Programme d’Etude et de Recherche 2009-2012 : Mise au point d’un indice de bio-indication de la qualité de l’eau des cours d’eau Antillais à partir des diatomées : l’IDA. Rapport Final (Version Finale du 14/10/2013)

Study and Research Program 2009-2012: Development of a bio-indication index for the water quality assessment of the French Caribbean streams: the IDA. Final Report (Final Version of 14/10/2013)

Guéguen, J. ; Eulin, A. ; Lefrançois, E. ; Boutry, S. ; Rosebery, J. ; Coste, M. ; Delmas, F.

Type de document
Rapport scientifique
Langue
Français
Affiliation de l'auteur
IRSTEA BORDEAUX UR REBX FRA ; ASCONIT CONSULTANTS TOULOUGES FRA ; ASCONIT CONSULTANTS TOULOUGES FRA ; IRSTEA BORDEAUX UR REBX FRA ; IRSTEA BORDEAUX UR REBX FRA ; IRSTEA BORDEAUX UR REBX FRA ; IRSTEA BORDEAUX UR REBX FRA
Année
2013
Résumé / Abstract
Dans le contexte biogéographique particulier des Antilles, qui comporte de nombreuses espèces de diatomées tropicales inconnues en métropole, aucune méthode de bio-indication diatomique pré-existante ne s’est avérée fiable pour le diagnostic d’état écologique des cours d’eau. Afin de pouvoir mettre en œuvre la DCE, qui doit aussi s’appliquer dans les DOM français, les services gestionnaires de Martinique et de Guadeloupe (Offices de l’Eau, DEALs) appuyés par l’ONEMA ont lancé en 2009 un programme de recherche-transfert de 3 à 4 ans destiné à repérer et identifier les flores diatomiques de chaque Île, à étudier leur écologie et à mettre en place un indice diatomique spécifique utilisable ensuite pour diagnostiquer l’état écologique dans le cadre des réseaux de surveillance de routine. Ce programme réalisé par le consortium ASCONIT-IRSTEA a permis de prospecter, au cours de 5 campagnes saisonnières de prélèvement, un total de 110 stations réparties sur les deux îles et d’effectuer 483 échantillonnages permettant de recueillir de façon couplée plus d’une trentaine de descripteurs abiotiques (dont 27 descripteurs physico-chimiques) et des échantillonnages de biofilms diatomiques représentatifs de l’état des stations. Parmi eux, 475 relevés complets ont été pleinement exploitables. 470 taxons diatomiques différents ont pu être recensés et être pris en compte dans les comptages. Une analyse exploratoire réalisée à partir d’une technique neuronale non supervisée (SOM) a permis de dégager une typologie des assemblages naturels et de ceux structurés par les principaux types d’altérations rencontrés aux Antilles. Des techniques multivariées classiques (ACP, ACC) ont permis d’expliciter la structuration des gradients abiotiques présents et leur correspondance avec la distribution des espèces et la composition des assemblages. L’IDA (Indice Diatomique des Antilles) a été bâti sur un gradient composite d’anthropisation intégratif de 9 variables abiotiques significativement influencées par les pressions humaines. Après repérage de l’étendue du domaine de variation naturelle des sites de référence, le gradient composite d’anthropisation a été divisé en 5 classes de qualité abiotique ensuite utilisées pour décliner les profils écologiques des espèces constitutives. Après seuillage sur l’occurrence et les abondances relatives, 179 taxons ont été suffisamment occurrents et abondants pour qu’il soit possible de leur calculer un profil de qualité écologique et de les faire participer au calcul de l’indice. 49 d’entre eux sont considérés comme taxons d’alerte et contribuent à la diminution des notes d’indice. Dans le cadre du présent rapport final, qui a intégré les inflexions méthodologiques discutées lors du comité de pilotage final de l’étude initiale, deux grands ensembles naturels ont été repérés pour décliner une stratégie d’EQRs servant de base à l’évaluation d’état écologique : une zone volcanique peu minéralisée commune aux parties volcaniques des 2 îles, sur laquelle l’espèce NINC est considérée comme taxon d’alerte, et une zone de plaines très minéralisées concernant uniquement la zone des Mornes de Martinique qui ne prend pas en compte NINC comme taxon d’alerte. Le système d’évaluation testé ici donne des résultats relativement satisfaisants sur le plan global, mais semble perfectible sur certains sites particuliers. Il sera consolidé ultérieurement avec l’acquisition de données complémentaires acquises sur des sites ciblés, qui viseront notamment à mieux cerner le profil écologique de NINC et les modalités définitives de sa mobilisation dans le calcul de l’IDA.
In the specific biogeographical context of the french Caribbean, which includes many species of tropical diatoms unknown in continental France, no pre-existing diatom-based method of bio-indication is proven reliable for the diagnosis of ecological status in rivers. In order to implement the WFD, which should also apply to the French overseas departments, Martinique and Guadeloupe hydrosystem management services (Water Offices , DEALs) supported by ONEMA launched in 2009 a research - transfer program of 3 to 4 years in the aim to : 1) track and identify diatom flora of each island; 2) study their ecology ;3) implement a specific diatomic index that can then be used to diagnose the ecological status in the context of routine monitoring networks. This program taken in charge by the ASCONIT - IRSTEA consortium prospected a total of 110 stations on the two islands during five seasonal sampling campaigns, and performed 483 biofilm samples representative of each site, linked with more than thirty abiotic descriptors (including 27 physico-chemical parameters) at the same date. Among them, 475 complete surveys were fully exploited . 470 different diatom taxa have been identified and taken into account. An exploratory analysis using a neural unsupervised technique (SOM) identified a bio-typology made of natural assemblages on the one hand, and those organized by the main types of alterations encountered in the Caribbean on the other one. Classical multivariate techniques (PCA, CCA…) were used to explain the structure of abiotic gradients contained in the dataset and their correspondence with the species distribution and assemblage composition. IDA (Indice Diatomique des Antilles) was built on an “anthropogenic composite integrative gradient” made of nine abiotic variables significantly influenced by human pressures. After locating the broad natural variation on the natural reference sites, the composite gradient of human impact has been divided into five abiotic quality classes and then used to decline ecological profiles of the constitutive species. After thresholding species on the base of their occurrence and relative abundance, 179 taxa were judged as sufficiently distributed to wear a calculation of environmental quality profile and to be involved in the calculation of the index. 49 of them are considered as “Alert Taxa” and contribute to the decrease of the index notes. As part of this final report, which incorporated the methodological changes discussed at the final steering committee of the initial study, two large natural ensembles were identified to set-up two grids based on Equivallent Quality Ratios, used as a basis for the evaluation of the Ecological Status: 1) a common little mineralized volcanic zone regrouping the volcanic portions of the two islands, on which the NINC species is considered as an alert taxon; and 2) a zone of highly mineralized plains corresponding to the “zone des Mornes” of Martinique, which does not take into account NINC as an “Alert Taxon”. The evaluation system tested here gives relatively satisfactory overall results, but seems to be perfectible on some particular sites. It will be consolidated at a later stage with the acquisition of additional data acquired on targeted sites, which will aim in particular to better identify the ecological profile of NINC and the final modalities of its mobilization in the calculation of the IDA.

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