Ecole Doctorale

Sciences de l'Environnement

Spécialité

Sciences de l'environnement: Ecologie

Etablissement

Aix-Marseille Université

Mots Clés

Atténuation écologique,îles artificielles flottantes,Fluctuations artificielles du niveau d'eau,Retenue hydroélectrique,Macroinvertébrés,Ichtyofaune

Keywords

Ecological mitigation,Artificial floating islands,Water level fluctuations,Hydropower reservoir,Macroinvertebrates,Ichtyofauna

Titre de thèse

Evaluation de l’efficacité de zones littorales flottantes artificielles pour atténuer les effets du marnage sur la biodiversité lacustre.
Assessment of the efficiency of artificial floating littoral zones to mitigate the impacts of water level fluctuations on lake biodiversity.

Date

Mardi 14 Juin 2022 à 15:00

Adresse

Campus Universitaire de Saint-Jérôme 52 Av. Escadrille Normandie Niemen, 13013 Marseille Amphi Pont ou Rouard

Jury

Directeur de these M. Martin DAUFRESNE Institut National de Recherche pour l'Agriculture, l'Alimentation et l'Environnement
Examinateur Mme Evelyne FRANQUET Aix-Marseille Université / IMBE
Examinateur Mme Véronique GOURAUD EDF R&D
Examinateur M. James ARONSON Missouri Botanical Garden
CoDirecteur de these M. Jean-Marc BAUDOIN Office Français de la Biodiversité
Rapporteur M. Hervé CAPRA Institut National de Recherche pour l'Agriculture, l'Alimentation et l'Environnement
Rapporteur M. Philippe USSEGLIO-POLATERA Université de Lorraine

Résumé de la thèse

La construction de barrages dans le monde n’a cessé d’augmenter ces dernières années et les futurs projets de construction sont déjà en cours de planification. Leur édification et leur fonctionnement induisent de profondes modifications hydromorphologiques et conduisent notamment à l’altération des zones littorales, alors que la destruction des habitats est l’une des principales causes d’effondrement de la biodiversité aquatique. L’atténuation de ces pressions représente ainsi un enjeu socio-économique et environnemental majeur pour soutenir la biodiversité aquatique tout en conservant les usages de ces milieux. Ce travail de thèse vise à développer et à tester une solution innovante pour compenser les effets délétères du marnage artificiel des retenues sur la biodiversité lacustre. Trois prototypes de zones littorales flottantes artificielles ont été construits et installés en 2018 sur la retenue hydroélectrique de Serre-Ponçon (PACA, France). L’efficacité de ces structures a été évaluée en suivant leur utilisation par la macrofaune aquatique durant près de trois années et en la comparant aux communautés biologiques présentes dans les zones littorales « naturelles » de la retenue. La colonisation par les macroinvertébrés a été rapide et se caractérise par une abondance et une richesse plus forte dans les structures flottantes, grâce à l’environnement stable et complexe qu’elles fournissent. En revanche, les communautés de macroinvertébrés exposées aux fluctuations de niveau d’eau dans les zones littorales naturelles s’appauvrissent à mesure que les fluctuations augmentent. Enfin, l’assemblage taxonomique et fonctionnel dans les structures flottantes diffère fortement de celui des zones littorales naturelles. Concernant l’ichtyofaune, les différents habitats fonctionnels proposés par les structures flottantes ont été fréquentés par plusieurs espèces de poissons aussi bien à des stades juvéniles qu’adultes. La végétation aquatique des structures flottantes semble notamment créer des habitats de refuge-nurserie pour les larves de brochet. Toutefois, la composition spécifique et fonctionnelle des communautés piscicoles dans les structures flottantes ne présente actuellement que des différences légères avec les communautés de la zone littorale naturelle. L’ensemble de ces résultats mériteraient d’être confirmés par des suivis pendant plusieurs années supplémentaires, permettant d’intégrer le développement complet de la végétation aquatique et ses effets biogènes sur la faune, ainsi que la dynamique de colonisation des différents taxons. Enfin, ces travaux de thèse ont permis de poursuivre une réflexion sur l’optimisation des structures flottantes en termes d’architecture, de matériaux, d’efficacité écologique et de coût, aboutissant à la proposition d’un nouveau produit d’ingénierie écologique, potentiellement utilisable par les gestionnaires.

Thesis resume

Global dam construction has significantly increased during the last few years and future dam development projects are already planned. The construction and functioning of dams lead to major hydromorphological modifications and to the degradation of the littoral zones, while the loss of natural habitats is one of the main threats to the loss of aquatic biodiversity. The mitigation of these pressures represents a major socio-economic and environmental challenge to sustain aquatic biodiversity while preserving the uses of these environments. This PhD work aims to design and test an innovative solution to mitigate the deleterious effects of the water level fluctuations in reservoirs on biodiversity. Three prototypes of artificial floating littoral zones were designed and installed in 2018 on the Serre-Ponçon hydropower Reservoir (PACA, France). The efficiency of these structures was assessed by monitoring their use by aquatic macrofauna during almost three years and comparing it them to the biological communities found in the "natural" littoral zones of the reservoir. The macroinvertebrate colonisation was quick and characterised by higher abundance and richness in the floating structures, due to the stable and complex environment they provide. In contrast, the macroinvertebrate communities subject to water level fluctuations in natural littoral zones become impoverished as the fluctuations increase. In addition, the taxonomic and functional assemblages in the floating structures were very different from those in the littoral zones. In regards to the ichthyofauna, the functional habitats provided by the floating structures were used by several species of fish, both at juvenile and adult stages. In particular, the aquatic vegetation of the floating structures appears to offer refuge-nursery habitats for pike larvae. However, the specific and functional compositions of fish communities in the floating structures show slight differences from the communities in the natural littoral zone. The results of this study should be further validated over longer monitoring periods. This would allow the consideration of the full development of aquatic vegetation and its biogenic effects on the fauna, as well as the colonisation dynamics of the different taxa. This work enabled the optimisation of floating structures in terms of architecture, materials, ecological efficiency and cost, leading to the design of a new ecological engineering product, potentially usable by the stakeholders.