Étangs piscicoles et services écosystémiques : Relations entre pratiques de gestion, maintien de la biodiversité et stockage de carbone

Fish ponds and ecosystem services : relations between management practices, biodiversity conservation and carbon storage

• Auteur / Autrice : Léo Girard
• Direction : Joël Robin, Alexander Wezel
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Agro-écologie
• Date : Soutenance le 13/11/2024
• Etablissement(s) : Paris, AgroParisTech
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Agriculture, Alimentation, Biologie, Environnement, Santé
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : AGE - Agroécologie et Environnement - UP ISARA - ISARA
• Jury : Président / Présidente : Sara Puijalon
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Marielle Thomas, Pauline Buysse, Pascal Bartout
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Sara Puijalon, Marielle Thomas

Mots clés

Mots clés contrôlés

Aquaculture

Phytoplancton

Algues

Mots clés libres

Pisciculture extensive

Agroécologie

Gestion des étangs

Macrophytes

Gaz à effet de serre

Puits et sources de carbone

Extensive fish farming

Agroecology

Pond management

Macrophytes

Greenhouse gases

Carbon sinks or sources

Résumé

L'Europe renferme de nombreux paysages d'étangs, pour beaucoup avec une origine pouvant remonter au Moyen-âge et une vocation historique de production piscicole. Ces milieux, malgré qu'ils soient anthropisés, sont connus pour leur capacité à présenter une biodiversité importante, avec des espèces rares, voir endémiques ou menacées. Avec l'abandon de la pisciculture, combiné à d'autres menaces comme le changement climatique, un nombre significatif de ces étangs ont disparus au cours des dernières décennies. Jusqu'à récemment, et ce malgré le rôle important qu'ils peuvent jouer, ces petits plans d'eau ont de plus été négligés en Recherche, mais également par les politiques publiques.Dans ce travail de thèse nous nous sommes intéressés aux effets de différentes pratiques de gestion piscicoles sur certains services écosystémiques rendus par les étangs piscicoles. Dans un premier temps, nous avons analysé la pratique de l'assec et ses impacts à la fois sur la biodiversité et sur la productivité en poissons. Dans un second temps, nous avons exploré les impacts de différentes gestions de la densité piscicole sur les caractéristiques des communautés de macrophytes. Et enfin, nous avons étudié les étangs piscicoles comme potentiels puits ou sources de carbone, et les effets des pratiques de gestion sur ces bilans carbone.Pour compléter les connaissances scientifiques sur ces thématiques, nous avons capitalisé sur des données historiques collectées en Dombes (Ain, France) depuis 2007, mais également sur des données collectées dans le cadre du projet européen PONDERFUL, entre 2021 et 2022, en Dombes et dans le Midden-Limburg (Belgique). Nous avons analysé à la fois des données sur la physico-chimie de l'eau et des sédiments, ainsi que des données de biodiversité (macrophytes, phytoplancton et macroinvertébrés), de stockage et d'émissions de carbone, ainsi que sur les pratiques de gestion piscicoles (distance au dernier assec, empoissonnage, fertilisation).Nos résultats démontrent que l'assec constitue une pratique agroécologique majeure pour la pisciculture extensive en étang. Cet assèchement volontaire favorise la recolonisation des macrophytes ainsi que leur diversité lors de la remise en eau. La deuxième année en eau est caractérisée par un “état instable” d'équilibre entre les deux producteurs primaires. Cet état apparait comme étant favorable à la fois à la biodiversité, à la production mais également au stockage du carbone. L'intensification de la production, à travers une augmentation des densités piscicoles, a néanmoins des effets négatifs sur la richesse spécifique des macrophytes. Elle impacte également la structure des communautés. Les étangs piscicoles possèdent des sous-ensembles d'espèces, nichés dans les communautés plus riches des étangs gérés sans poissons. Nous avons également pu montrer une très forte variabilité sur les bilans carbone réalisés sur 20 étangs piscicoles. En moyenne, les étangs monitorés apparaissent comme étant plutôt des puits de carbone, à hauteur d'environ 4 tonnes de CO2 équivalent stocké par hectare et sur 6 mois. La phase d'assec est quant à elle caractérisée par des émissions de gaz à effet de serre importantes.Tous ces éléments permettent de confirmer que les étangs piscicoles, associés à des pratiques extensives, peuvent fournir de nombreux services écosystémiques. La production piscicole n'est pas antinomique de la conservation de la biodiversité. La pérennité de ces milieux dans les paysages européens, et des services fournis, passe par le maintien de ces pratiques de gestion. Même si concilier les services d'approvisionnement et de support semble possible, à l'avenir, une hiérarchisation des services souhaités sera nécessaire, notamment au regard des effets inverses que peuvent avoir certaines pratiques de gestion.

Europe is home to a large number of “pond landscapes”, many with origins dating back to the Middle Ages and a historic vocation for fish farming. Despite their man-made nature, these environments are known for their capacity to harbor significant biodiversity, with rare, even endemic or endangered species. With the abandonment of fish farming, combined with other threats such as climate change, a significant number of these ponds have disappeared in recent decades. Until recently, and despite the important role they can play, these small water bodies have been neglected in research, but also in public policies.In this PhD thesis work, we looked at the effects of different fish farming management practices on ecosystem services provided by fish ponds. First, we analyzed the practice of drying-out ponds and its impact on both biodiversity and fish yields. Secondly, we explored the impacts of different fish density management on macrophyte community characteristics. And finally, we studied fish ponds as potential carbon sinks or sources, and the effects of management practices on these carbon balances.To contribute to the scientific knowledge on these topics, we capitalized on historical data collected in the Dombes region (Ain, France) since 2007, but also on data collected as part of the European PONDERFUL project, between 2021 and 2022, in Dombes and Midden-Limburg (Belgium). We analyzed data on water and sediment physico-chemistry, as well as biodiversity (macrophytes, phytoplankton and macroinvertebrates), carbon storage and emissions, and fish farming management practices (time since the last dry year, fish stocking, fertilization).Our results show that drying-out is a major agroecological practice for extensive pond fish farming. This voluntary draining facilitates the recolonization of macrophytes and their diversity when the pond is re-watered. The second year in water is characterized by an ''unstable state'' of equilibrium between the two primary producers. This state appears to be favorable to biodiversity, production and carbon storage. Intensification of production, through increased fish densities, nevertheless has negative effects on macrophyte species richness. It also impacts community structure. Ponds used for fish farming have subsets of species that nest in the richer communities of ponds managed without fish. We were also able to show a very high degree of variability in the carbon balances of 20 fish ponds. On average, monitored ponds appear to be carbon sinks, with around 4 tonnes of CO2 equivalent stored per hectare over 6 months. The dry year, on the other hand, is characterized by high greenhouse gas emissions.All these elements confirm that fish ponds, combined with extensive practices, can provide numerous ecosystem services. Fish production is not incompatible with biodiversity conservation. The sustainability of these environments in European landscapes, and of the ecosystem services they provide, depends on the maintenance of these management practices. Even if it seems possible to reconcile provisioning and support services, in the future it will be necessary to establish a hierarchy of desired services, particularly in view of the inverse effects that certain management practices may have.