Conséquences des exondations pour les communautés végétales aquatiques et le fonctionnement des zones humides fluviales

Consequences of dewatering for aquatic plant communities and the functioning of riverine wetlands

• Auteur / Autrice : Mélissa De Wilde
• Direction : Gudrun Bornette, Anne Sara Puijalon
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Écologie
• Date : Soutenance le 12/12/2014
• Etablissement(s) : Lyon 1
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Evolution Ecosystèmes Microbiologie Modélisation (Lyon ; 1999-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire d'Écologie, des Hydrosystèmes Naturels et Anthropisés
• Jury : Président / Présidente : Pierre Marmonier
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Evelyne Franquet, Marc Philippe, Arnaud Foulquier
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : François Mesléard, Francisca Aguiar

Mots clés

Mots clés contrôlés

Plasticité phénotypique

Hydrologie

Plantes aquatiques

Écologie des zones humides

Mots clés libres

Zones humides

Exondation

Écologie des communautés

Végétation aquatique

Plasticité

Hydrologie

Caractéristiques physico-chimiques

Wetlands

Dewatering

Community ecology

Aquatic vegetation

Plasticity

Hydrology

Physicochemical characteristics

Résumé

L'objectif de cette thèse a été de mesurer comment les modifications des régimes hydrologiques, plus particulièrement les exondations, régissent 1) certains aspects du fonctionnement des zones humides, 2) l'organisation et la dynamique à court terme des communautés végétales aquatiques et 3) la survie et la réponse plastique des végétaux aquatiques. Cette thèse aborde les questions à des échelles spatio-temporelles différentes. Premièrement, à l'échelle de la décennie, j'ai mesuré la conséquence de la baisse de la hauteur d'eau des zones humides péri-fluviales sur leur physico-chimie. Deuxièmement, à l'échelle de la saison, j'ai mesuré l'influence des caractéristiques sédimentaires des zones humides sur la réponse à court terme des communautés végétales à l'exondation. Enfin, à l'échelle de quelques semaines, je me suis intéressée à l'aptitude des espèces d'angiospermes aquatiques à mettre en place un ajustement plastique face à l'exondation, en conditions expérimentales de laboratoire et in situ, j'ai recherché les déterminismes de cette réponse (écologiques, morphologiques, phylogénétiques). En termes de caractéristiques physico-chimiques des eaux de surface, l'étude sur 15 ans de la dynamique de zones humides péri-fluviales subissant des exondations, ne conclue pas, comme cela est habituellement décrit dans la littérature, à une augmentation de la teneur en nutriments de la masse d'eau, mais plutôt des changements suggérant des variations du fonctionnement hydrogéologique des zones humides, en faveur d'une plus grande influence de la nappe de versant dans leur alimentation. La réponse in situ des communautés végétales à l'exondation diffère selon le type de sédiment. La résistance et la résilience des communautés décroissent toutes deux avec la capacité de rétention d'eau du sédiment. La capacité des plantes aquatiques à tolérer l'exondation, en conditions expérimentales, semble différer selon leur position phylogénétique, mais pas selon leur forme de croissance (rosettes ou caulescentes)

The objective of this thesis was to measure how changes in hydrological regimes, particularly dewatering govern 1) aspects of the functioning of wetlands, 2) the organization and short-term dynamics of aquatic plant communities and 3 ) survival and plastic response of aquatic plants. This thesis addresses issues at different spatial and temporal scales. First, at the decade scale, I measured the effect of water-level decreases in riverine wetlands on their physico-chemistry characteristics. Second, at the season scale, I measured the influence of sedimentary characteristics of wetlands on short-term response of plant communities to dewatering. Finally, at the scale of a few weeks, I was interested in the ability of aquatic angiosperm species to develop a plastic adjustment to dewatering, in experimental laboratory conditions and in situ, and I looked determinism of this response (ecological, morphological, phylogenetic). In terms of physico-chemical characteristics of surface waters, the 15- year study of the dynamics of riverine wetlands undergoing dewatering, not reached, as is usually described in the literature, with an increase of water body nutrient contents, but rather changes suggesting variations of the hydrogeological functioning of wetlands in favor of a greater influence of the hillslope groundwater table in their water supply. In situ response of plant communities to dewatering differs according to sediment type. Both, resistance and resilience of communities decrease with the sediment water retention capacity. The ability of aquatic plants to tolerate dewatering, in experimental conditions, seems to differ according to their phylogenetic position, but not according to their growth form (rosettes or caulescentes). Species tolerating dewatering show phenotypic adjustments such as denser aerial organs and high plasticity of the leaves, which may explain the maintenance of a similar growth rate in terrestrial and aquatic conditions in these species