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 programme ECOGER - PAPIER OMBREDANE Dominique, BARDONNET Agnès, BOLLIET Valérie, GAUDIN Philippe, MARMONIER Pierre & ROUSSEL Jean-Marc RIF2009 : 24-27 Mars 2009
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
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,. 1 2- 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
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)
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 d'expérience 80.00 70.00 60.00 TRM TRF piscivore TRF invertivore Marmonier et al., 2004 % de survie 50.00 40.00 30.00 20.00 10.00 0.00 0.00 5.00 10.00 15.00 20.00 25.00 30.00 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 60.0 Survie de l'oeillage à la résorption de la vésicule à 10 cm de profondeur 2007 2008 % survie 50.0 40.0 30.0 20.0 10.0 0.0 0.00 5.00 10.00 15.00 20.00 25.00 30.00 35.00 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
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 (%) 0 20 40 60 80 Taux d O2 (%) 75 80 85 90 95 100 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
Survie à l émergence Effet croisé de l hypoxie et de la taille des œufs ex situ 100 10 mg O 2 / l 80 SURVIE (%) 60 40 3 mg O 2 / l R 2 =0.67, p=0.022 20 0 2.5 mg O 2 / l 0.0 20.0 40.0 60.0 80.0 100.0 120.0 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
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 1000 950 hypoxie (rouge) Date médiane d émergence (50% d émergents) Degrés jour 900 850 800 750 normoxie (bleu) 700 650 600 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 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
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 140.00 G1P1 G1P2 G2P1 G2P2 Température 12.00 Taux d O2 (%) 75 80 85 90 95 100 G1P1 G1P2 G2P1 G2P2 Type de frayère 120.00 100.00 80.00 60.00 40.00 20.00 0.00-20.00 1 3 5 7 9 11 13 15 Jours 17 19 21 23 25 27 10.00 8.00 6.00 4.00 2.00 0.00 Température La dynamique d émergence expliquée surtout par la profondeur puis par la granulométrie
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 0.010 0.008 NORMOXIE HYPOXIE 0.006 K K = vitesse de croissance issue du modèle de Von Bertalanffy 0.004 0.002 0.000 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 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
La taille à l émergence Peu colmaté Colmaté 160.0 140.0 Poids poids (mg) 80 100 120 140 160 180 Normoxie Hypoxie G1P1 G1P2 G2P1 G2P2 Poids Emergents (mg) 120.0 100.0 80.0 60.0 40.0 20.0 0.0 0.0 20.0 40.0 60.0 80.0 100.0 120.0 140.0 160.0 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 58.4 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
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)
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 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
Merci pour votre attention