Effects of large dams on the aquatic food web along a coastal stream with high sediment loads

The contribution of two basal energy sources – detrital organic matter and primary producers – as part of aquatic food webs varies typically along river continua. A host of barriers to river flow increase the water residence time and sediment and nutrient retention in reservoirs worldwide, and potentially alter the balance between detritus-based and algae-based energy pathways in the downstream food webs. We explored this issue on the Sélune River (Normandy, France), a small coastal stream that drains an agricultural catchment with high sediment runoff. Seasonal measurements of the following parameters were compared upstream and downstream of the reservoirs of two large dams (16 m and 36 m high): sediment fluxes, nutrient and chlorophyll a concentrations, algal communities in the epilithic biofilm (taxonomic composition, biomass and growth), and benthic invertebrate communities (abundance and trophic guild structure). As anticipated, annual sediment fluxes were much lower downstream of the reservoirs, where significant decreases in water turbidity, phosphate and silicate concentrations were recorded. A higher chlorophyll a concentration in water and a higher contribution of pelagic algae taxa to the photosynthetic biofilm suggested drifting and deposition of reservoir-borne phytoplankton downriver. Photosynthetic biofilm growth was higher downstream of the reservoirs in spring and fall, and so was the abundance of herbivores in the invertebrate community, notably scrapers and algae eaters. Energy pathways within riverine food webs were traced using stable isotope analyses of carbon (C) and nitrogen in the tissues of aquatic consumers (invertebrates and fish). Mixing models revealed a discontinuity in the origin of the C entering the food webs along the river continuum, confirming a greater contribution of algal C to aquatic consumers downstream of the reservoirs. These results illustrate mechanisms whereby large reservoirs can modulate C flow in food webs along a small coastal river with high sediment loads, and make it possible to anticipate the effects of dam removal on the future river ecosystem

: Rapport final de l’étude 2014-2019

Ce rapport présente les recherches menées pendant 5 années sur le fonctionnement des écosystèmes aquatiques de la Sélune. Il offre un état des lieux de la situation écologique avant la disparition des deux grands lacs sur son cours principal, l’arasement des barrages et la remise en continuité source-océan. Les principaux résultats sont présentés de manière synthétique, un ensemble plus détaillé (notamment donné dans les rapports intermédiaires annuels) étant annexé à ce rapport final. Par une approche à l’échelle du bassin versant (incluant le cours principal du fleuve, ses affluents et ses lacs), les biocénoses aquatiques au sens large, des microorganismes photosynthétiques aux poissons, ont été étudiées sous l’angle de la structure des communautés par des inventaires dans chaque groupe, sous l’angle des fonctions écologiques comme l’activité photosynthétique et la dégradation de la matière organique, ou encore sous l’angle du fonctionnement des réseaux trophiques grâce à l’étude des isotopes stables. Un travail spécifique sur l’écrevisse invasive, dont on pense qu’elle peut modifier fortement les biocénoses natives et les équilibres écologiques, a été mené en parallèle.Les principaux résultats mettent en évidence les ruptures de continuité amont-aval et aval-amont engendrées par les barrages actuels, et leurs conséquences en matière de fonctionnement écologique. Notamment, on met en évidence une forte production dans les lacs, dont la tendance eutrophe se traduit de manière récurrente par l’apparition de blooms à cyanobactéries. Le blocage du transfert naturel des nutriments marins vers l’amont via les poissons diadromes est souligné. Le fonctionnement forcé de l’écosystème lotique à l’aval des barrages actuels est analysé. On relève aussi que les ressources trophiques disponibles à l’amont des barrages, dans le cours principal ou dans les affluents, sont propices à accueillir les populations de poissons diadromes dès la remise en continuité. Enfin, on estime que les fortes abondances d’écrevisses du Pacifique dans les cours d’eau à l’amont des barrages n’entraînent pas de bouleversement majeur du fonctionnement actuel des réseaux trophiques.Le rétablissement des continuités écologiques amont-aval et aval-amont va permettre de gommer certaines spécificités du fonctionnement écologique du fleuve actuellement observées à l’aval des barrages. Les nouveaux habitats lotiques dans les gorges de la Sélune devraient être propices en terme de production de nourriture pour les juvéniles de poissons migrateurs, saumon en particulier, alors que les affluents en tête de bassin versant seront favorables à l’établissement de l’anguille. Ces espèces diadromes vont modifier la pression de prédation sur les réseaux trophiques à l’amont, et l’une des conséquences prévisibles est la baisse des abondances d’écrevisses, dont l’anguille est consommatrice. Le risque de mise en place d’un écosystème instable, avec notamment l’apparition de bloom à cyanobactérie, semble mineur. Une attention particulière devra toutefois être portée sur l’évolution du silure à l’aval des gorges, dont la présence d’une population naturalisée et fonctionnelle est confirmée par des observations récentes sur le terrain.Ainsi, les recherches réalisées dans le projet « réseaux trophiques » ont révélé certains traits principaux de fonctionnement et de dysfonctionnement des écosystèmes aquatiques de la Sélune en présence des barrages et de leurs lacs. Cet état des lieux donne des éléments clés pour comprendre la restauration fonctionnelle de l’écosystème dans les années qui suivront la remise en continuité écologique par l’arasement des barrages

: Rapport final de l’étude 2014-2019

Ce rapport présente les recherches menées pendant 5 années sur le fonctionnement des écosystèmes aquatiques de la Sélune. Il offre un état des lieux de la situation écologique avant la disparition des deux grands lacs sur son cours principal, l’arasement des barrages et la remise en continuité source-océan. Les principaux résultats sont présentés de manière synthétique, un ensemble plus détaillé (notamment donné dans les rapports intermédiaires annuels) étant annexé à ce rapport final. Par une approche à l’échelle du bassin versant (incluant le cours principal du fleuve, ses affluents et ses lacs), les biocénoses aquatiques au sens large, des microorganismes photosynthétiques aux poissons, ont été étudiées sous l’angle de la structure des communautés par des inventaires dans chaque groupe, sous l’angle des fonctions écologiques comme l’activité photosynthétique et la dégradation de la matière organique, ou encore sous l’angle du fonctionnement des réseaux trophiques grâce à l’étude des isotopes stables. Un travail spécifique sur l’écrevisse invasive, dont on pense qu’elle peut modifier fortement les biocénoses natives et les équilibres écologiques, a été mené en parallèle.Les principaux résultats mettent en évidence les ruptures de continuité amont-aval et aval-amont engendrées par les barrages actuels, et leurs conséquences en matière de fonctionnement écologique. Notamment, on met en évidence une forte production dans les lacs, dont la tendance eutrophe se traduit de manière récurrente par l’apparition de blooms à cyanobactéries. Le blocage du transfert naturel des nutriments marins vers l’amont via les poissons diadromes est souligné. Le fonctionnement forcé de l’écosystème lotique à l’aval des barrages actuels est analysé. On relève aussi que les ressources trophiques disponibles à l’amont des barrages, dans le cours principal ou dans les affluents, sont propices à accueillir les populations de poissons diadromes dès la remise en continuité. Enfin, on estime que les fortes abondances d’écrevisses du Pacifique dans les cours d’eau à l’amont des barrages n’entraînent pas de bouleversement majeur du fonctionnement actuel des réseaux trophiques.Le rétablissement des continuités écologiques amont-aval et aval-amont va permettre de gommer certaines spécificités du fonctionnement écologique du fleuve actuellement observées à l’aval des barrages. Les nouveaux habitats lotiques dans les gorges de la Sélune devraient être propices en terme de production de nourriture pour les juvéniles de poissons migrateurs, saumon en particulier, alors que les affluents en tête de bassin versant seront favorables à l’établissement de l’anguille. Ces espèces diadromes vont modifier la pression de prédation sur les réseaux trophiques à l’amont, et l’une des conséquences prévisibles est la baisse des abondances d’écrevisses, dont l’anguille est consommatrice. Le risque de mise en place d’un écosystème instable, avec notamment l’apparition de bloom à cyanobactérie, semble mineur. Une attention particulière devra toutefois être portée sur l’évolution du silure à l’aval des gorges, dont la présence d’une population naturalisée et fonctionnelle est confirmée par des observations récentes sur le terrain.Ainsi, les recherches réalisées dans le projet « réseaux trophiques » ont révélé certains traits principaux de fonctionnement et de dysfonctionnement des écosystèmes aquatiques de la Sélune en présence des barrages et de leurs lacs. Cet état des lieux donne des éléments clés pour comprendre la restauration fonctionnelle de l’écosystème dans les années qui suivront la remise en continuité écologique par l’arasement des barrages

French national long-term monitoring program to assess earthworms’ response to the agricultural practices in farmlands

International audienc

Effets des arasements sur le fonctionnement des réseaux trophiques - Avancement des travaux 2015

Le projet «Réseaux Trophiques» («projet RT» par abréviation dans la suite du document) a l’ambition de considérer, dans un ensemble large, les différentes composantes des biocénoses aquatiques et rivulaires de la Sélune, des sources à l’estuaire. Sans focaliser sur un groupe taxonomique ou une communauté d’espèces en particulier, la démarche vise à étudier les interactions entre ces composantes, des microorganismes aux poissons, avec pour objectif principal de comprendre les relations trophiques («qui mange quoi»). Les interactions trophiques sous-­tendent en grande partie les équilibres (et les déséquilibres) que l’on peut observer au sein des écosystèmes. Décrivant le fonctionnement des écosystèmes, ce type d’approche sur les réseaux trophiques est souvent qualifiée de fonctionnelle. Dans le cas présent, le projet RT doit permettre de comprendre les équilibres trophiques actuels dans les écosystèmes aquatiques, des têtes de bassin versant à l’estuaire, puis de suivre les modifications engendrées par la restauration des continuités écologiques, et notamment les nouveaux équilibres qui s’installeront au sein des biocénoses aquatiques.Les recherches menées dans le projet RT apporteront des réponses aux questions génériques suivantes:-­ quelles conséquences ont les opérations de démantèlement de barrages sur les biocénoses aquatiques en place, leurs interactions et le fonctionnement des écosystèmes aquatiques, des têtes de bassin versant à l’estuaire ?- Comment l’écosystème rivière se restaure-­t-­il à l’emplacement précis d’un ancien lac de barrage ?- Quels sont les rôles de certaines espèces clés (notamment les poissons amphihalins et les espèces invasives) dans les nouveaux équilibres de l’écosystème cours d’eau reconnecté à l’océan

Effets des arasements sur le fonctionnement des réseaux trophiques - Avancement des travaux 2017

Le projet «Réseaux Trophiques» («projet RT» par abréviation dans la suite du document) a l’ambition de considérer, dans un ensemble large, les différentes composantes des biocénoses aquatiques et rivulaires de la Sélune, des sources à l’estuaire. Sans focaliser sur un groupe taxonomique ou une communauté d’espèces en particulier, la démarche vise à étudier les interactions entre ces composantes, des microorganismes aux poissons, avec pour objectif principal de comprendre les relations trophiques («qui mange quoi»). Les interactions trophiques sous-­tendent en grande partie les équilibres (et les déséquilibres) que l’on peut observer au sein des écosystèmes. Décrivant le fonctionnement des écosystèmes, ce type d’approche sur les réseaux trophiques est souvent qualifiée de fonctionnelle. Dans le cas présent, le projet RT doit permettre de comprendre les équilibres trophiques actuels dans les écosystèmes aquatiques, des têtes de bassin versant à l’estuaire, puis de suivre les modifications engendrées par la restauration des continuités écologiques, et notamment les nouveaux équilibres qui s’installeront au sein des biocénoses aquatiques.Les recherches menées dans le projet RT apporteront des réponses aux questions génériques suivantes:-­ quelles conséquences ont les opérations de démantèlement de barrages sur les biocénoses aquatiques en place, leurs interactions et le fonctionnement des écosystèmes aquatiques, des têtes de bassin versant à l’estuaire ?- Comment l’écosystème rivière se restaure-­t-­il à l’emplacement précis d’un ancien lac de barrage ?- Quels sont les rôles de certaines espèces clés (notamment les poissons amphihalins et les espèces invasives) dans les nouveaux équilibres de l’écosystème cours d’eau reconnecté à l’océan

Effets des arasements sur le fonctionnement des réseaux trophiques - Avancement des travaux 2015

Le projet «Réseaux Trophiques» («projet RT» par abréviation dans la suite du document) a l’ambition de considérer, dans un ensemble large, les différentes composantes des biocénoses aquatiques et rivulaires de la Sélune, des sources à l’estuaire. Sans focaliser sur un groupe taxonomique ou une communauté d’espèces en particulier, la démarche vise à étudier les interactions entre ces composantes, des microorganismes aux poissons, avec pour objectif principal de comprendre les relations trophiques («qui mange quoi»). Les interactions trophiques sous-­tendent en grande partie les équilibres (et les déséquilibres) que l’on peut observer au sein des écosystèmes. Décrivant le fonctionnement des écosystèmes, ce type d’approche sur les réseaux trophiques est souvent qualifiée de fonctionnelle. Dans le cas présent, le projet RT doit permettre de comprendre les équilibres trophiques actuels dans les écosystèmes aquatiques, des têtes de bassin versant à l’estuaire, puis de suivre les modifications engendrées par la restauration des continuités écologiques, et notamment les nouveaux équilibres qui s’installeront au sein des biocénoses aquatiques.Les recherches menées dans le projet RT apporteront des réponses aux questions génériques suivantes:-­ quelles conséquences ont les opérations de démantèlement de barrages sur les biocénoses aquatiques en place, leurs interactions et le fonctionnement des écosystèmes aquatiques, des têtes de bassin versant à l’estuaire ?- Comment l’écosystème rivière se restaure-­t-­il à l’emplacement précis d’un ancien lac de barrage ?- Quels sont les rôles de certaines espèces clés (notamment les poissons amphihalins et les espèces invasives) dans les nouveaux équilibres de l’écosystème cours d’eau reconnecté à l’océan

Effets des arasements sur le fonctionnement des réseaux trophiques - Avancement des travaux 2017

Le projet «Réseaux Trophiques» («projet RT» par abréviation dans la suite du document) a l’ambition de considérer, dans un ensemble large, les différentes composantes des biocénoses aquatiques et rivulaires de la Sélune, des sources à l’estuaire. Sans focaliser sur un groupe taxonomique ou une communauté d’espèces en particulier, la démarche vise à étudier les interactions entre ces composantes, des microorganismes aux poissons, avec pour objectif principal de comprendre les relations trophiques («qui mange quoi»). Les interactions trophiques sous-­tendent en grande partie les équilibres (et les déséquilibres) que l’on peut observer au sein des écosystèmes. Décrivant le fonctionnement des écosystèmes, ce type d’approche sur les réseaux trophiques est souvent qualifiée de fonctionnelle. Dans le cas présent, le projet RT doit permettre de comprendre les équilibres trophiques actuels dans les écosystèmes aquatiques, des têtes de bassin versant à l’estuaire, puis de suivre les modifications engendrées par la restauration des continuités écologiques, et notamment les nouveaux équilibres qui s’installeront au sein des biocénoses aquatiques.Les recherches menées dans le projet RT apporteront des réponses aux questions génériques suivantes:-­ quelles conséquences ont les opérations de démantèlement de barrages sur les biocénoses aquatiques en place, leurs interactions et le fonctionnement des écosystèmes aquatiques, des têtes de bassin versant à l’estuaire ?- Comment l’écosystème rivière se restaure-­t-­il à l’emplacement précis d’un ancien lac de barrage ?- Quels sont les rôles de certaines espèces clés (notamment les poissons amphihalins et les espèces invasives) dans les nouveaux équilibres de l’écosystème cours d’eau reconnecté à l’océan

Effects of large dams on the aquatic food web along a coastal stream with high sediment loads

The contribution of two basal energy sources – detrital organic matter and primary producers – as part of aquatic food webs varies typically along river continua. A host of barriers to river flow increase the water residence time and sediment and nutrient retention in reservoirs worldwide, and potentially alter the balance between detritus-based and algae-based energy pathways in the downstream food webs. We explored this issue on the Sélune River (Normandy, France), a small coastal stream that drains an agricultural catchment with high sediment runoff. Seasonal measurements of the following parameters were compared upstream and downstream of the reservoirs of two large dams (16 m and 36 m high): sediment fluxes, nutrient and chlorophyll a concentrations, algal communities in the epilithic biofilm (taxonomic composition, biomass and growth), and benthic invertebrate communities (abundance and trophic guild structure). As anticipated, annual sediment fluxes were much lower downstream of the reservoirs, where significant decreases in water turbidity, phosphate and silicate concentrations were recorded. A higher chlorophyll a concentration in water and a higher contribution of pelagic algae taxa to the photosynthetic biofilm suggested drifting and deposition of reservoir-borne phytoplankton downriver. Photosynthetic biofilm growth was higher downstream of the reservoirs in spring and fall, and so was the abundance of herbivores in the invertebrate community, notably scrapers and algae eaters. Energy pathways within riverine food webs were traced using stable isotope analyses of carbon (C) and nitrogen in the tissues of aquatic consumers (invertebrates and fish). Mixing models revealed a discontinuity in the origin of the C entering the food webs along the river continuum, confirming a greater contribution of algal C to aquatic consumers downstream of the reservoirs. These results illustrate mechanisms whereby large reservoirs can modulate C flow in food webs along a small coastal river with high sediment loads, and make it possible to anticipate the effects of dam removal on the future river ecosystem

Reliability of earthworm data from citizen science: Lessons from 8 years of a French National monitoring protocol.

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