Trajectoires des écosystèmes lacustres alpins depuis 13 500 ans dans les Alpes méditerranéennes (massif du Mercantour, France) : entre forçage climatique et pression anthropique plurimillénaire

par Rosine Cartier

Thèse de doctorat en Géosciences de l'Environnement

Sous la direction de Florence Sylvestre et de Frédéric Guiter.

Soutenue le 14-10-2016

à Aix-Marseille , dans le cadre de Ecole Doctorale Sciences de l'Environnement (Aix-Marseille) , en partenariat avec CEREGE (laboratoire) et de Institut Méditerranéen de la Biodiversité et d’Ecologie marine et continentale (Institut) .

Le président du jury était Laurence Vidal.

Le jury était composé de Laurent Millet.

Les rapporteurs étaient Sherilyn Fritz, Daniel Aríztegui.

mots clés

• Paléoenvironnement
• Limnologie
• Alpes méditerranéennes
• Climat
• Anthropisation
• Diatomées
• Ostracodes
• Isotopes
• Tardiglaciaire
• Holocène
• Mercantour (France ; massif)
• Paléohydrologie
• Écologie des montagnes
• Écologie des lacs
• Limnologie
• Diatomées
• Ostracodes

Résumé

Ce travail de thèse a permis de reconstituer la dynamique à long terme de deux écosystèmes lacustres alpins dans les Alpes du sud grâce à l’étude (1) de la variabilité tardi-holocène des paramètres physico-chimiques de l’eau, des niveaux lacustres et des dynamiques de communautés aquatiques, et (2) des types de réponse de ces environnements à des perturbations externes en lien avec les changements du bassin versant et du climat. Les deux séquences sédimentaires prélevées par carottage au lac d’Allos et au lac Petit (Massif du Mercantour, 2200 m) ont permis de reconstituer en détail l’évolution des écosystèmes lacustres depuis les derniers 13,500 cal. BP grâce à trois grands volets : (1) l’étude de fossiles d’espèces aquatiques indicatrices des conditions de vie dans le milieu lacustre (les diatomées et les ostracodes) ; (2) l’analyse des isotopes de l’oxygène contenus dans ces mêmes fossiles afin de reconstituer un signal paléohydrologique ; (3) une comparaison multi-proxy permettant de mettre en lien les changements de l’écosystème lacustre avec les dynamiques du bassin versant. Les résultats obtenus et leur confrontation à un cadre multidisciplinaire très documenté ont permis d’évaluer l’importance première des processus érosifs et des modifications du couvert végétal sur la dynamique lacustre, au travers de changements majeurs dans les communautés aquatiques et les niveaux trophiques. Enfin, les données isotopiques mesurées sur les fossiles de diatomées et d’ostracodes ont mis en évidence des variations paléohydrologiques inédites pour la région : cette approche, novatrice ouvre la perspective d’une reconstitution paléoclimatique de référence pour les Alpes du sud.

mots clés

• Paleoenvironment
• Limnology
• Mediterranean Alps
• Climate
• Human impact
• Diatoms
• Ostracods
• Isotopes
• Late Glacial
• Holocene

Titre traduit

Long-term ecological trajectories of alpine lakes since 13 500 years in the mediterranean Alps (Mercantour national park, France) : between climate forcing and plurimillenial human pressure

Résumé

The thesis is devoted to the reconstruction of long-term changes in two lacustrine ecosystems in the Southern Alps. This study aims at assessing (1) the lateglacial-holocene variability of water physico-chemistry, lake levels and aquatic species dynamics; and (2) the environmental responses of the lacustrine ecosystem to external forcing (watershed and climate changes), with the study of Lake Allos and the Lake Petit (Mercantour National Park, 2200 m a.s.l). The two sedimentary cored profiles provided a detailed record of the past lacustrine dynamics since 13.500 cal. BP. An integrative approach was carried out including (1) the study of fossils of aquatic bioindicators species (diatoms and ostracods) informing about changes in lacustrine living conditions ; (2) the analysis of oxygen isotopes recorded by these aquatic fossils tracing a palaeohydrological signal ; (3) a multiproxy comparison linking the aquatic environment with changes in watershed dynamics. These results integrated into a rich multidisciplinary framework evidenced the major role of erosion processes and changes in vegetation cover as factors triggering lake responses to disturbance, with concomitant changes in aquatic communities and trophic levels at several timescales. The different geological settings and lake morphologies have also played a significant role, modulating changes in benthic and planktonic aquatic communities over long time periods. Finally, oxygen isotopes records allow to trace for the first time palaeohydrological changes in the region: this innovative approach represents an original outcome for reconstructing a reference past climate for the Southern Alps.