Effet du Colmatage et de la désoxygénation des frayères sur les embryons de truite (Salmo trutta)

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Sarah Leblanc
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UMR ESE U3E UMR ECOBIOP UMR ECOBIO Effet du Colmatage et de la désoxygénation des frayères sur les embryons de truite (Salmo trutta) Synthèse 2005-2008 du

1 UMR ESE U3E UMR ECOBIOP UMR ECOBIO Effet du Colmatage et de la désoxygénation des frayères sur les embryons de truite (Salmo trutta) Synthèse du programme ECOGER - PAPIER OMBREDANE Dominique, BARDONNET Agnès, BOLLIET Valérie, GAUDIN Philippe, MARMONIER Pierre & ROUSSEL Jean-Marc RIF2009 : Mars 2009

2 UMR INRA-Agrocampus Ouest Ecologie et Santé des Ecosystèmes (ESE) : D. Ombredane, J.M. Roussel, D. Huteau, M.L. Acolas (Doctorante) A. Beaufour (Stagiaire) L. Jégousse (Stagiaire) Unité INRA- Univ de Pau ECOBIOP : A. Bardonnet, V. Bolliet, P. Gaudin, UMR CNRS Univ Rennes 1 ECOBIO : P. Marmonier, P.E. Sarriquet (Doctorant), M. Guerrin (Stagaire) Ont participé à ce travail : Unité INRA Unité expérimentale en Ecologie et Ecotoxicologie (U3E) : J. Tremblay, F. Marchand, D. Azam

3 Contexte général Structures paysagères et transferts * Impacts de mesures de gestion : Exclos des berges + abreuvoirs sur un ruisseau décolmatage des seuils Oir Pleine fougère Nivelle APPROCHE MULTI-SITES 2 1- In situ interface eau - sédiments Echanges d eau, processus physicochimiques, effet sur embryons de truite, dégradation de llitière, invertébrés, ex situ : analyse des facteurs de stress - Analyses des stress physicochimiques (hypoxie et granulométrie) et du colmatage sur embryons et juvéniles de truite - Effet de la taille de l ovule sur la réponse à ces stress

4 Problématique Érosion des sols et des berges Colmatage minéral plus durable des frayères Taille de la femelle de truite Dégradation de la qualité du milieu interstitiel : O 2, NH 4+ -NH 3, des granulométries fines, ) Taille des œufs et profondeur d enfouissement In situ, difficulté à appréhender le rôle respectif des différents facteurs Développement embryonnaire des salmonidés Température : variable de contrôle + échelle de temps ( jour)

5 Critères et matériels d étude In situ Capsules d incubation grillagées (Dumas, 2006) Matériels Ex situ Phase sous gravier - stades embryonnaires éclosion résorption émergence Durée en Jour Survie & dynamique Cinétique de croissance Survie & dynamique Phase en eau libre - stades juvéniles

Variables Survie à l éclosion explicatives des survies Survie à l éclosion Conditions d oxygénation (in situ) Survie à l'éclosion à 10 cm de profondeur pour 3 ruisseaux et pour les 3 années

6 Variables Survie à l éclosion explicatives des survies Survie à l éclosion Conditions d oxygénation (in situ) Survie à l'éclosion à 10 cm de profondeur pour 3 ruisseaux et pour les 3 années d'expérience TRM TRF piscivore TRF invertivore Marmonier et al., 2004 % de survie profondeur d'oxygénation (cm) La survie à l éclosion est reliée positivement à la profondeur d oxygénation du substrat

Survie à la résorption Conditions d oxygénation et granulométrie du milieu interstitiel in situ 80.0 70.0 60.

7 Survie à la résorption Conditions d oxygénation et granulométrie du milieu interstitiel in situ Survie de l'oeillage à la résorption de la vésicule à 10 cm de profondeur % survie profondeur oxygénation (cm) Il n y a pas de relation simple entre la survie à la fin de la résorption de la vésicule et l oxygénation du milieu interstitiel A condition d oxygénation comparable, la survie diminue quand la proportion de sable (250 µm et 2 mm) augmente

8 Survie à l émergence Effet croisé de l oxygénation et de la granulométrie ex situ Deux profondeurs : P1 = 10 cm P2 = 20 cm Deux granulométries : G1 : peu colmatée G2 : colmatée Différence significative des taux d O2 - type P1 : Influence de l eau de surface - type G2P2 : Granulométrie du substrat Lien étroit : oxygène profondeur granulométrie Taux de survie à l émergence (%) Taux d O2 (%) Peu colmaté G1P1 G1P2 G2P1 G2P2 Type de frayère colmaté La survie à l émergence expliquée à 21% par l oxygène et la granulométrie initiale G1P1 G1P2 G2P1 G2P2 Type de Type frayère

9 Survie à l émergence Effet croisé de l hypoxie et de la taille des œufs ex situ mg O 2 / l 80 SURVIE (%) mg O 2 / l R 2 =0.67, p= mg O 2 / l R 2 =0.82, p=0.033 Poids des ovules (mg) en normoxie (bleu) et hypoxie (rouge) Les gros œufs et gros embryons sont plus sensibles à l hypoxie

10 Variables explicatives des durées et dynamiques des phases embryonnaires Durée totale du développement embryonnaire (fécondation émergence) Ex situ : Effet de la taille de l ovule et de l oxygène hypoxie (rouge) Date médiane d émergence (50% d émergents) Degrés jour normoxie (bleu) Poids Ovules (mg) l hypoxie longue (2.5 à 3 mg/l DO) durant la période d incubation de la phase embryonnaire retarde de 150 J l émergence des alevins Les alevins issus de gros ovules émergent plus tardivement que ceux issus de petits ovules

11 Dynamique d émergence Peu colmaté Colmaté Deux profondeurs : P1 = 10 cm P2 = 20 cm Deux granulométries : G1 : peu colmatée G2 : colmatée % cumulé du nombre d alevins émergeants G1P1 G1P2 G2P1 G2P2 Température Taux d O2 (%) G1P1 G1P2 G2P1 G2P2 Type de frayère Jours Température La dynamique d émergence expliquée surtout par la profondeur puis par la granulométrie

12 Variables explicatives de la croissance des embryons et des alevins post émergence Cinétique de croissance de l éclosion à l émergence Effet de l hypoxie et de la taille des oeufs ex situ NORMOXIE HYPOXIE K K = vitesse de croissance issue du modèle de Von Bertalanffy Poids Ovules (mg) l hypoxie pendant la phase d incubation ralentit le développement embryonnaire les gros œufs et gros embryons se développent plus lentement tant en normoxie et qu en hypoxie

13 La taille à l émergence Peu colmaté Colmaté Poids poids (mg) Normoxie Hypoxie G1P1 G1P2 G2P1 G2P2 Poids Emergents (mg) Poids Ovules (mg) NORMOXIE HYPOXIE La taille des embryons à l émergence n est influencée ni par la teneur en oxygène, ni par la présence de granulométrie fine, ni par la profondeur Type de Type frayère La taille de l embryons à l émergence est liée seulement à la taille de l oeuf

La taille des alevins 30 jours après l émergence Condition d élevage des alevins : normoxie + nourrissage 400 Poids des juvéniles (mg) 350 300 250 200 150 100 50 0 36.8 52.1 53.2 56.1 58.

14 La taille des alevins 30 jours après l émergence Condition d élevage des alevins : normoxie + nourrissage 400 Poids des juvéniles (mg) Poids des ovules (mg) issus d incubation en normoxie issus d incubation en hypoxie - La différence de taille des alevins en fonction de la taille de l œuf perdure (et tend à s accentuer) - Pour les gros œufs, persistance des effets négatifs de l'hypoxie pendant l incubation sur leur développement après émergence des graviers : Les alevins grandissent moins vite (effet carry-over). Pas d impact des conditions d incubation sur la survie post émergence

15 Conclusion : Synthèse des effets directs des facteurs LES SURVIES À l éclosion A la résorption A l émergence O 2 dissous faible (Hypoxie) Granulométrie fine Profondeur O O --- LES DUREES DE DEVELOPPEMENT À l éclosion O A la résorption A l émergence TAILLE ET POIDS DES EMBRYONS ET ALEVINS À l éclosion A l émergence 1 mois après émergence O O O Effet différé Effets immédiats et effets différés (carry-over)

16 Conclusion : Développement embryonnaire, bio-indicateur de la qualité du milieu interstitiel Fines particules du substrat Profondeur d enfouissement des oeufs Taux d oxygène Survie, durée du développement et croissance de l embryon et des jeunes alevins Effet maternel Taille des oeufs Mais effets indirects de la granulométrie fine colmatage Hypoxie - accentué en profondeur - le décolmatage artificiel des seuils améliore temporairement les conditions d oxygénation et par conséquent les survies à l éclosion Bio-indicateur d impact de divers paramètres (O 2, fines, formes azotées, xénobiotiques, )

Conclusion : Avantage sélectif aux femelles pondant des petits œufs dans les substrats dégradés 1- Avantage sélectif en termes : - de survie de leurs embryons dans la frayère moindre sensibilité des

17 Conclusion : Avantage sélectif aux femelles pondant des petits œufs dans les substrats dégradés 1- Avantage sélectif en termes : - de survie de leurs embryons dans la frayère moindre sensibilité des œufs à l hypoxie (cf rapport S/V plus grand) - de durée de développement développement embryonnaire plus rapide, exposition à l hypoxie moins longue dans les frayères progéniture accède plus rapidement aux habitats de croissance post-émergence - de profondeur d enfouissement des œufs : les petites femelles enfouissent leurs œufs moins profondément, où l hypoxie est moindre et où la dynamique d émergence est plus rapide 2- Ces avantages peuvent néanmoins être contrebalancés par une meilleure aptitude à la croissance chez l alevin issu d un gros ovule Le maintien en sympatrie dans un cours d eau, de truites résidentes de petite taille et de truites de mer de plus grande taille peut devenir une nécessité au bon fonctionnement de la population

18 Merci pour votre attention

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