COLLECTION D'ÉCOLOGIE LIMNOLOGIE GÉNÉRALE. Sous la direction de. R. POURRIOT et M. MEYBECK

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Christine Bédard
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1 COLLECTION D'ÉCOLOGIE 25 LIMNOLOGIE GÉNÉRALE Sous la direction de R. POURRIOT et M. MEYBECK Directeurs de recherches au CNRS, URA 1367, université de Paris VI MASSON Paris Milan Barcelone 1995

2 TABLE DES MATIÈRES (See contents page XVII) Liste des auteurs Avant-propos Présentation, Crédits V XVII XIX Introduction 1 Première partie LIMNOLOGIE PHYSIQUE ET CHIMIQUE 1. Les lacs et leur bassin Caractéristiques et origines des cuvettes lacustres Distribution des lacs à l'échelle globale Apports du bassin versant Hydrologie des systèmes lacustres Composition chimique des lacs Limnologie physique Introduction Forçage par le vent Bilan radiatif Les cycles de stratification : interaction turbulence-énergie thermique Mouvements des ondes : réponses périodiques aux forçage externe Couplagefluxd'énergie -flux de masse Effets de la rotation de la terre sur les grands lacs Limites et périodicité Limnologie chimique : principes et processus Introduction Principes de base Stratification chimique Fonctionnement chimique d'un lac Transformations biogéochimiques dans les sédiments Modèles chimiques Conclusions La matière organique lacustre : approche par les marqueurs moléculaires Approches globales et moléculaires de la matière organique Composition et classification de la matière organique 159

3 X Limnologie Générale 4.3 Marqueurs moléculaires des sources biogéniques et anthropogéniques de la matière organique Les hydrocarbures traceurs des processus abiotiques : échange entre la phase dissoute et particulaire Intérêt des biomarqueurs dans l'étude des processus biotiques Conclusion Les sédiments lacustres Introduction au modèle sédimentaire Sources des matériaux particulaires Transports dans le milieu lacustre Caractéristiques des sédiments déposés Distribution spatiale des sédiments lacustres Enregistrement du message sédimentaire 219 Deuxième partie LIMNOLOGIE BIOLOGIQUE A : Processus fondamentaux 6. Production primaire autotrophe Caractères généraux de la production primaire lacustre Réponses des végétaux aquatiques à la lumière Production primaire pélagique Production primaire benthique L'Activité bactérienne Processus liés à l'activité bactérienne Importance de l'activité bactérienne dans les lacs Les bactéries phototrophes anoxygéniques et leur rôle dans les cycles du soufre et du carbone Conclusions : Vers une écophysiologie des communautés bactériennes limniques Rôle des macrophytes littoraux dans le fonctionnement des écosystèmes lacustres Introduction Conditions d'implantation Organisation spatiale Biomasse et productivité Influences sur l'environnement physique Intervention dans les cycles biogéochimiques Relations macrophytes-microphytes Les macrophytes en tant que ressource nutritionnelle Les macrophytes en tant qu'habitat. Relations avec les communautés vivantes Discussion Conclusion 326

4 Table des matières XI B : Croissance et dynamique des populations 9. Croissance et dynamique des populations algales Le compartiment algues Taux de croissance Les nutriments Conséquence de l'état physiologique sur la dynamique des populations d'algues Inhibition interspécifique Conclusion : écophysiologie et facteurs de succession des espèces Croissance et dynamique des populations d'invertébrés planctoniques Introduction Caractéristiques des invertébrés planctoniques Analyse démographique Les processus de régulation 3<S Conclusion.' Croissance et dynamique des populations d'invertébrés benthiques Cycles biologiques Dynamique des populations Contrôle des populations Les théories démographiques Conclusion Croissance et dynamique démographique des populations de poissons La croissance chez les poissons Fécondité et reproduction chez les poissons Mortalité dans les populations piscicoles Structures démographiques des populations de poissons 399 C : Structure et organisation des peuplements Zonation physique, chimique et écologique dans les lacs Hétérogénéité spatiale et migration du plancton Introduction Contrôle de la vitesse de sédimentation et motilité du plancton Répartition verticale et migration Hétérogénéité spatiale Conclusion Variations saisonnières et interannuelles du plancton Introduction Déterminisme des successions phytoplanctoniques Modalités des successions phytoplanctoniques Périodicité saisonnière du phytoplancton et théorie des successions écologiques Déterminisme des successions saisonnières du zooplancton Modèles de succession saisonnière du zooplancton Variations interannuelles et à long terme du zooplancton Conclusions 470

5 XII Limnologie Générale 15. Structure des peuplements de macrophytes Macrophytes et zone littorale Structure des peuplements de macrophytes Facteurs influençant la structure des peuplements de macrophytes Dynamique des peuplements de macrophytes Conclusion Structure des communautés benthiques et pisciaires Structure des communautés d'invertébrés benthiques Zonation des communautés benthiques Facteurs agissant sur la structure spatio-temporelle des peuplements Caractérisation de l'état trophique et biologique des lacs au moyen des invertébrés benthiques Spécificité des peuplements pisciaires lacustres Structure spatio-temporelle des peuplements piscicoles Conclusion 573 D : Relations trophiques 17. Le zooplancton herbivore dans les chaînes alimentaires pélagiques Introduction Modes d'alimentation et sélectivité Réponses fonctionnelles Place du zooplancton herbivore dans l'écosystème lacustre Conclusion Les invertébrés prédateurs du zooplancton Introduction Comportements et régimes alimentaires Sélection des proies : facteurs de variations et modèles Taux de prédations des invertébrés Rôle du zooplancton Carnivore dans l'écosystème lacustre Conclusion Réseau trophique benthique Introduction Sources de nourriture dans un lac Utilisation de la nourriture Relations trophiques Flux de matière et d'énergie dans le réseau trophique Conclusion Ressources et comportements alimentaires des poissons Alimentation des juvéniles Alimentation des adultes Partage des ressources chez les alevins et les adultes Aspects quantitatifs <S Production aux différents niveaux du réseau trophique Conclusion 605

6 Table des matières XIII E : Effets de la prédation 21. Réponses adaptatives du zooplancton Introduction Réponses adaptatives Cyclomorphose Conclusion Impacts de la prédation par les invertébrés Introduction Effets de la prédation par les invertébrés sur la structure du zooplancton Rôle des invertébrés prédateurs dans les réseaux planctoniques Interactions entre prédation par les invertébrés planctoniques et facteurs environnementaux Conclusion Impact des poissons sur les communautés aquatiques Introduction Rôle des ressources et rôle des prédateurs : deux aspects d'une réalité complexe Effets des poissons ichtyophages sur leurs proies Effets des poissons planctonophages sur le zooplancton Effets des poissons benthophages sur leurs proies Impact des poissons sur les interactions zooplancton-phytoplancton Transmission de la variance au sein des réseaux trophiques Rôle des poissons dans le recyclage des nutriments Biomanipulations Conclusions et perspectives 685 Troisième partie CYCLES BIOGÉOCHIMIQUES 24. Le cycle du carbone Introduction 688 if 24.2 Les formes du carbone 689 g 24.3 Utilisation et transformation du carbone 697 j» 24.4 Dynamique temporelle du cycle du carbone 700 S 24.5 Modèles de fonctionnement : gradient oligotrophie-eutrophie 702 a 24.6 Conclusion 704 a 25. Cycle et bilan de l'oxygène L'oxygène, un précieux déchet 705 g 25.2 Les termes du bilan 706 H 25.3 Transfert de l'oxygène de l'atmosphère au sédiment 775 «j 25.4 Variations saisonnières Bilan annuel 722 S 25.6 Évolution à long terme 724

7 XIV Limnologie Générale 26. Cycle des nutriments : l'azote et le phosphore Le cycle de l'azote Les apports d'azote au milieu lacustre Le cycle interne de l'azote Les pertes d'azote dans les lacs : la dénitrification Bilan de l'azote du lac : distribution et évolution saisonnière des formes d'azote Conclusion sur le cycle de l'azote Le cycle du phosphore Origines et formes du phosphore dans les lacs Le phosphore et la production primaire dans les lacs Le phosphore et l'eutrophisation Conclusion sur le cycle du phosphore Modélisation de l'écosystème du lac de Pareloup (Aveyron) Introduction Objectifs et méthode Exemple d'application : étude de la retenue de Pareloup Description de la retenue de Pareloup et données disponibles Traitement des apports Le modèle thermique unidimensionnel vertical EOLE Description du modèle biologique bicouche : ASTER Couplage du modèle hydrodynamique vertical et du modèle biologique : le modèle MELOD1A Exploitation du modèle comme outil de gestion Conclusion Impacts humains sur les systèmes lacustres : exemple du Léman Présentation Evolution de la contamination bactérienne des eaux S Evolution du degré trophique Pollutions chimiques Conclusion Eléments de convergence entre systèmes stagnants et courants Introduction Comparaison entre systèmes stagnants et courants Traits structurels et fonctionnels communs Domaine d'établissement de milieux intermédiaires Conclusion 848 Références bibliographiques 849 Annexes Classification succincte des organismes planctoniques cités 932 Classification des poissons cités 935 Caractères généraux des lacs cités 937 Glossaire 938 Index 942 Index géographique 942 Index général 947

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