Etude en microcosme des effets directs et indirects du changement global sur les écosystèmes aquatiques

Les écosystèmes aquatiques peu profonds peuvent exister à 2 états d’équilibre stables : un état dit d’eau claire, dans lequel les producteurs primaires sont dominés par les plantes aquatiques, et un état d’eau turbide dans lequel le phytoplancton domine. Ce dernier est associé à un fonctionnement dégradé de l’écosystème. L’ANR internationale CLIMSHIFT, dont le consortium inclus le Laboratoire écologie fonctionnelle et environnement, le LIEC et 3 laboratoires allemands, étudie le rôle des stress combinés associés au changement global dans la bascule d’un état stable vers un autre. Une première étude en microcosmes, réalisée à Toulouse, a comparé les réponses de communautés aquatiques simplifiées (producteurs primaires seuls, consommateurs primaires seuls ou producteurs primaires + consommateurs primaires) exposées à un réchauffement (+3°C) et/ou à un contaminant complexe mimant un lessiva agricole (herbicide, métal, insecticide, fongicide, azote). Les résultats ont été publiés dans la revue Water Research.

L’ajout du contaminant a augmenté la croissance du phytoplancton, et réduit celle des brouteurs même si la combinaison de stress n’a pas conduit à un changement d’état, et le réchauffement n’a eu que peu d’impact. De façon plus surprenante, les interactions biotiques (broutage, compétition) ont complètement inversé cet effet lorsque les deux niveaux trophiques coexistaient. Les effets indirects des stress ont été mis en évidence par une analyse en SEM (Structural Equation Modelling). Ces effets font notamment intervenir le phytobenthos, ce qui met en avant son rôle central, dans une interaction dans laquelle on a tendance à ne considérer que les plantes aquatiques et le phytoplancton. 

Cette première approche en microcosme a été suivie par une expérimentation à plus grande échelle, menée dans les mésocosmes aquatiques du réseau AQUACOSM à Munich, dont les résultats sont encore en cours d’exploitation.

Référence : Allen J., Gross E.M., Courcoul C., Bouletreau S., Compin A., Elger A., Ferriol J., Hilt S., Jassey V.E.J., Laviale M., Polst B.H., Schmitt-Jansen M., Stibor H., Vijayaraj V., Leflaive J. 2021. Disentangling the direct and indirect effects of agricultural runoff on freshwater ecosystems subject to global warming: A microcosm study. Water Research, 190, 116713.

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