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LES BASES DE L'ETUDE HYDROBIOLOGIQUE
par Louis LECLERCQ et Bernadette MAQUET
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SOMMAIRE
INTRODUCTION
1. PHYSICO-CHIMIE DES EAU

1.1. Les communautés vivantes
1.2. Végétation aquatique

2. ALGUES AQUATIQUES
3. EXEMPLE D’ETUDE HYDROBIOLOGIQUE

4. LA FAUNE DES MILIEUX AQUATIQUES


4.1. Le zooplancton

4.2. Le microbenthos
4.3. Le macrobenthos
4.4. Les zones piscicoles

 

INTRODUCTION

Les ruisseaux constituent un biotope particulier où les relations entre les caractéristiques de l'eau et les organismes qui y vivent sont très étroites.

Dans un premier temps, nous étudierons les caractéristiques physico-chimiques de l'eau. Ensuite, nous examinerons les végétaux vivant sur les berges, sur les pierres (émergées et immergées) et dans l'eau.

 

1. PHYSICO-CHIMIE DES EAUX

L'eau de pluie, qui contient dans des proportions variables différents ions, tombe sur le sol. Une partie s'évapore, une autre ruisselle, le reste percole vers la nappe aquifère. Lors de ces transports, l'eau se charge en ions présents dans le substrat (dissolution).

Un facteur déterminant de la composition chimique de l'eau dans des conditions naturelles est donc la nature géologique des roches. C'est également la géologie qui détermine la topographie d'une vallée. Les roches résistantes s'érodant difficilement, la pente des rivières reste forte; ces cours d'eau sont torrentueux et leur lit est le plus souvent rocailleux. Par contre, lorsqu'elles traversent des roches plus tendres, les rivières sont proches de leur profil d'équilibre à cause de l'érosion intense; la pente et la vitesse du courant sont faibles et ces rivières présentent de nombreux méandres; cette situation favorise la formation de fonds sableux ou vaseux.

Dans les eaux naturelles, les ions positifs les plus abondants sont le calcium, le sodium, le potassium et le fer, et les ions négatifs, les sulfates, les chlorures, les bicarbonates et les carbonates.

D'autres éléments comme les métaux lourds (plomb, zinc, cuivre) sont présents à l'état de traces.

En cas de pollution, de nombreuses substances peuvent exister en quantité anormale (métaux lourds, phosphates, ammoniaque, nitrites, chlore, phénols, substances radioactives,…) et les dosages chimiques sont parfois très ardus.

Aux mesures chimiques s'ajoutent les mesures physiques de température et de conductivité, la mesure de l'acidité (pH) et la teneur en oxygène.

Le dosage des ions principaux permet de tracer des diagrammes ioniques qui représentent de façon concrète et directement comparable les différents types d'eau. La surface du diagramme est proportionnelle à la minéralisation globale de l'eau.

Fig. 1.: prélèvements d'octobre 1975 dans les sources du Bayehon (situation normale) à gauche et dans les sources du Tros-Marets (pollution par les sels de déneigement - principalement le chlorure de calcium) à droite.

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CONSTRUCTION D'UN DIAGRAMME IONIQUE

En traits continus: les axes de base.
En traits interrompus: les axes bissecteurs.

Une représentation simple de la composition chimique d'une eau est son diagramme ionique qui s'obtient de la façon suivante: on trace tout d'abord trois axes à 60° dont chaque extrémité correspond à un ion (le sodium et le potassium sont réunis sur un seul axe à cause de leur similitude). On reporte sur chacun des axes la concentration de l'élément correspondant. Pour être directement comparables, les concentrations sont exprimées en milliéquivalents/litre et non en milligramme/litre.

On calcule ensuite la moyenne de six concentrations et on reporte la valeur de cette moyenne sur trois axes bissecteurs des trois premiers. On joint finalement les douze points obtenus.

 

Elément

Transformation

en méq/l

Eau basique

eutrophe

Eau neutre

oligotrophe

Eau acide

dystrophe

PM

Coefficient

Mg/l

Méq/l

Mg/l

Méq/l

Mg/l

Méq/l

calcium

magnésium

sodium

potassium

40,1

24,3

23,0

39,1

2/40,1

2/24,3

1/23,0

1/39,1

0,04990

0,08226

0,04350

0,02557

114,2

6,1

9,4

2,3

5,70

0,50

0,41

0,06

4

2,2

2,2

0,1

0,20

0,18

0,10

0,00

2,4

1,1

2,4

0,3

0,12

0,09

0,10

0,01

6,67

0,48

0,32

sulfates

chlorures

alcalinité*

96,0

35,5

100,0

2/96,0

1/35,5

2/100,0

0,02083

0,02821

0,02000

31,7

24,9

260,0

0,66

0,70

5,20

6,5

4,5

8

0,14

0,13

0,16

16,7

5,3

0

0,35

0,15

0,00

6,56

0,43

0,50

*exprimée en mg/l de CaCO3

moyenne 2,21

moyenne 0,15

moyenne 0,14

conductivité

pH

530 m S/cm

8,1

57m S/cm

7,0

76m S/cm

3,9

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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1.1. Les communautés vivantes

A proximité des ruisseaux, et dans ceux-ci, vivent un grand nombre d'organismes végétaux (producteurs) et animaux (consommateurs) bien adaptés aux différents types d'eau décrits ci-dessus. L'étude des communautés vivantes aquatiques est extrêmement intéressante : les êtres vivants, en contact permanent avec l'eau, vont enregistrer toutes les variations de ce milieu, même une pollution passagère et donc fournir une estimation intégrée de l'état de la rivière, contrairement aux analyses chimiques qui ne donnent qu'une image instantanée de la qualité de l'eau.

1.2. Végétation aquatique

Plantes supérieures et bryophytes (voir page …).

Dans une première approche, l'examen de la végétation terrestre des berges des ruisseaux permet déjà de dire si le ruisseau appartient à un type particulier.

La présence d'un sol tourbeux colonisé par une végétation acidiphile - myrtille (Vaccinium myrtillus), airelle (Vaccinium vitis-idaea), jonc filiforme (Juncus filiforme), glycérie flottante (Glyceria fluitans), sphaignes, … - de part et d'autres du ruisseau augure d'une eau de type acide.

Par contre, des peuplements de baldingère (Phalaris arundinacea) et de reine des prés (Filipendula ulmaria) dans la plaine alluviale indiquent un ruisseau de type ardennais dont les eaux sont proches de la neutralité ou légèrement acides.

Enfin, si l’on trouve des espèces nettement calcicoles – lamier jaune (Lamium galeobdolon), violette des bois (Viola reichenbachiana), ail des ours (Allium ursinum),… - le ruisseau présente vraisemblablement des eaux de type calcaire.

La végétation aquatique vivant sur les pierres immergées et sur le fond est également caractéristique des différents types d’eau.

C’est ainsi que dans les eaux acides, il n’y a généralement pas de Phanérogames aquatiques; ce sont des Hépatiques (Scapania sp., Nardia sp., Pellia sp) qui y vivent.

Dans les eaux oligotrophes peu acides, les Phanérogames (ou Spermatophytes) aquatiques sont souvent diversifiés. Citons parmi les plus caractéristiques, le potamot à feuilles de renouée (Potamogeton polygonifolius), le myriophylle à feuilles alternes (Myriophyllum alternifolium) et la renoncule en pinceau (Ranunculus penicillatus); parmi les mouses, on trouve généralement Fontinalis antipyretica.

Dans les eaux calcaires, les espèces les mieux développées sont le potamot à feuilles crépues (Potamogeton crispus), le potamot à feuilles pectinées (Potamogeton pectinatus), le potamot à feuilles perfoliées (Potamogeton perfoliatus), le myriophylle en épi (Myriophyllum spicatum) et différentes espèces de mousses, Cinclidotus danabicus, Fissidens crassipes,…

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2. ALGUES AQUATIQUES

a. Ecologie

Les algues peuvent se répartir en deux groupes :

  • les algues vivant librement dans l’eau : elles forment le plancton végétal que l’on récolte à l’aide d’un filet à plancton à mailles très fines (10 microns);
  • les algues fixées sur les cailloux ou sur les plantes aquatiques et que l’on récolte par grattage: elles forment le périphyton. C’es algues sont filamenteuses ou forment des revêtements plus ou moins gélatineux sur les surfaces immergées.

Les récoltes d’algues doivent être observées immédiatement ou fixées au formol 10% (1 volume pour 9 volumes d’échantillon) pour une étude ultérieure.

Dans les eaux courantes, les algues planctoniques n’existent pratiquement pas. Le périphyton, bien développé, comprend les algues macroscopiques (visible à l’œil nu) et les algues microscopiques.

b. Classification des algues d’eau douce (voir tableau)

La classification des algues est basée en premier lieu sur la localisation de l’ADN (acide désoxyribonucléique, substance contenant l’information génétique). On distingue de cette façon:

  • les procaryotes qui ne présentent pas de noyau, l’ADN étant dispersé dans toute la cellule; les pigments sont également répartis dans le cytoplasme; ce sont les algues bleues;
  • les eucaryotes qui possèdent un noyau véritable entouré par une membrane nucléaire (toutes les autres algues).

Le deuxième critère utilisé pour la classification est la composition chimique des pigments et des substances de réserve (différents types d’amidon et des matières grasses). La mise en évidence de l’amidon se fait par le réactif iodo-ioduré (ou lugol): l’iode colore en rougeâtre, brun, bleu ou noir les différents types d’amidon. On distingue ainsi différents embranchements: les algues bleues, rouges, jaunes, brunes (rares en eau douce) et vertes.

La détermination des genres et espèces est basée sur des critères morphologiques et nécessite généralement un bon microscope: algues filamenteuses, algues isolées ou groupées en colonies, ornementation de la paroi,… Près de 14.000 espèces ont été déterminées jusqu’à présent dans les eaux douces.

Dans nos rivières, on trouvera principalement :

  • des algues bleues (du genre Oscillatoria);
  • des algues rouges (des genres Lemanea et Batrachospermum);
  • des algues jaunes à valves siliceuses finement ornementées (diatomées);
  • des algues vertes filamenteuses, coloniales ou unicellulaires, notamment les très belles desmidiées d’eau acide.

Classification des algues d’eau douce en fonction de leurs pigments
et de leurs types de réserves.

EMBRANCHEMENT

NOMBRE
D’
ESPECES

 

PIGMENTS

TYPE DE RESERVES

 

COLORATION IN VIVO

FORME DU THALLE

EXEMPLES TYPES

PARTICULARITES

PROCARYOTES (pas de vrai noyau)

 

ALGUES BLEUES ou CYANOPHYTES

 

1300

 

 

cphylle a

phycocyanine (bleu)

phycoérythrine (rouge)

 

 

Amylopectine + iode : brun acajou

 

 

bleu-vert (parfois rouge ou violette)

cellules libres

Gloeocapsa

 

 

 

 

colonies de filaments

Nostoc

 

 

Certaines espèces vivent sur le sol. Elles se gorgent d’eau après chaque pluie et forment les " crachats de lune ".

Filaments

Oscillatoria

 

L’extrémité de ces algues est animée d’un mouvement hélicoïdal caractéristique d’où leur nom.

Les algues bleues peuvent former des fleurs d’eau (= développement spectaculaire à la surface des lacs,…) dont certaines indiquent une pollution. Quelques espèces fixent l’azote de l’air et sont utilisées comme engrais. Des espèces aquatiques donnent aux carpes qui s’en nourrissent leur goût de vase caractéristique.

 

EUCARYOTES (un vrai noyau)

PYRRHOPHYTES

 

330

cphyle a et c

phycocyanine (bleu)

Phycoérythrine (rouge)

 

 

amidon + iode : bleu

 

 

Unicellulaire

sans thèque :

Cryptomonas


avec thèque :
Péridiniens

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Classification des algues d’eau douce en fonction de leurs pigments
et de leurs types de réserves (suite)

Le genre Ceratium porte de longues cornes dont la longueur varie avec la température de l’eau. Quand l’eau est chaude et donc plus fluide, les cornes s’allongent pour permettre à l’algue de flotter plus facilement.

 

RHODOPHYTES ou ALGUES ROUGES

 

180

 

 

 

cphylle a et d

phycocyanine (bleu)

phycoérythrine (rouge)

 

 

amidon floridéen + iode : acajou

 

 

espèces marines généralement rouges en eau douce vert-bleu, brun-olive, noire.

 

 

unicellulaire

 

Porphyridium

Certaines espèces affectionnent les vieux murs de plâtre humides et riches en déjections animales (notamment les murs d'urinoirs).

Thorea

 

 

Batrachospermum

 


Lemanea

C’est la plus grande algue rouge d’eau douce (plus d’un mètre de long parfois). On en trouve sur les berges de la Meuse belge.

Ces algues très gélatineuses ont l’aspect de ponte de Batraciens d’où leur nom.

 

Cphylle = chlorophylle

Iode = réactif iodo-ioduré ou Lugol (iode + iodure de potassium)

Ces algues sont caractérisées par leur aspect en tige de bambou.

Les Batrachospermum et Lemanea sont répandus dans de nombreux ruisseaux de haute Ardenne.

 

 

Classification des algues d’eau douce en fonction de leurs pigments et de leurs types de réserves (suite)

EMBRANCHEMENT

NOMBRE
D’
ESPECES

 

PIGMENTS

TYPE DE RESERVES

 

COLORATION IN VIVO

FORME DU THALLE

EXEMPLES TYPES

PARTICULARITES

CHRYSOPHYTES ou ALGUES JAUNES

 

3350

 

Cphille a et c

chrysolaminarine + iode : rien

 

 

 

 

 

Matières grasses

Unicellulaire, colonies filaments

Chrysophycées :

Hydrurus

Dinobryon

 

 

Xanthophycées : Vaucheria

Diatomées :


 

Cette algue est la plus grande des algues jaune d’eau douce (jusqu’à 30 cm) : elle est très rare en Belgique (une seule station en haute Ardenne); c’est d’ailleurs une espèce des régions montagneuses.

 

Cette algue est constituée d’un seul élément avec plusieurs noyaux (= siphon).

Ces algues présentent une logette de silice richement ornementée. Elles sont de bons indicateurs de la qualité de l’eau dans les études de pollution.

Elles ont formé des dépôts importants de " diatomite " (roches formées de diatomées fossiles) employée pour la stabilisation de la dynamite et comme abrasif.

PHEOPHYTES ou ALGUES BRUNES

(La plupart en mer) 6 en eau douce

Cphylle a et c

Laminarine + iode : rien

 

Filaments

Très rares en eau douce

 


Classification des algues d’eau douce en fonction de leurs pigments
et de leurs types de réserves (suite)

EUGLENOPHYTES

 

930

Cphylle a et b

Paramylon + iode : rien

 

Unicellulaire flagellé

Euglena : peuvent former des fleurs d’eau vertes ou rouges dans les lacs d’alpages. Beaucoup d’espèces vivent dans les milieux riches en matières organiques (mares à purin p. ex.) : ce sont alors des formes incolores qui vivent comme des animaux mais quand on les transfère dans un milieu pauvre et à la lumière, la chlorophylle apparaît .

 

ou ALGUES VERTES

 

 

7800

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

TOTAL : 13896

 

Cphylle a et b

 

Amidon + iode : bleu-noir

 

Vertes

 

Unicellulaires colonies

 

 

 

 

 

 

 

 

Filaments

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Unicellulaires ou filamenteux

 

Forme très complexe

Chlamydomonas

 

Scenedesmus Volvox


 

Cladophora

Spirogyra

Desmidiées au sens large

 

Chara

 

 

Enormes colonies (1,5 mm) de 500 à plusieurs milliers de cellules; des colonies filles se forment dans la colonie-mère.

 

Très fréquente en eau calcaire où elle forme de grosses masses vertes.

Ces algues sont particulièrement fréquentes dans les eaux acides de tourbière p. ex. dans nos fagnes. Elles sont très sensibles à la moindre pollution.

Ces algues vertes se présentent souvent sous forme d’un axe plus ou moins ramifié avec des verticilles de rameaux; elles sont souvent incrustées de calcaire et vivent dans les eaux calmes riches en calcium.

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3. EXEMPLE D’ETUDE HYDROBIOLOGIQUE

 

RIVIERE ACIDE DYSTROPHE

  1. PROFIL TRANSVERSAL
  2. Vm : Vaccinium myrtillus
    MC : Molinia caerulea
    NP : Narcissus pseudonarcissus

2. COMPOSITION PHYSICO-CHIMIQUE DE L’EAU
octobre 1977

 

Diagramme ionique


Minéralisation globale : 0,86 méq/l potassium (mg/l) K 0,4

ROER

température (°C)
pH (unité pH)
alcalinité (mg/l CaCO3) HCO3
conductivité (microsiemens/cm à 25°C)
calcium (mg/l) Ca
magnésium (mg/l) Mg
sodium (mg/l) Na
chlorures (mg/l) Cl
sulfates (mg/l) SO4
oxygène (% de saturation)
phosphates (ppb – P)

7,5
5,8
2,0
50,0
3,0
1,5
2,2
3,0
17,3
92,0
0,0

 

3. DETAIL DU PROFIL TRANSVERSAL ET ZONES DE VEGETATION

 

 

 

4. ROER : VEGETATION ALGALE

Batrachospermum
vagum

ALGUES ROUGES

 

RIVIERE NEUTRE OLIGOTROPHE

  1. PROFIL TRANSVERSAL
  2.  


    2. COMPOSITION PHYSICO-CHIMIQUE DE L’EAU
    octobre 1977

     

    PETITE-ROER Diagramme ionique

    Minéralisation globale : 1,48 méq/l
    7,9
    7,3
    13,0
    79,0
    6,4
    2,4
    3,8
    1,3
    6,5
    15,2 92,0
    0,0

    température (°C)
    pH (unité pH)
    alcalinité (mg/l CaCO3) HCO3
    conductivité (microsiemens/cm à 25°C)
    calcium (mg/l) Ca
    magnésium (mg/l) Mg
    sodium (mg/l) Na
    potassium (mg/l) K
    chlorures (mg/l) Cl
    sulfates (mg/l) SO4
    oxygène (% de saturation)
    phosphates (ppb – P)


    3. DETAIL DU PROFIL TRANSVERSAL ET ZONATION DE LA VEGETATION

 

 

 

PETITE ROER : VEGETATION ALGALE

 

RIVIERE ACIDE DYSTROPHE

PAS DE PHANEROGAMES AQUATIQUES

Végétation aquatique et subaquatique (bryophytes)

 

 

 

 

 

 

RIVIERE NEUTRE OLIGOTROPHE

Végétation aquatique et subaquatique (bryophytes et Phanérogames

 

.

 

 

 

 

Taxons des eaux naturelles de type FAGNARD 93,9%
(taxons d'indice de pollusensibilité = 5)

.

ALGUES JAUNES SILICIEUSES ou DIATOMEES Octobre 1977

 

 

 

 

 

ALGUES JAUNES NON SILICEUSES

 

Vaucheria sp.

 

 

 

 

 

Taxons des eaux naturelles de type Fagnard (taxons d'indice de pollusensibilité = 5) 1,1%

Taxons des eaux naturelles de types
ardennais (indice = 5) 5,2%

 

 

 

.

Taxons des eaux naturelles de type ardennais (indice = 5) 62,5 %

 

 

 

 

 

 

Algues jaunes silicieuses ou diatomées

Octobre 1977

Taxons des eaux peu polluées 0,3% (indice = 4)

Taxons des eaux moyennement polluées (indice = 3 et 2) 0,1%

Taxons des eaux très polluées (indice = 1) 0,1%

 

 

  Autres taxons 0,4%

 

 

Taxons des eaux peu polluées 21,4% (indice = 4)

 

 

 

 

Taxons des eaux moyennement polluées (indice = 3 et 2) 6,4%

 

 

 

 

Autres taxons 7,6%

Taxons des eaux très polluées (indice = 1) 1,0%

 

4. LA FAUNE DES MILIEUX AQUATIQUES

4.1. Le zooplancton

C’est l’ensemble des animaux qui vivent en suspension dans l’eau. En eau douce, il est dominé par trois groupes: les rotifères, les crustacés cladocères et les crustacés copépodes. On y trouve, en outre, de nombreux protozoaires, des gastérotriches et des stades immatures de développement d’insectes.

4.1.1. Les protozoaires

Ces animaux unicellulaires, de taille microscopique, sont essentiellement marins mais beaucoup d’espèces vivent aussi en eau douce. Ils son obligatoirement liés au milieu aquatique lors de leur vie active (eau libre ou plasma), ne résistant pas à l’effet dessicateur de l’air atmosphérique. Par contre, les stades de repos, enfermés dans une gangue protectrice, peuvent y résister.

Ils sont répartis en 4 classes :

  • les flagellés, caractérisés par la présence, à la partie antérieure, d’un flagelle mobile qui sert à la locomotion;

  • les rhizopodes dont la membrane cellulaire peut se déformer en pseudopodes utilisés pour la locomotion et la nutrition;
  • les ciliés, caractérisés par la présence de nombreux cils locomoteurs sur le pourtour cellulaire;
  • les sporozoaires, tous parasites internes, jamais à l’état libre.

 

 

Flagellés

Rhizopodes

Ciliés

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4.1.2. Les gastérotriches

 


Ces animaux, microscopiques mais pluricellulaires, ont un corps allongé et aplati, différencié en une tête et un tronc terminé par une extrémité bifide. Le corps, couvert d’une mince cuticule, présente des écailles, des soies ou des épines. Ils se nourrissent de bactéries, de protozoaires, de diatomées et de détritus de nature diverse.

 

4.1.3. Les rotifères

 


Ils sont microscopiques et pluricellulaires, mais les plus grands individus atteignent quand même 2 mm. Malgré leur taille réduite, leur structure est assez complexe. La plupart sont omnivores et filtrent, grâce à une couronne ciliée, les détritus organiques en suspension dans l’eau. Une centaine d’espèces sont pélagiques * et constituent une part importante du plancton lacustre. La majorité sont cependant benthiques et se déplacent activement sur le fond à la recherche de leur nourriture. Il existe aussi des espèces sessiles * qui vivent fixées au substrat.

 

4.1.4. Les crustacés cladocères

Les cladocères (daphnies) sont des crustacés de petite taille (moins de 1 mm) présentant des antennes bien développées, dont la secondaire paire sert d’organe de locomotion (progression par bonds). La meilleure caractéristique de ces "puces d’eau" est que la majeure partie du corps est enfermée dans une carapace s’ouvrant ventralement comme une veste. La plupart des cladocères sont filtreurs; certains, disposant de pattes préhensiles, peuvent attraper des détritus dérivants; d’autres enfin sont prédateurs. *

 

 

4.1.5 Les crustacés copépodes

Les copépodes (Cyclops), très communs en eaux dormantes, sont de petits crustacés (moins de 5 mm) qui présentent l’aspect général caractéristique de cet embranchement: corps segmentée, 2 paires d’antennes sur la tête, un grand nombre de paires de pattes pour la locomotion et la nutrition. La plupart présentent un seul œil médian à la partie antérieure de la tête. Certains sont filtreurs, d’autres sont racleurs de substrat ou carnivores.

 

4.1.6 Les crustacés ostracodes

Les ostracodes sont de petits crustacés (environ 1,5 mm) dont le corps est enfermé dans une véritable coquille formée de deux valves. Quand l’animal est dérangé, il se replie complètement dans sa loge. Quand il nage, sa coquille s’ouvre légèrement pour laisser passer deux paires d’antennes et une paire de pattes locomotrices. Les yeux noirs sont souvent fusionnés en une seule tache apparaissant à la partie dorsale de l’animal.

 

 

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4. 2 . Le microbenthos

Le microbenthos comprend les spongiaires, les hydrozoaires, les nématodes et les acariens. En outre, certains rotifères et protozoaires fixés lui sont reliés.

4.2.1. Les spongiaires

         


Presque toutes les éponges sont marines mais quelques espèces vivent en eau douce à courant lent (lacs, grandes rivières, canaux). Elles se présentent comme des croûtes brunes ou verdâtres sur la surface des pierres et des plantes aquatiques. Elles vivent souvent en symbiose * avec des algues chlorophylliennes qui leur confèrent une teinte verte.

         

4.2.2. Les hydrozoaires

Ils appartiennent à un phylum * dont presque tous les représentants sont marins (méduses, coraux, anémones de mer). Quelques genres seulement vivent en eau douce, notamment les hydres qui se présentent sous forme d’un sac dont une extrémité est fixée au substrat et l’autre s’ouvre comme une bouche au centre d’un bouquet de tentacules. Leur couleur verte ou jaune est due à la présence d’algues vertes (zoochlorelles) qui vivent en symbiose avec elles, en profitant des nitrates des particules alimentaires et en fournissant de l’oxygène par le processus de photosynthèse. Ces organismes souvent fixés sont capables de déplacement par arpentage ou en rampant sur leur ventouse.

         

4.2.3. Les nématodes

 

Ils comprennent un grand nombre de vers ronds, à corps cylindrique, en fuseau, fin comme un fil. Ils ne montrent aucune trace de segmentation. Le corps est délimité par une cuticule élastique. Souvent de petite taille, ils sont difficilement observables. Par ailleurs, de nombreuses espèces sont parasites au moins à une étape de leur cycle de vie.

 

4.2.4. Les hydracariens

 

Ils appartiennent à la classe des arachnides qui comprend, en outre, les araignées, les scorpions et les tiques. Seuls les acariens sont bien représentés dans le milieu aquatique. Leur corps est de petite taille (environ 2 mm), ovale ou arrondi, souvent très coloré, fait d’une seule pièce (thorax * et abdomen * soudés), avec 4 paires de pattes et une paire de palpes. *

 

4.3. Le macrobenthos

Nous nous intéresserons, ici, aux invertébrés dont la taille, au dernier stade de développement, est supérieure à 3 mm et qui vivent dans les couches supérieures du sédiment. Les organismes que l’on y trouve appartiennent à de nombreux embranchements.

Contrairement aux groupes étudiés jusqu’ici, ces invertébrés benthiques * ne passent pas obligatoirement l’ensemble de leur cycle de vie dans l’eau. En effet, chez de nombreux ordres d’insectes, la période de croissance larvaire est exclusivement aquatique mais il est fréquent que la période imaginale (adulte) soit aérienne. Celle-ci peut ne durer que quelques jours, le temps que la reproduction ait eu lieu.

Néanmoins, des représentants d’autres groupes (vers turbellariés, mollusques gastéropodes et bivalves, oligochètes et sangsues, crustacés, insectes hémiptères et coléoptères) sont inféodés toute leur vie au milieu aquatique.

En raison de la diversité des embranchements en présence dans le macrobenthos, nous avons établi une clé de détermination qui permettra de classer aisément les invertébrés récoltés.

Nous allons passer en revue les différents groupes définis, en nous limitant toutefois aux groupes les plus fréquemment capturés en eau douce.

 

4.3.1. Les plathelminthes turbellariés (vers plats ou planaires)

         

Si la plupart des espèces sont parasites, quelques planaires vivent cependant dans les eaux douces, courantes ou dormantes. Elles se caractérisent par l’absence de pièces chitinisées, * de coquille et de segmentation. Leur détermination est plus aisée sur le matériel vivant. L’ensemble du cycle de vie se fait dans l’eau. On rencontre généralement 3 familles comptant environ 13 espèces, toutes carnivores.

         

4.3.2. Les hirudinées (sangsues)

         

Ce sont des vers segmentés dépourvus de soies * et dont les deux extrémités se terminent par des ventouses. Elles vivent en eaux douces, courantes ou stagnantes et effectuent tout leur cycle de vie dans l’eau sauf chez quelques espèces pour lesquelles la ponte se fait dans la terre. Elles sont prédatrices ou se nourrissent du sang des mammifères. On distingue 4 familles et une douzaine d’espèces.

         

4.3.3.Les oligochètes

Les oligochètes sont des vers segmentés dont chaque segment porte 2 paires de faisceaux de soies rigides visibles seulement au microscope. Ils sont assez proches de notre lombric ou " ver de terre " et ils passent toute leur vie dans l’eau. Certains d’entre eux construisent des tubes, d’autres fouillent le sédiment. La plupart sont détritivores. On reconnaît 5 familles, notamment sur base du nombre et de la forme des soies.

         

4.3.4.Les mollusques

         

Les mollusques d’eau douce se différencient des autres invertébrés benthiques par la présence d’une coquille calcaire externe qui peut être articulée en deux parties (bivalves) ou n’être constituée que d’une seule valve (gastéropodes). Pour les deux classes, la totalité du cycle de vie a lieu dans l’eau.

Les bivalves comprennent de nombreuses espèces de moules d’eau douce (anodonte, Unio, moule perlière, dreissène) et aussi d’autres petits coquillages (Pisidium, Sphaerium). Ils affectionnent plus particulièrement les dépôts boueux des zones de moindre courant.

Les gastéropodes sont communs en eaux vives et dormantes. La coquille présente une forme adaptée au type de milieu où vit l’animal. Sur substrat meuble, elle sera composée d’une large spirale pour augmenter la surface d’appui sur le sédiment (limnée, planorbe). En eau courante, la sole par laquelle l’animal s’accroche au substrat augmente et la coquille, en forme de bonnet phrygien, s’aplatit pour offrir moins de prise au courant (Ancylus).

4.3.5. Les insectes

 

a) les hémiptères hétéroptères ou "punaises d’eau".

     

Les punaises aquatiques passent leurs stades larvaires et adulte dans l’eau. Elles sont reconnaissables par la modification de leurs pièces buccales en un rostre piqueur.

Plus communes dans les eaux stagnantes, à la surface ou en pleine eau, on les rencontre aussi dans les eaux courantes.

On distingue 5 familles d’hétéroptères à antennes bien visibles (géocorises) vivant surtout à la surface de l’eau et 6 familles d’hétéroptères à antennes réduites, essentiellement aquatiques.

     

b) les odonates ou libellules et demoiselles

     

Les odonates sont plus fréquentes en eau dormante ou faiblement courante. Elles ont leurs stades larvaires et nymphaux * aquatiques. La tête de la larve est trapue, avec des yeux composés et de courtes antennes; elle est accolée au thorax portant deux paires de fourreaux alaires (ébauches d’ailes). Le caractère distinctif le plus marquant est la transformation de la lèvre supérieure en un masque préhensile replié sous la tête au repos.

On distingue deux groupes: les zygoptères (demoiselles) et les anisoptères (libellules). Les larves de demoiselles sont généralement sveltes et l’extrémité de l’abdomen porte 3 grandes lames foliacées; ce groupe comprend 3 familles et environ 21 espèces. Les larves de libellules sont plus robustes et ont, à l’extrémité abdominale, 5 courtes pointes. Elles comptent 4 familles et 29 espèces.

Les larves d’odonates sont carnivores et chassent les proies vivantes. La vie larvaire dure environ 2 ans et la vie imaginale quelques mois.

     

c) les éphéméroptères ou "mouches de mai"

Quelques espèces seulement vivent en eau stagnante, la grande majorité préférant les eaux courantes.

Les éphémères ont les stades larvaires et nymphaux aquatiques. Les larves portent des ébauches d’ailes et 3 fins filaments ou cerques à l’extrémité de l’abdomen.

Leur corps, de forme variable, est adapté au milieu de vie. Dans les eaux courantes, les larves rhéophiles * vivent très souvent sous les pierres et leurs corps, y compris la tête, présente un aplatissement dorso-ventral marqué; leurs yeux sont reportés sur le dos; les lames respiratoires (branchies) * sont disposées latéralement par rapport à l’abdomen et peuvent même être transformées en ventouses (Ecdyonuridés, 14 espèces).

Dans les eaux calmes, les larves fouisseuses de sédiments ont des pattes antérieures aplaties en forme de pelle et leurs branchies plumeuses sont reportées dorsalement sur l’abdomen (Ephemeridés, 3 espèces).

Les larves rampantes, au corps trapu, sont couvertes de poils raides qui emprisonnent des particules de boue et de détritus qui leur assurent un camouflage efficace (Ephemerellidés, 3 espèces; Caenidés, 3 espèces; Leptophlébiidés, 9 espèces).

En pleine eau, vive ou dormante, les larves nageuses se reconnaissent par un corps élancé, fusiforme, porteur de longs cerques ciliés (Baetidés, 21 espèces; Siphlonuridés, 3 espèces).

Les larves sont essentiellement détritivores ou algivores. La vie larvaire peut durer quelques mois ou plusieurs années, selon les espèces. La vie imaginale est toujours brève (quelques jours) d’où leur nom.

     

d) les plécoptères ou "perles"

Les plécoptères sont principalement liés aux eaux courantes fraîches et bien oxygénées durant leur vie larvaire et nymphale.

Leur corps est assez semblable à celui des éphémères rampantes mais s’en distingue par la présence de 2 filaments caudaux seulement, l’absence de branchies abdominales et la longueur des antennes que porte la tête.

On distingue deux groupes de plécoptères

  • les setipalpia ou grands plécoptères carnivores: la lèvre supérieure est 2 fois plus large que longue, les palpes maxillaires (antennes sensorielles situées sur une paire de mâchoires) sont formés de segments de longueur décroissante de la base à l’extrémité et les tarses (derniers articles des pattes) sont formés de 2 petits articles et d’un troisième plus long (3 familles, 16 espèces);
  • les filipalpia ou plécoptères de plus petite taille, végétariens ou microphages: la lèvre supérieure est au plus 2 fois plus large que longue, le dernier segment des palpes maxillaires est plus long et les tarses sont différents (4 familles, 35 espèces).

 

e) les trichoptères ou "phryganes"

Les larves et les nymphes de trichoptères sont toutes aquatiques (sauf 1 espèce) et abondent dans les eaux vives ou dormantes. Elles ne présentent pas d’ébauches d’ailes ni de fausses pattes abdominales et elles portent 2 crochets à leur extrémité abdominale.

On reconnaît deux types de larves :

  • les larves libres ou vivant dans des filets tissés dirigés face au courant et servant de pièges aux animaux, végétaux et détritus dérivants; les crochets anaux de l’extrémité de l’abdomen sont portés par de petites expansions digitiformes ou pygopodes * (6 familles, 45 espèces);
  • les larves à fourreau (cassets ou porte-bois) construit en matériaux divers (soie, graviers, sable, détritus végétaux); ces larves, plongées dans un liquide fixateur (formaldéhyde) quittent leur fourreau; certains caractères permettent de les différencier des larves libres: les crochets anaux sont disposés latéralement à l’extrémité abdominale et non plus portés par des pygopodes et le premier segment abdominal porte souvent, latéralement ou dorsalement, de petits mamelons qui peuvent se dilater pour maintenir la larve en place dans le fourreau ou se contracter pour lui permettre d’en sortir lorsqu’il devient trop petit (12 familles, 104 espèces).

Les larves se nourrissent soit de petits débris végétaux, de morceaux de feuilles ou d’écorce, soit d’autres organismes benthiques.

 

f) les névroptères planipennes et mégaloptères

     

Les névroptères ont des larves aquatiques, la nymphose se faisant souvent hors de l’eau. Les larves ne portent pas d’ébauches d’ailes ni de fausses pattes abdominales. L’appareil buccal est de type suceur, transformé en sabre chez les planipennes et broyeur chez les mégaloptères. Ceux-ci ont à leur extrémité abdominale un long filament cilié.

Les planipennes comprennent 2 familles: les Sisyridés qui vivent dans les colonies d'éponges et les Osmylidés dont les larves sont semi-aquatiques et n'entrent dans l'eau que pour se nourrir.

Les mégaloptères appartiennent à une famille, les Sialidés, qui vivent dans des galeries creusés dans la vase.

g) les coléoptères


Chez les coléoptères, les larves et quelquefois les adultes sont aquatiques. Les nymphes sont toujours terrestres et souvent ripicoles. *

Les larves revêtent des formes très différentes selon les familles et les genres. Il est donc très difficile de donner un critère d’identification. C’est souvent en procédant par élimination des larves des autres ordres d’insectes que l’on peut déterminer les coléoptères.

Les adultes sont, par contre, facilement identifiables grâce à leurs ailes antérieures entièrement chitinisées (élytres) et à leurs pièces buccales broyeuses.

 

L’ordre des coléoptères comprend deux grands groupes :

  • les adéphages dont les adultes possèdent 3 paires de palpes apparents et les larves, des pattes à 5 segments; ce sous-ordre compte 4 familles qui vivent essentiellement en eaux calmes mais certaines espèces affectionnent les eaux courantes ; les larves, en injectant dans le corps de la proie des sucs digestifs, procèdent à une digestion extérieure;
  • les polyphares dont les adultes possèdent 2 paires de palpes et les larves, des pattes à 4 articles; ce sous-ordre compte de nombreuses familles, tant en eaux vives qu’en eaux dormantes.

 

h) les diptères (mouches, moustiques, cousins)

Les larves de diptères se distinguent de celles de tous les autres ordres d’insectes par l’absence de pattes thoraciques articulées; elles se différencient des autres groupes du macrobenthos par la présence de bourrelets proéminents (fausse pattes).

On rencontre, en milieu aquatique essentiellement les larves et les nymphes de quelques familles.

Cet ordre se sépare en deux sous-ordres:

  • les nématocères ont une tête bien individualisée, parfois rétractile dans le thorax; la famille la mieux représentée est sans doute celle des Chironomidés qui colonisent tous les types de milieux; ce sous-ordre compte 11 familles et environ 130 genres;
  • les brachycères ont une tête rarement sclérifiée, souvent rétractée dans le thorax; il existe 9 familles aquatiques et environ 85 genres.

4.3.6. Les crustacés malacostracés

Les crustacés malacostracés se différencient des autres macroinvertébrés benthiques par la présence de très nombreuses pattes articulées. Ils passent leur cycle de vie complet dans l’eau. On distingue 3 ordres:

  • les amphipodes et les isopodes qui ont 7 paires de pattes et dont la tête porte des yeux sessiles: les premiers (gammares) sont aplatis transversalement et les branchies sont abdominales; les seconds (aselles) sont aplatis dorso-ventralement et ont des branchies thoraciques;
  • les décapodes (écrevisses) qui ont 5 paires de pattes et dont la tête porte des yeux pédonculés; le corps est cylindrique et le thorax et la tête sont enchâssés dans une carapace sous laquelle sont situées les branchies.

 

ANNEXE: Clé de détermination des principaux invertébrés benthiques (insectes principalement à l’état larvaire).

  • Animaux dépourvus de pattes articulées ou de bourrelets proéminents faisant office de pattes (= fausses pattes) 1

  • Animaux pourvus de pattes articulées ou de fausses pattes
    ARTHROPODES

    • Plus de 3 paires de pattes (acariens et crustacés malacostracés tableau 2)

    • 3 paires de pattes ou des bourrelets (insectes tableau 3)

 

1. NON INSECTES

- corps possédant une coquille calcaire ..........................................MOLLUSQUES

* coquille formée d’une seule valve .............................................GASTEROPODES

* coquille formée de deux valves ...........................................................BIVALVES

- corps dépourvu de coquille

* corps aplati, inférieur à 4 cm, sans trace de segmentation

.....................................................................PLATHELMINTHES TURBELLARIES

* corps de section plus ou moins arrondie, avec une segmentation nette

++ présence d’une ventouse antérieure et postérieure .........................HIRUDINEES

++ absence de ventouse mais présence de soies (visibles au microscope) ...................................................................................................OLIGOCHETES

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2. ACARIENS CRUSTACES MALACOSTRACES

- présence de plus de 3 paires de pattes articulées

* 4 paires de pattes articulées ....................................................................ACARIENS

* plus de 4 paires de pattes articulées .......................CRUSTACES MALACOSTRACES

++ yeux pédoncules .............................................................................DECAPODES

++ yeux sessiles

° corps aplati latéralement, 4 paires de pattes dirigées vers l’avant et 3 vers l’arrière ...........................................................................................................AMPHIPODES

° corps aplati dorso-ventralement, 7 paires de pattes disposées latéralement
.............................................................................................................. ISOPODES

 

3. INSECTES

- absence de pattes articulés, uniquement des fausses pattes, stades larvaires ...............................................................................................INSECTES DIPTERES

- présence de trois paires de pattes articulées ...............................AUTRES INSECTES

* insectes munis d’ailes ou d’élytres, articulées au thorax, d’yeux à facettes et d’organes génitaux fonctionnels ..................................................................................ADULTES

++ pièces buccales soudées pour former un rostre piqueur souvent rabattu en arrière entre les pattes ; ailes antérieures cornées à la base
.............................................................................. HEMIPTERES HETEROPTERES

++ pièces buccales broyeuse, ailes antérieures cornées, rabattues sur l’abdomen qu’elles cachent entièrement ou presque ...........................................COLEOPTERES

* insectes présentant seulement des ébauches d’ailes, yeux à facettes
.................................................................................... LARVES HEMIMETABOLES

++pièces buccales constituant un rostre piqueur dirigé vers le bas ou recourbé en arrière ...............................................................................HEMIPTERES HETEROPTERES

++ pièces buccales broyeuses, ne constituant jamais un rostre piqueur

° lèvre inférieure modifiée en un masque articulé, replié sous la tête et qui peut être projeté en avant pour la capture des proies  ..............................................ODONATES

° lèvre inférieure normale

== abdomen terminé par 2 ou 3 longs filaments ( = cerques), antenne filiforme plus courtes que la tête et le thorax réunis, branchies abdominales .....EPHEMEROPTERES

== abdomen terminé par 2 filaments, antennes filiformes plus longues que la tête et le thorax réunis, branchies thoraciques et anales ...................................PLECOPTERES

* insectes ne présentant pas d’ébauches d’ailes, tâches oculaires sans facettes ...................................................................................LARVES HOLOMETABOLES

++ outre des pattes thoraciques, présence de fausses pattes en forme de ventouses, terminées par un anneau de crochets et situées sous l’abdomen .......LEPIDOPTERES

++ pas de fausses pattes abdominales

° tête et au moins un des segments thoraciques sclérifiés, * abdomen mou terminé par une paire de crochets ....................................................................TRICHOPTERES

° insectes ne présentant pas ces caractères

== pièces buccales en forme de sabre creusé par un canal de succion dépassant fort la tête en avant ....................................................................................PLANIPENNES

== pièces buccales de type broyeur

/// corps allongé portant de chaque coté de l’abdomen de longs filaments et se terminant par un filament cilié .......................................................................MEGALOPTERES

/// larve ne présentant pas ces caractères .........................................COLEOPTERES

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4.4 LES ZONES PISCICOLES

Un cours d’eau descendant de la montagne à la mer présente une série de zones auxquelles correspond un type de poisson. Cette classification proposée par HUET (voir graphique) prend comme critères principaux la largeur du cours d’eau et la vitesse du courant ou la pente.

 


Diagramme de Huet indiquant les zones piscicoles en fonction de la largeur et de la pente des rivières

 

Quatre zones sont ainsi définies et se répartissent en eaux salmonicoles et cyprinicoles. Ces eaux ont des caractéristiques physico-chimiques différentes ce dont tient compte la législation européenne dans sa définition des normes de qualité (voir tableau).

REGION SALMONICOLE

1. ZONE A TRUITE

  • 4 mètres de largeur au maximum
  • courant rapide (200 à 75 cm/sec)
  • déclivité importante (9/1000)
  • eaux toujours froides (5 à 10° C)
  • bonne oxygénation (9,5 à 1,4 mgO2/l à 20° C)
  • fond rocheux, pierreux, caillouteux
  • faune: larves d’insectes capables de se fixer aux pierres
  • présence de poissons tels que la truite fario, le goujon, le vairon, le chabot, la loche franche et la lamproie de rivière.

Région salmonicole


Zone à Truite

Zone à Ombre

 

 

 

Chevaine

Hotu

Goujon

 

 

Vairon

 

Chabot

 

Loche franche

 

Région cyprinicole


Zone à Barbeau

 

 

 

Zone à Brême

 

Gardon

Rotengle

Carpe

 
   

Perche

   

Tanche

 

 

 

 

 

Brochet

Ablette

Anguille

Grémille

Sandre

 

 

 

 

 

Loche de rivière

Les principales espèces des différentes zones piscicoles d’Europe occidentale.

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2. ZONE A OMBRE

  • largeur de 15 m au maximum
  • alternance de zones à courant rapide et à courant lent (75 à 70 cm/sec)
  • pente de 4,5/1000
  • température un peu plus élevée (8 à 14° C)
  • teneur en oxygène importante (7,5 à 8,5 mg – O2/l à 20° C)
  • fond composé de matériaux moins gros, cailloutis, gravier
  • plus grande variété au niveau de la faune et de la flore
  • présence de poissons tels que l’ombre, la truite, le chevaine, le hotu, le brochet, le goujon, l’ablette.

REGION CYPRINICOLE

3. ZONE A BARBEAU

  • largeur de 40 m au maximum
  • courant modéré (25 cm/sec)
  • déclivité faible (1/1000)
  • températures plus élevées (supérieures à 20°C en été)
  • eaux moins bien oxygénées (6 à 6,5 mg – O2/l)
  • fond mou et sablonneux
  • faune et flore riches
  • présence de poissons tels que le barbeau, la vandoise, le gardon, le brochet, la carpe, le rotengle, la perche

4. ZONE A BREME

  • largeur supérieure à 40 m
  • courant lent (moins de 25 cm/sec)
  • pente quasi inexistante (0,15/1000)
  • températures élevées (30° C en été)
  • très faible oxygénation (moins de 6 mg-O2/l)
  • fond stable (limon, argile) avec une abondante végétation
  • faune très riche
  • présence de la brème, la tanche, la carpe, le sandre, l’anguille, la perche, le brochet.

 

Paramètres

Région salmonicole

Région cyprinicole

Notes particulières

Température

I

augmentation maximale de 1,5° avec un max absolu de 21,5°

augmentation maximale de 3° avec un max absolu de 28°

10° en période de reproduction

 

oxygène en mg/l

G

I

50% des mesures ³ 9

50% des mesures ³ 9

50% des mesures ³ 8

50 % des mesures ³ 7

100% des mesures

³ 7 (salmonicoles) et

³ 5 (cyprinicoles) si moins d’1 prél./mois

PH

I

de 6 à 9

de 6 à 9

MES mg/l

G

£ 25

£ 25

DBO5 mg02/l

G

£ 3

£ 6

Ptot m g-P /l

G

£ 65

£ 135

NO2 m g-N/l

G

£ 3

£ 9

Phénols

I

examen gustatif

examen gustatif

Hydrocarbures

examen gustatif

examen gustatif

Ces composés ne doivent pas être présents à des concentrations telles qu’elles altèrent la saveur du poisson. Les hydrocarbures ne peuvent pas former un film visible à la surface de l’eau ni provoquer d’effets nocifs chez les poissons.

ammoniaque

mg-NH3/l

G

I

£ 0,005

£ 0,025

£ 0,005

£ 0,025

ammonium

mg-N/l

G

I

£ 0,03

< 0,8

£ 0,16

< 0,8

dérogation possible si t° des eaux basses

chlore résiduel

mg-HOCl/l

I

£ 0,005

£ 0,005

zinc mg/l

I

£ 0,3

£ 1,0

cuivre mg/l

G

£ 0,4

£ 0,4

indications particulières en fonction de la dureté

Normes chimiques des eaux salmonicoles et cyprinicoles d’après la Directive Européenne (G = norme guide; I = norme impérative).

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Université de Liège