Soutenance de thèse de Coralie JACQUEMIN

Les lacs de haute altitude sont des écosystèmes sentinelles, particulièrement sensibles aux changements climatiques et aux retombées atmosphériques de composés liés à l’activité humaine. Dans ces milieux, le phytoplancton occupe une place essentielle au sein des réseaux trophiques et joue un rôle fondamental pour leurs services écosystémiques. La prédiction des trajectoires phytoplanctoniques est un enjeu qui relève aussi bien du domaine de la recherche fondamentale que de la gestion des espaces naturels. Ce travail de thèse propose une meilleure compréhension des facteurs gouvernant la structure des communautés phytoplanctoniques en lac de haute altitude, et leur sensibilité aux changements globaux. En particulier, nous avons étudié l’influence des bassins versants sur la composition phytoplanctonique estivale de six lacs des Alpes françaises pendant deux ans, dans deux contextes de dépôts atmosphériques en nutriments. En parallèle, des expérimentations en conditions contrôlées ont permis d’évaluer la sensibilité de ces communautés à de futures variations de température et de disponibilité en nutriments attendues dans le cadre du changement climatique. Nos résultats montrent qu’une augmentation de taille de bassin versant peut induire une diversification fonctionnelle des communautés phytoplanctoniques liée aux stratégies d’exploitation des nutriments. Ils soulèvent notamment l’importance des bassins versants comme régulateurs de l’activité mixotrophe au sein des lacs exposés à de faibles dépôts atmosphériques en nutriments. La réponse fonctionnelle du phytoplancton est cohérente avec le fonctionnement des lacs (étude des isotopes de l’azote et du carbone, du zooplancton, du bacterioplancton et de la chimie de l’eau). La croissance des communautés phytoplanctoniques est principalement limitée par le phosphore, même si l’azote peut également devenir colimitant dans des lacs aux grands bassins versants exposés à de faibles dépôts en nutriments. L’augmentation de la température a une forte influence sur la composition phytoplanctonique, accentuée en cas de disponibilité accrue en nutriments. Les lacs exposés à de faibles dépôts en nutriments et colimités par l’azote semblent d’autant plus vulnérables au déclin des mixotrophes et au développement des cyanobactéries, tandis que les lacs exposés à de forts dépôts en nutriments semblent d’autant plus vulnérables au développement des chlorophytes. Or, le développement excessif de certaines espèces de cyanobactéries et de chlorophytes pourrait sur le long terme constituer une nuisance pour ces milieux. La limitation des intrants en nutriments par une gestion pastorale et récréative appropriée permettrait de limiter la vulnérabilité des lacs de la chaine alpine française aux changements globaux.

High altitude lakes are sentinel ecosystems, particularly sensitive to climate change and to the atmospheric deposition of anthropogenic compounds. Phytoplankton plays an important role in food webs and ecosystem services in these environments. Predicting phytoplankton trajectories is an issue that falls as much in the field of basic research as in the management of natural areas. This thesis provides a better understanding of the factors governing the structure of phytoplankton communities in high altitude lakes, and their sensitivity to global changes. We studied for two years the influence of catchment characteristics on the summer phytoplankton of 6 French alpine lakes, in two contexts of nutrient deposition regime. In parallel, experiments under controlled conditions allowed to assess the sensitivity of phytoplankton communities to changes in temperature and nutrient availability expected under climate change. Our results show that an increase in the size of catchments can lead to the functional diversification of phytoplankton communities related to nutrient exploitation strategies. In particular, catchments regulated the proportion of mixotroph phytoplankton in lakes exposed to low nutrient deposition regime. Phytoplankton growth was mainly limited by phosphorus, although nitrogen was also limiting in lakes with large catchments exposed to low nutrient deposition regime. Warming had a strong influence on the phytoplankton composition, enhanced in the case of increased availability of nutrients. Lakes exposed to low nutrient deposition regime and colimited by nitrogen were all the more vulnerable to the decline of mixotroph phytoplankton and to the development of cyanobacteria, while lakes exposed to high nutrient deposition regime appeared all the more vulnerable to the development of chlorophyte. In the long term, the excessive development of some species of cyanobacteria and chlorophyte could be a nuisance in high altitude lakes. Limiting nutrient supply in lakes through appropriate pastoral and recreational management would limit the vulnerability of French alpine lakes to global changes.