grands éléments de qualité DCE (EQ) multi-compartiments (i-e Hydrologie, Continuité de la rivière, Morphologie).Dans ce rapport, il est tout d’abord proposé d’établir un état des lieux des données disponibles à l’issue des 4 mises à jour et des optimisations réalisées depuis le début de l’année 2019 au sein de l’Interface d’Exploitation des Données Carhyce (IED). Est présentée ensuite la nouvelle version du référentiel d’analyse dit « Référentiel v2.0 » basée sur les relevés récents d’une large majorité des stations de référence (au sens du fonctionnement hydromorphologique). Est proposée également une clé d’interprétation de l’Indicateur morphologique global (IMG) grâce à une comparaison avec le Morphological quality index (MQI), un indicateur morphologique utilisé en Italie. Enfin, cette étude conclut sur quelques éléments de réflexions sur les potentialités et perspectives du Lidar pour la caractérisation hydromorphologique des cours d’eau

Scale dependency in the hydromorphological control of a stream ecosystem functioning

Physical habitat degradation is prevalent in river ecosystems. Although still little is known about the ecological consequences of altered hydromorphology, understanding the factors at play can contribute to sustainable environmental management. In this study we aimed to identify the hydromorphological features controlling a key ecosystem function and the spatial scales where such linkages operate. As hydromorphological and chemical pressures often occur in parallel, we examined the relative importance of hydromorphological and chemical factors as determinants of leaf breakdown. Leaf breakdown assays were investigated at 82 sites of rivers throughout the French territory. Leaf breakdown data were then crossed with data on water quality and with a multi-scale hydro- morphological assessment (i.e. upstream catchment, river segment, reach and habitat) when quantitative data were available. Microbial and total leaf breakdown rates exhibited differential responses to both hydromorphological and chemical alterations. Relationships between the chemical quality of the water and leaf breakdown were weak, while hydromorphological integrity explained independently up to 84.2% of leaf breakdown. Hydrological and morphological parameters were the main predictors of microbial leaf breakdown, whereas hydrological parameters had a major effect on total leaf breakdown, particularly at large scales, while morphological parameters were important at smaller scales. Microbial leaf breakdown were best predicted by hydromorphological features defined at the upstream catchment level whereas total leaf breakdown were best predicted by reach and habitat level geomorphic variables. This study demonstrates the use of leaf breakdown in a biomonitoring context and the importance of hydromorphological integrity for the functioning of running water. It provides new insights for envi- ronmental decision-makers to identify the management and restoration actions that have to be un- dertaken including the hydromorphogical features that should be kept in minimal maintenance to support leaf breakdown

CARHYCE : Consolidation scientifique des connaissances et des modèles d’évaluation pour la caractérisation hydromorphologique des cours d’eau de métropole et d’Outre-mer

"Fruit de la convention de coopération entre l’Office français de la biodiversité (OFB) et le Laboratoire de Géographie Physique (LGP) du CNRS, ce rapport synthétise les principaux développements et résultats obtenus, pour la métropole et l’outre-mer, pour la période 2018 – 2020, concernant l’exploitation et la valorisation du projet national Carhyce (CAractérisation HYdromorphologique des Cours d’Eau). Cette étude poursuit les travaux des conventions CNRS – OFB précédentes (Gob et al., 2014, 2015 ; Tamisier et al., 2017a,b) et dégage les perspectives pour la convention de coopération 2021 – 2023.

CARHYCE : Consolidation scientifique des connaissances et des modèles d’évaluation pour la caractérisation hydromorphologique des cours d’eau de métropole et d’Outre-mer

"Fruit de la convention de coopération entre l’Office français de la biodiversité (OFB) et le Laboratoire de Géographie Physique (LGP) du CNRS, ce rapport synthétise les principaux développements et résultats obtenus, pour la métropole et l’outre-mer, pour la période 2018 – 2020, concernant l’exploitation et la valorisation du projet national Carhyce (CAractérisation HYdromorphologique des Cours d’Eau). Cette étude poursuit les travaux des conventions CNRS – OFB précédentes (Gob et al., 2014, 2015 ; Tamisier et al., 2017a,b) et dégage les perspectives pour la convention de coopération 2021 – 2023.

CARHYCE : Consolidation scientifique des connaissances et des modèles d’évaluation pour la caractérisation hydromorphologique des cours d’eau de métropole et d’Outre-mer

"Fruit de la convention de coopération entre l’Office français de la biodiversité (OFB) et le Laboratoire de Géographie Physique (LGP) du CNRS, ce rapport synthétise les principaux développements et résultats obtenus, pour la métropole et l’outre-mer, pour la période 2018 – 2020, concernant l’exploitation et la valorisation du projet national Carhyce (CAractérisation HYdromorphologique des Cours d’Eau). Cette étude poursuit les travaux des conventions CNRS – OFB précédentes (Gob et al., 2014, 2015 ; Tamisier et al., 2017a,b) et dégage les perspectives pour la convention de coopération 2021 – 2023.

CARHYCE : Consolidation scientifique des connaissances et des modèles d’évaluation pour la caractérisation hydromorphologique des cours d’eau de métropole et d’Outre-mer

"Fruit de la convention de coopération entre l’Office français de la biodiversité (OFB) et le Laboratoire de Géographie Physique (LGP) du CNRS, ce rapport synthétise les principaux développements et résultats obtenus, pour la métropole et l’outre-mer, pour la période 2018 – 2020, concernant l’exploitation et la valorisation du projet national Carhyce (CAractérisation HYdromorphologique des Cours d’Eau). Cette étude poursuit les travaux des conventions CNRS – OFB précédentes (Gob et al., 2014, 2015 ; Tamisier et al., 2017a,b) et dégage les perspectives pour la convention de coopération 2021 – 2023.

Automatic detection of river bankfull parameters from high density lidar data

International audienceThe European Water Framework Directive (WFD), adopted in 2000, set out requirements for a better understanding of aquatic environments and ecosystems. In 2006, following the transposition of the WFD into French law (LEMA), France began work on a field protocol for the geomorphological characterization of watercourses, as part of a partnership between the Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS) and the Office Français de la Biodiversité (OFB). This protocol, known as "Carhyce" (For « River Hydromorphological Caracterisation »), has been tested, strengthened and approved over the last 15 years at more than 2500 reaches. It consists of collecting standardised qualitative and quantitative data in the field, essential for the caracterisation of a watercourse: channel geometry, substrate, riparian vegetation... However, certain rivers that are difficult to survey (too deep or too wide) pose problems for data collection.To address these issues, and to extend the analysis to a wider scale (full river section), using remote sensing, and in particular LiDAR data, was considered. The major advantages of LiDAR over passive optical sensors are better geometric accuracy and especially under vegetation. For a long time, LiDAR data rarely exists at national scale with data density similar to passive imagery. Today, the French LiDAR HD dataset (10 pulses per meter square) program run by the French mapping agency offers an unprecedented amount of data at this scale. Thanks to them, a national 3D coverage of the ground can be used, and numerous geomorphological measurements can be carried out on a more or less large scale. This is the case for hydromorphological parameters such as water level and width.The aim of this study is therefore to use this high-density lidar to automatically determine the hydromorphological parameters sought in the Carhyce protocol. In particular, we have developed a lidar-based algorithm to reconstruct the topography from point cloud and automatically identify the bankfull level at reach scale. Designed to be applicable to every French river, the method must be robust to all river features such as longitudinal slope, width, sinuosity, multi-channel etc... For validation purposes, the bankfull geometry calculated by the algorithm has been compared with field measurements at some twenty Carhyce stations across France. To determine the test stations, we looked for the diversity of situations in term