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M2 "Qualité des Eaux et des sols, Traitement"
Option Systèmes Aquatiques et Bassin Versant
Promotion 2011/2012
Diagnose écologique et paléolimnologique de 3 lacs d’altitude des
Aiguilles Rouges (74) : le lac du Brévent, le lac Noir et le lac de Cheserys.
BELLE Simon
Encadrants
Mme BIRCK Carole, Chargée d’étude, et animatrice du comité scientifique, ASTERS Mr HORON Frank, Directeur Adjoint, ASTERS
Tuteur universitaire
Mme VERNEAUX Valérie, Maitre de conférences, Université de Franche-Comté
Jury Mr BADOT Pierre-Marie Professeur des universités, Directeur du Master, Univ. de Franche-Comté Mr DECOURCIERE Hervé, Ingénieur Hydrobiologiste Mr DEGIORGI François, Professeur associé, Directeur de stage, Univ. de Franche-Comté Mme EUVRAD Myriam, Maitre de conférences, Univ. De Franche-Comté Mr GOGUILLY Mickael, Ingénieur Hydrobiologiste
Lac du Brévent, 2125m
Diagnose écologique et paléolimnologique de 3 lacs d’altitude
i
Résumé :
Durant les deux derniers millénaires, plusieurs facteurs ont participé à l’évolution des
écosystèmes lacustres d’altitude tels que les variations climatiques pour les phénomènes globaux, ou
les pratiques d’alevinage et de pastoralisme pour les facteurs anthropiques locaux. Les attentes du
gestionnaire de ces milieux sont de connaitre l’influence des facteurs de forçage locaux sur le
fonctionnement et l’évolution des lacs d’altitude.
L’objectif de cette étude est de diagnostiquer l’état actuel et de retracer les trajectoires
écologiques passées de 3 lacs d’altitude des Aiguilles Rouges (74) : le lac du Brévent, le lac Noir
inférieur et un des lacs des Cheserys. La méthodologie utilisée comprend une caractérisation du
fonctionnement global par un Indice Biologique Lacustre (Verneaux et al., 2004), et de l’évolution
temporelle par l’étude des assemblages subfossiles de Chironomidae.
Au niveau typologique les lacs Noir inférieur et de Cheserys appartiennent aux lacs
oligobiotiques eufonctionnels, les changements climatiques (notamment du Petit Age Glaciaire,
1300AD – 1900AD, Millet al., 2009) ont induit par des contrôles direct (température) ou indirect
(habitat) des changements dans les assemblages de Chironomidae sans induire de
dysfonctionnement. La pression pastorale ancienne du bassin versant des Cheserys n’est pas
clairement lisible dans l’analyse stratigraphique probablement due à sa faible profondeur (absence de
zone aphotique).
Le lac du Brévent présente un caractère nettement dysfonctionnel. Ce fonctionnement semble
être la résultante de tous les facteurs exposés dans le premier paragraphe. Ce lac possède un type
de thermo-circulation caractérisé par une seule période de brassage complet (automnal) représentant
naturellement une contrainte pour le développement de la macrofaune oxyphile. La fin du PAG a
probablement induit un gain de productivité caractérisé par une augmentation du taux de matière
organique parvenant au sédiment. Une diminution naturelle des concentrations en oxygène dissous a
pu se mettre en place. Par la suite le pastoralisme, s’installant progressivement dès la fin du XIX°
siècle, a contribué aux déséquilibres entre les fonctions du métabolisme lacustre aggravant cette
situation de désoxygénation. Les introductions soutenues de poissons dans les années 1950
pourraient induire par un contrôle de type top-down une diminution d’abondance des larves de
Chironomidae favorisant ainsi la préservation de la matière organique dans les sédiments. Son impact
pourrait être également interprété comme une action synergique avec les autres facteurs, notamment
avec les retombées atmosphériques du XX° siècle.
Ces résultats permettent de préconiser l’arrêt du pastoralisme sur le bassin versant du
Brévent et la poursuite de l’arrêt des pratiques d’alevinage. Toutefois la base d’une gestion
rationnelle de ces activités ne peut être fondée sans la multiplication d’études complètes de systèmes
de type et d’historique variés.
Mots clés : Lac, Paléolimnologie, Indice Biologique Lacustre, Macroinvertébrés, Chironomidae,
Facteur de forçage.
Diagnose écologique et paléolimnologique de 3 lacs d’altitude
ii
Abstract:
During the last two millenary, some factors contributed to evolution of high altitude lacustrine
ecosystems, such as climatic variations for global scale, or pastoralism and fish introductions for local
factors. The expectations of the manager of this system are to know the impact of local forcing factors
on evolution and functioning of mountain lakes.
The aim of this study is to assess the ecological state and reconstructing the past trajectories
of 3 mountain lakes in the Aiguilles Rouges (FR, 74): Lake Brévent, Lake Noir inférieur and one of the
Cheserys. The methodology which is employed consist in an evaluation of the biogenic capacity by
calculation of Lake Biotic Index (Verneaux et al., 2004), and retracing the temporal evolution of lake by
the study of subfossils Chironomidae assemblages.
In terms of typology, Lakes Noir inférieur and Cheserys belong to oligobiotic eufonctionnel
system, climatic changes (especially Little Ice Age, 1300 AD – 1900AD, Millet et al., 2009) have
produced by direct (temperature) or indirect (habitat) controls changes in chironomids assemblages.
The past pastoral pressure in the Cheserys catchment is not visible in stratigraphic analysis probably
because it’s shallow (absence of aphotic zone).
Lake Brévent presents established dysfunctional sign. This functioning is probably the
resultant of all factors expose in first paragraph. This lake has a particular thermo-circulation which is
characterized by only one whole turn-over (autumnal), representing naturally a constraint for the
development of the most oxyphilous macroinvertebrates. End of PAG has probably induced a
productivity gain characterized by increased organic matter rate in sediments. Depletion in
hypolimnion oxygen concentration can then install. The pastoralism, after XIX° century, has
contributed to unbalance between all functions of lacustrine metabolism, aggravating hypolimnetic
oxygen condition. Sustained fish introductions start in the years 1950, may induced by top-down
effect, depletion in chironomids abundance and increase of organic matter preservation. That impact
can also be interpreted like synergic effect with others factors, in particular atmospherics depositions.
With these results, we can preconize to exclude the pastoral activities from the drainage area
of Lake Brévent, and pursue the stop of fish introductions. Nevertheless the basis of a rational
management of these activities can’t be established without the multiplication of thorough studies of
varied type and historic systems.
Key words: Lake, Paleolimnology, Lake Biotic Index, Macroinvertebrate, Chironomidae, Forcing
factors.
Diagnose écologique et paléolimnologique de 3 lacs d’altitude
iii
Remerciements :
Ma gratitude va tout d’abord à Frank Horon, pour m’avoir fait confiance pour la réalisation de
ce stage. Je tiens à remercier chaleureusement Carole Birck, pour son suivi et son intérêt porté à mon
travail pendant ces 6 mois.
Je remercie également vivement mon tuteur universitaire, Valérie Verneaux, pour son
encadrement et ses réflexions sur mon travail d’analyse ; Laurent Millet pour son éclairage sur les
assemblages subfossiles de Chironomidae ; et Fabien Arnaud pour la transmission gracieuse des
données du XRF Core Scanner.
Ce travail n’aurait pas pu être réalisé sans la générosité de nombreuses structures qui ont
pallié au manque de matériel, merci donc à : Chrono-Environnement (Valérie Verneaux, Eric Lucot)
pour le prêt matériel optique, de prélèvement en milieu lacustre et de pédologie, EDYTEM (Cécile
Pignol, Emmanuel Malet) pour l’appui technique dans l’échantillonnage paléolimnologique et le prêt
d’une sonde multiparamètres, la Fédération de Pêche 74 pour son accueil au sein de son laboratoire
d’hydrobiologie, ONEMA Usml (Jean-Claude Raymond) pour le prêt de sondes thermiques, INRA
CARRTEL (Isabelle Domaizon) pour le prêt d’une sonde multiparamètres.
De nombreuses personnes ont été nécessaires pour mener à bien les missions de terrain. Un
grand merci à toutes les personnes qui ont participé avec entrain aux portages et marches
d’approche.
Je remercie également tout particulièrement Patrick Perret, garde de la réserve des Aiguilles
Rouges et gonfleur officiel du « Fish hunter », pour m’avoir accompagné sur toutes les prospections.
Sa bonne humeur, et sa connaissance très fine du massif ont sans nul doute permis à cette partie du
travail de se réaliser dans les meilleures conditions.
Et enfin je ne saurais oublier de remercier ma famille et mes amis pour leur soutien
infaillible…
Merci à tous…
Diagnose écologique et paléolimnologique de 3 lacs d’altitude
iv
INTRODUCTION 1
1. CONTEXTE DE L’ETUDE 1
2. LES LACS D’ALTITUDE 1
3. PROBLEMATIQUE 1
4. OBJECTIFS 2
MATERIEL ET METHODE 2
1. DIAGNOSE SIMPLIFIEE 2
- PRELEVEMENTS LITTORAUX 2
- CARTOGRAPHIE HABITATIONNELLE DE LA ZONE LITTORALE 3
- PHYSICO-CHIMIE DE LA COLONNE D’EAU 3
2. INDICE BIOLOGIQUE LACUSTRE (VERNEAUX ET AL., 2004) 3
- PRINCIPE 3
- PROTOCOLE 4
- CALCUL DE L’INDICE 4
3. APPROCHE PALEOLIMNOLOGIQUE 4
PRESENTATION GENERALE DES LACS ETUDIES 7
1. SITUATION GEOGRAPHIQUE 7
2. CARACTERISTIQUES GEOLOGIQUES 8
3. CONDITIONS CLIMATIQUES ET APPORTS ATMOSPHERIQUES 9
LE LAC DU BREVENT 11
1. BASSIN VERSANT 11
2. OCCUPATION DU SOL 12
3. MORPHOLOGIE LACUSTRE ET FONCTIONNEMENT HYDROLOGIQUE 13
4. HISTORIQUE 14
ALEVINAGE 14
PASTORALISME 14
5. DIAGNOSE ECOLOGIQUE 14
PRELEVEMENTS LITTORAUX 14
PARAMETRES MESOLOGIQUES 15
IBL 17
6. APPROCHE PALEOLIMNOLOGIQUE 19
7. BILAN FONCTIONNEL 25
Diagnose écologique et paléolimnologique de 3 lacs d’altitude
v
LE LAC NOIR INFERIEUR 27
1. BASSIN VERSANT 27
2. OCCUPATION DU SOL 28
3. MORPHOLOGIE LACUSTRE ET FONCTIONNEMENT HYDROLOGIQUE 28
4. HISTORIQUE 28
5. DIAGNOSE ECOLOGIQUE 29
PRELEVEMENTS LITTORAUX 29
PARAMETRES MESOLOGIQUES 29
IBL 31
6. APPROCHE PALEOLIMNOLOGIQUE 32
7. BILAN FONCTIONNEL 36
LE LAC CHESERYS 37
1. BASSIN VERSANT 37
2. OCCUPATION DU SOL 38
3. MORPHOLOGIE LACUSTRE ET FONCTIONNEMENT HYDROLOGIQUE 38
4. HISTORIQUE 39
5. DIAGNOSE ECOLOGIQUE 39
PRELEVEMENTS LITTORAUX 39
IBL 39
6. APPROCHE PALEOLIMNOLOGIQUE 41
7. BILAN FONCTIONNEL 44
CONCLUSION GENERALE ET PRECONISATION DE GESTION 45
BIBLIOGRAPHIE 47
LOGICIELS UTILISES 53
Diagnose écologique et paléolimnologique de 3 lacs d’altitude
vi
Liste des tableaux :
Tab2.1 : Récapitulatif des investigations menées sur les lacs.
Tab4.1 : Condition de mise en place de sols rencontrés sur le bassin versant du Brévent.
Tab4.2 : Caractéristiques morphométriques et habitationnelle du lac du Brévent.
Tab4.3 : Liste faunistique de l’IBL du lac Brévent.
Tab4.4 : Récapitulatif des paramètres de l’IBL du lac du Brévent.
Tab5.1 : Caractéristiques morphométriques et habitationnelles du lac Noir inférieur.
Tab5.2 : Liste faunistique de l’IBL du lac Noir inférieur.
Tab5.3 : Indice et sous-indice de l’IBL du lac Noir inférieur.
Tab6.1 : Caractéristiques morphologiques et habitationnelles du lac des Cheserys.
Tab6.2 : Liste faunistique de l’IBL du lac Cheserys.
Tab6.3 : Récapitulatif des paramètres de l’IBL du lac Cheserys.
Liste des figures :
Fig2.1 : Carottier à gravité (gauche) et illustrations des différentes investigations.
Fig3.1 : Localisation générale des lacs du Brévent (A), Noirs (B) et Cheserys (C). Positionnement de la station météorologique d’Anterne (D). En vert : limite de Réserves Naturelles.
Fig3.2 : Carte géologique au 1 :50000ème
de la région des lacs du Brévent (A), Cheserys (B) et Noir (C) (Feuilles de Cluses et Chamonix, BRGM).
Fig3.3 : Climatogramme du bassin versant d’Anterne.
Fig4.1 : Carte des altitudes (A), des pentes (B) et courbe hypsométrique (C) du bassin versant du lac
du Brévent
Fig4.2 : Abondance relative des individus par pôles d’attraction prospectés et par famille
taxonomique.
Fig4.3 : Profil hivernaux d’oxygène (A), de pourcentage de saturation (B), et de température (C).
Fig4.4 : Profil estivaux d’oxygène (A), pourcentage de saturation (B), et de température (C).
Fig4.5 : Suivi thermique de la tranche d’eau 1 à 8m pour le lac du Brévent.
Fig4.6 : Rapport Plomb anthropique/fond géochimique et éléments chronologiques (en rouge : IC 95%
du fond géochimique).
Fig4.7 : Evolution du pourcentage de Carbone organique et repères chronologiques du Brévent.
Diagnose écologique et paléolimnologique de 3 lacs d’altitude
vii
Fig4.8 : Abondance relative (chaque graduation est de 10% en abscisse) des assemblages
subfossiles de Chironomidae et groupements statistiques (CONISS).
Fig4.9 : Décroissance des valeurs propres et cercle de corrélation de l’ACP (taxons x échantillons).
Fig4.10 : Carte factorielle de l’ACP (axe1 et 2) avec pourcentage de matière organique de chaque
échantillon; abréviation des morphotypes.
Fig4.11 : Evolution temporelle du taux d’accumulation de capsules céphaliques de Chironomidae par
gramme de matière sèche.
Fig4.12 : Evolution temporelle de la quantité de Fer dans les sédiments de la carotte du Brévent.
Fig4.13: Evolution temporelle de la distance par rapport au peuplement de référence (ligne pointillée)
Fig5.1 : Carte des altitudes (A), des pentes (B) et courbe hypsométrique (C) du bassin versant du lac
Noir inférieur.
Fig5.2 : Abondance relative des individus par pôles d’attraction prospectés et par famille
taxonomique.
Fig5.3 : Profil d’oxygène (A), de pourcentage de saturation (B), et de température (C).
Fig5.4 : Suivi thermique de la tranche d’eau 1 à 8m pour le lac Noir.
Fig5.5 : Rapport Plomb anthropique/fond géochimique et éléments chronologiques (en rouge : IC 95% du fond géochimique).
Fig5.6 : Evolution du pourcentage de Carbone organique et repères chronologiques.
Fig5.7 : Abondance relative (chaque graduation est de 10% en abscisse) des assemblages
subfossiles de Chironomidae et groupements statistiques (CONISS).
Fig5.8 : Décroissance des valeurs propres et cercle de corrélation de l’ACP (taxons x échantillons).
Fig5.9 : Carte factorielle de l’ACP (axe1 et 3) avec pourcentage de matière organique de chaque
échantillon; abréviation des morphotypes.
Fig6.1 : Carte des altitudes (A), des pentes (B) et courbe hypsométrique (C) du bassin versant du lac
Cheserys.
Fig6.2 : Abondance relative des individus par pôles d’attraction prospectés et par famille
taxonomique.
Fig6.3 : Modèle age-profondeur de la carotte de Cheserys.
Fig6.4 : Abondance relative (chaque graduation est de 10% en abscisse) des assemblages subfossiles de Chironomidae et groupements statistiques (CONISS).
Fig6.5 : Décroissance des valeurs propres et cercle de corrélation de l’ACP (taxons x échantillons).
Fig6.6 : Carte factorielle de l’ACP (axe1 et 3) avec pourcentage de matière organique de chaque
échantillon; abréviation des morphotypes.
Diagnose écologique et paléolimnologique de 3 lacs d’altitude
viii
Liste des annexes :
Annexe1: Schéma descriptif des pôles d’attraction en zone littorale.
Annexe2 : Choix de l’indice de sténoécie de la faune littorale pour le calcul de l’IBL.
Annexe3 : Plan d’échantillonnage de l’IBL des lacs du Brévent, Noir inférieur et Cheserys.
Annexe4: Tracé du bassin versant du lac du Brévent selon Chacornac (1986), modifié d’après
observation de terrain et modèle d’écoulement.
Annexe5 : Bilan des alevinages du lac du Brévent depuis 1964.
Annexe6 : Sous-bassin participant potentiellement à l’alimentation hydrique du lac du Brévent.
Annexe7 : Liste faunistique issue de l’échantillonnage littoral du Brévent (D’après Hibon, 2010).
Annexe8 : Liste faunistique issue de l’échantillonnage littoral du lac Cheserys.
Annexe9 : Liste faunistique issue de l’échantillonnage littoral du lac Noir inférieur.
Annexe12 : Carte bathymétrique (Sesiano, 1994), et habitationnelle (Hibon, 2010) du lac du Brévent.
Annexe11 : Carte bathymétrique (Sesiano, 1994), et habitationnelle du lac Noir.
Annexe12 : Carte bathymétrique (Sesiano, 1994), et habitationnelle du lac des Cheserys.
Diagnose écologique et paléolimnologique de 3 lacs d’altitude
1
INTRODUCTION
1. Contexte de l’étude
ASTERS, Conservatoire départemental d’espaces naturels, est en charge depuis 1982 de la
gestion du patrimoine naturel protégé du département de Haute-Savoie. A ce titre, il participe depuis
2009 à un programme, réalisé en collaboration avec la Fédération de Pêche 74, visant à étudier
l’impact des activités anthropiques (essentiellement des pratiques d’alevinage) sur le fonctionnement
des écosystèmes lacustres d’altitude. Dix lacs ont pu être d’ores et déjà étudiés dont la moitié n’avait
pas fait l’objet d’alevinage. Ce présent travail vise à poursuivre cette démarche de diagnostic mais
également à approfondir leur étude afin de permettre de quantifier l’impact des perturbations
éventuelles.
2. Les lacs d’altitude
Les lacs d’altitude sont définis comme des étendues d’eaux stagnantes de plus de 0,5ha,
situées à une altitude supérieure à 1500m et dont la profondeur ne permet pas le développement de
la végétation sur toute sa surface (CEMAGREF, 1985 ; Martinot & Rivet, 1985). Les conditions
climatiques extrêmes induisent la présence d’une couche de glace pendant une durée généralement
comprise entre 6 et 8 mois (Chacornac, 1986) réduisant considérablement la période d’activité des
organismes photosynthétiques et donc la productivité globale du lac. La minéralisation des eaux est
généralement pauvre compte tenu de la nature du socle géologique (souvent métamorphique) et du
temps de transit faible entre l’interception des précipitations à la surface du bassin versant et leur
sortie à l’exutoire du lac (Cavalli, 2007). Les communautés aquatiques, structurées par ces conditions
contraignantes, sont très simplifiées aboutissant à des réseaux trophiques établis avec un nombre
restreint de niveaux trophiques (Füreder et al., 2006). Ceci les rend potentiellement très vulnérables
aux perturbations (MacArthur, 1955 ; Winiarski, 2000). Ces lacs présentent également la particularité
d’être, pour la plupart, apiscicoles, le poisson n’ayant pu recoloniser ces milieux à la fin de la dernière
glaciation (Würm, 12000BP) compte tenu de leur isolement et de la morphologie des émissaires.
3. Problématique
Ces systèmes étaient souvent considérés comme exempt de toute perturbation, or leurs
fonctionnements actuels peuvent résulter d’une longue évolution avec les activités anthropiques. En
effet les traces des premières activités pastorales peuvent dater, selon les secteurs, de la fin du
Néolithique (Walsh et al., 2006), les transports atmosphériques à longue distance de contaminants
peuvent être plus intenses que pour les systèmes de plaine (Moiseenko et al., 1997 ; Carrera et al.,
2002) et plus récemment les changements globaux perturbent le processus d’évolution naturelle de
ces systèmes (Bennion et al., 2010). L’introduction d’espèces piscicoles est également une pratique
Diagnose écologique et paléolimnologique de 3 lacs d’altitude
2
courante à des fins de pêche « sportive » (Schindler & Parker, 2002), et ce depuis le début du XVème
siècle (Pechnaler, 1981). Dans un contexte d’intérêt patrimonial (singularité des peuplements et du
fonctionnement, élément du paysage), ou d’application de la réglementation au niveau de la protection
des milieux naturels ou encore du maintien du « bon état écologique » (Directive 2000/60/CE) il est
essentiel de connaitre la résultante de telles activités sur le fonctionnement global des lacs.
A ce constat général, vient s’ajouter des études récentes qui attestent du dysfonctionnement
de certains systèmes (Winiarski, 2000 ; Lazzarotto, 2007 ; Hibon, 2010 ; Giguet-Covex et al., 2011),
ainsi que des observations des gestionnaires témoignant d’un phénomène de « verdissement » des
plans d’eau et dont l’identification des causes reste délicate.
4. Objectifs
Les objectifs de cette étude sont de parvenir à évaluer le fonctionnement actuel de 3 lacs
d’altitude et de le mettre en relation avec leur trajectoire écologique passée. Trois lacs ont été
sélectionnés, en fonction de leur historique et de leur type, le lac du Brévent, le lac Noir Inférieur et un
des lacs Cheserys. Le but est d’acquérir une meilleure connaissance de leur fonctionnement et donc
de permettre une gestion optimale de ces systèmes. Ce présent rapport s’articule en 5 parties : (i) les
différentes techniques mises en œuvre pour cette étude, (ii) présentation de la situation géographique,
géologique et climatique des systèmes étudiés, (iii) développement des résultats pour chaque lac puis
(v) une conclusion sur les préconisations de gestion et une orientation des investigations ultérieures.
MATERIEL ET METHODE
1. Diagnose simplifiée
- Prélèvements littoraux
La macrofaune benthique (>500μm) est échantillonnée en zone littorale selon la démarche de
la typologie des lacs de montagne (Degiorgi et al., 2010). Le nombre de prélèvement est défini en
fonction de la longueur de l’isobathe à 1m (définie sous SIG), selon la formule de l’IBL (Verneaux et
al., 2004).
( (
Une description de l’habitat est associée à la prise d’échantillons. Le niveau de détermination
taxonomique est le genre sauf pour les Chironomidae (Tribu), les Oligochètes et les groupes
inférieurs. L’identification se fait à l’aide de l’ouvrage de Waringer & Graf (1997) pour les Trichoptères
et de Tachet et al. (2011) pour le reste des ordres. Cette approche, couplée à la cartographie de la
zone littorale, permet initialement de renseigner sur le potentiel d’attractivité de la zone littoral pour la
Diagnose écologique et paléolimnologique de 3 lacs d’altitude
3
faune piscicole. Nous l’utiliserons à des fins d’étude sommaire (absence de répliquat) de la répartition
des macroinvertébrés dans les différents habitats de cette zone.
- Cartographie habitationnelle de la zone littorale
La cartographie de la zone littorale s’effectue selon la délimitation des pôles d’attraction
(Degiorgi & Grandmottet, 1993). La zone littorale est définie, par ces auteurs, comme étant la surface
du lac dont la profondeur est inférieure à 2m (Degiorgi & Grandmottet, 1993). L’étude de la diversité
(Shannon, 1948) et de la nature des habitats est ensuite réalisée afin de rendre compte de la qualité
habitationnelle de cette zone de l’espace lacustre. La nomenclature utilisée est visible en annexe de
ce rapport (Annexe1).
- Physico-chimie de la colonne d’eau
Les caractéristiques mésologiques des lacs Noir et Brévent ont été étudiées au cours d’une à
deux campagnes (sous la glace et/ou début septembre). Les paramètres suivants ont été étudiés tous
les mètres le long d’une colonne d’eau placée à la verticale du point le plus profond : température,
concentration et pourcentage de saturation en oxygène dissous. Ces mesures ont été réalisées à
l’aide d’une sonde multiparamètres (marque RBR, EDYTEM & INRA CARRTEL).
Un suivi thermique a été réalisé sur le lac du Brévent et le lac Noir inférieur à l’aide thermistors
(ONEMA Usml). Le lac Noir a été suivi du 4 aout au 5 septembre, et le lac du Brévent l’a été sur une
plus longue période (25 mai au 5 septembre) à 3 profondeurs (1, 3 et 8m), la température de la
colonne d’eau prospectée a été calculée après interpolation par kriging ordinaire.
2. Indice biologique lacustre (Verneaux et al., 2004)
- Principe
Cette méthode permet de rendre compte de la capacité biogénique des écosystèmes en
caractérisant l’intensité de production et l’efficience des transferts dans les réseaux trophiques, au
travers de l’étude de la richesse, de la nature et de la distribution bathymétrique des macroinvertébrés
endopéliques. Elle aboutit au calcul d’une note (IBL) qui sanctionne, toute cause confondue, l’aptitude
du lac à produire des consommateurs.
Diagnose écologique et paléolimnologique de 3 lacs d’altitude
4
- Protocole
Le protocole repose sur l’échantillonnage des sédiments fins à 2 profondeurs : 2m et 2/3 de la
profondeur maximale. Le nombre d’échantillons par isobathe est établi en fonction de la longueur de
celles-ci.
( & (
L’échantillonnage des macroinvertébrés (>250μm) est réalisé, entre le dégel et la stratification
estivale, à la benne Ekman modifiée. Ce système permet de prélever les 5 premiers centimètres de
sédiment, ce qui correspond à la récolte de 90% du macrobenthos présent (Giani & Lucas, 1974, in
Verneaux et al., 1993) ; chaque échantillon est constitué par le contenu de 2 bennes (1/20m²). Le
niveau d’identification des spécimens est le genre pour tous les taxons à l’exception des Oligochètes
et des groupes inférieurs. L’identification se fait à l’aide des ouvrages de Waringer & Graf (1997) pour
les Trichoptères ; de Wiederholm (1983) pour les Chironomidae, et de Tachet et al. (2011) pour les
autres macroinvertébrés.
Le positionnement des points de prélèvement se fait préalablement à la phase de terrain, les
points sont d’abord positionnés en zone profonde puis leur équivalent sur l’isobathe à 2m est ensuite
réalisé selon la ligne de moindre pente. Entre ces points, les prélèvements restant sont intercalés afin
d’équilibrer la pression d’échantillonnage le long de l’isobathe. Les plans d’échantillonnage sont en
annexe de ce rapport (Annexe3).
- Calcul de l’indice
Le calcul de l’indice prend en compte 6 paramètres :
- : richesse taxonomique en zone littorale
- : densité (ind/m²) en zone littorale - : richesse taxonomique en zone profonde
- : qualité de la faune en zone littorale sanctionnant la sténoécie de celle-ci (Annexe2) - : facteur de correction du déficit faunistique - ( : modèle de perte faunistique, égal 1 pour lac eufonctionnel
L’ensemble de ces paramètres permet de calculer :
- indice biologique littoral : √ : illustrant un potentiel trophique (varie de 0 à 80)
- indice de déficit faunistique : √ : témoignant de la fonctionnalité du système (varie de 0
à 1,2)
- √( : variant de 0 à 20, illustrant une capacité biogénique
3. Approche paléolimnologique
La paléolimnologie permet à travers l’évolution temporelle de marqueurs biotiques ou
abiotiques (restes biologiques, paramètres physico-chimiques) étudiés dans les archives
sédimentaires de reconstruire une ou plusieurs variables environnementales (Battarbee, 1999). Cette
approche permet de pallier le manque de données d’observation anciennes (mesures, relevés,
Diagnose écologique et paléolimnologique de 3 lacs d’altitude
5
inventaires) pour fournir une histoire des milieux à différentes échelles temporelles (de la décennie à
l’échelle plurimillénaire).
Compte tenu des objectifs de l’étude, nous avons choisi de suivre l’évolution des peuplements
subfossiles de Chironomidae (Diptera) qui permet de renseigner sur les conditions d’oxygénation de
l’hypolimnion ainsi que sur les quantités et la nature de la matière organique de la zone profonde
(Jonassen, 1984 ; Verneaux & Aleya, 1998 ; Little et al, 2000), cela correspond à la reconstruction de
l’efficience des transferts d’énergie dans les réseaux trophiques. D’autres paramètres structurent
également le peuplement chironomidien, comme la température (Walker, 2001), la nature du sédiment
(Pinder, 1986) ou encore la profondeur (Brundin, 1949). Ce peuplement constitue donc un bon
descripteur écosystémique.
Cette approche a nécessité l’échantillonnage d’une carotte sédimentaire dans la zone la plus
profonde du lac à l’aide d’un carottier à gravité (Fig2.1). Afin d’établir une chronologie, les carottes
extraites ont ensuite été ouvertes, puis passées au XRF Core Scanner (EDYTEM) qui permet de
déduire les concentrations relatives en Plomb et en Rubidium le long de la carotte sédimentaire. La
quantité de Rubidium varie en fonction des précipitations (Chen et al., 1998; Jin et al., 2005). La
pondération du signal de Plomb par celui du Rubidium permet donc de s’affranchir des variations de
régime de précipitations, l’amplitude de la contamination dépendant de l’intensité de la source mais
également de celle des précipitations. Nous avons ensuite calculé le rapport entre une quantité de
Plomb anthropique et le fond géochimique. Le suivi du Carbone organique total, renseignant sur le
taux d’accumulation de matière organique, a également été effectué (analyseur CNS, Chrono-
Environnement). Un échantillonnage systématique tous les demi-centimètres a ensuite été réalisé.
L’extraction des capsules céphaliques de Chironomidae se fait sous la loupe binoculaire,
après traitement de la matière organique à l’aide d’une solution de potasse (KOH) à 10%, puis
filtrations successives sur des tamis de 100 et 200μm. La détermination est effectuée sous
microscope à l’aide des ouvrages de Wiederholm (1983) et de Brooks et al. (2007).
La variabilité dans l’échantillonnage paléolimnogique :
Comme dans toute mesure biologique il est important de connaitre ou d’avoir conscience de la
représentativité de l’échantillonnage face aux phénomènes étudiés. Cette question peut être divisée
en deux parties : (i) en quoi les assemblages subfossiles chironomidiens reflètent le peuplement « en
place » ; et (ii) qu’elle est la variabilité intra-lac de la répartition des capsules céphaliques.
Les restes de Chironomidae qui se retrouvent à la profondeur maximale du lac proviennent
d’une remobilisation des sédiments de la zone littorale, du talus et de la zone profonde (Frey, 1988),
mais également des systèmes lotiques afférents ou de l’érosion du bassin versant (Brooks et al.,
2007). Une éviction de l’analyse des taxons non inféodés à la zone d’étude se fait à l’aide de leurs
exigences écologiques. Une approche complémentaire consiste à calibrer l’échantillon le plus récent
avec un examen de la distribution de la macrofaune en place (Hardenbroek et al., 2011), mais cette
approche nécessite une pression d’échantillonnage pluri-saisonnière. Les assemblages subfossiles de
Diagnose écologique et paléolimnologique de 3 lacs d’altitude
6
Chironomidae sont donc de bons intégrateurs spatiaux (zone profonde) et temporels (cycle de
développement, succession saisonnière).
L’échantillonnage en paléolimnologie consiste le plus souvent en la prise d’une seule carotte
sédimentaire au point le plus profond (Smäh, 1993). La variabilité dans les assemblages de
Chironomidae devient acceptable, inférieure à 20%, dès lors que l’on compare les taxons avec les
plus fortes abondances extraits de carotte de la zone profonde (Heiri, 2004). Dans notre cas d’étude
plusieurs facteurs limitent donc les sources d’erreur causées par cette variabilité : l’élimination des
plus faibles abondances et l’analyse des taxons uniquement de la zone profonde.
Fig2.1 : Carottier à gravité (gauche) et illustrations des différentes investigations.
Tab2.1 : Récapitulatif des investigations menées sur les lacs.
Méthodes Brévent Noir Inf Cheserys
Prélèvements littoraux 2010 03/08/12
02/07/12
Cartographie des pôles d’attraction 2010
Indice Biologique Lacustre 17/07/12
Carottage 10/05/12 10/05/12 2010
Physico-Chimie de la colonne d’eau 2 1 0
Thermographie Mai à Septembre Aout à Septembre
Prospection pédologique 23/08/12 - -
Diagnose écologique et paléolimnologique de 3 lacs d’altitude
7
PRESENTATION GENERALE DES LACS ETUDIES
1. Situation géographique
Les bassins versants des lacs étudiés se situent sur le Massif des Aiguilles Rouges dans les
Alpes du Nord (Fig3.1). Ce massif se développe dans les Alpes de Haute-Savoie (74), au Nord de
Chamonix, parallèlement à la chaine du Mont Blanc. Sa superficie est de 380ha, et il culmine à 2965m
à l’Aiguille du Belvédère.
La réserve naturelle des Aiguilles Rouges, classée depuis 1982, compte 22 lacs qui se sont
développés à la faveur d’un surcreusement causé par les glaciers du Quaternaire.
Fig3.1 : Localisation générale des lacs du Brévent (A), Noirs (B) et Cheserys (C). Positionnement de la station météorologique d’Anterne (D). En vert : limite des Réserves Naturelles.
Chamonix-
Mont-Blanc
Diagnose écologique et paléolimnologique de 3 lacs d’altitude
8
2. Caractéristiques géologiques
La morphologie du massif des Aiguilles Rouges correspond au «plancher d’un cirque glaciaire
d’origine Würmienne » (Vincent, 1976). Les bassins versants des lacs étudiés présentent
globalement les mêmes caractéristiques géologiques correspondant à la série cristallophyllienne des
Aiguilles Rouges. Ces roches sont très pauvres en minéraux solubles et difficilement altérables,
expliquant ainsi l’acidité des sols (Gobat et al., 1998), et la faible conductivité mesurée dans les eaux
superficielles (Chacornac, 1986).
Fig3.2 : Carte géologique au 1 :50000ème
de la région des lacs du Brévent (A), Cheserys (B) et Noir (C) (Feuilles de Cluses et Chamonix, BRGM).
Le socle géologique de tous ces bassins versants (Fig3.2A, B et C) est majoritairement
composé de Paragneiss. Cette formation géologique est issue du métamorphisme de matériaux
sédimentaires très pauvre en calcium et magnésium, et dont la composition minéralogique est voisine
de celle du granite. Le matériau d’altération de cette roche est donc limono-sableux mais également
avec une faible fraction argileuse. Notons également la présence de quelques filons d’amphibolites
pour les bassins du Brévent et les lacs Noirs, d’éboulis pour le bassin d’alimentation des Cheserys, et
de calcaires cristallins pour les lacs Noirs.
A
C
B
C
C
C
Diagnose écologique et paléolimnologique de 3 lacs d’altitude
9
3. Conditions climatiques et apports atmosphériques
Le climatogramme a été construit à partir des moyennes mensuelles sur 4 années (station
météorologique EDYTEM). Son analyse est néanmoins à nuancer car il convient d’avoir un jeu de
données couvrant une dizaine d’années afin de caractériser un climat au niveau local.
La station météorologique du laboratoire EDYTEM se situe sur le bassin versant du lac
d’Anterne (2060m, Fig3.3), dans le massif d’Arve-Giffre (voisin du massif d’étude). L’utilisation de ces
données permet de fournir une indication globale des conditions climatiques des bassins versants
étudiés (faible éloignement géographique, altitudes voisines).
Fig3.3 : Climatogramme du bassin versant d’Anterne.
Les précipitations sous forme solide qui atteignent l’impluvium sont immobilisées et donc ne
sont pas prises en compte par le pluviomètre. Le rapport entre les précipitations solides et liquides à
l’étage alpin dans les Aiguilles Rouges est généralement compris en 1 :1 et 3 :1 (Pardé, 1925 ;
Chacornac, 1986). Le cumul des précipitations annuelles sur la période estivale (mai à septembre, en
vert sur le graphe) est de 953mm/m² (Fig), ce qui correspond à un régime de précipitation élevé. Le
cumul moyen annuel est donc compris entre 1900 et 3800mm/m², nous prendrons une valeur
intermédiaire de 2500mm/m² pour la suite du rapport.
Les températures moyennes sont inférieures à 0°C pendant 7 mois de l’année cela permet de
renseigner sur l’alternance gel/dégel de la surface des lacs, mais également sur la faible longueur de
la période végétative sur le bassin versant.
Diagnose écologique et paléolimnologique de 3 lacs d’altitude
10
Nous pouvons également tenter d’évaluer très globalement les apports atmosphériques à
partir des cumuls annuels et d’études antérieures. Les flux atmosphériques de nutriments (azote et
phosphore) peuvent constituer l’essentiel des sources d’éléments biogènes dans les systèmes
d’altitude dont le bassin versant possède une forte dominante minérale (Roche & Loye-Pilot, 1989).
En compilant les différentes sources bibliographiques (Burkard & Chassaing, 1984 ; Chacornac, 1986,
Roche & Loye-Pilot, 1989 ; Blanc, 1993), on obtient, pour les années 80-90, une concentration de
0,9mg/L d’Azote total et de 0,008mg/L de Phosphore total, ce qui équivaut à 2,2g/m²/an (ou
22kg/ha/an) pour l’Azote et 20mg/m²/an (soit 200g/ha/an) pour le Phosphore total, selon le régime de
précipitation. La valeur de cet apport est en accord avec une gamme de concentration allant jusqu’à
35kg d’N/ha dans les Alpes du Sud (Lepori & Keck, 2012).
Cas de la contamination au Plomb :
Les lacs de montagne ont gardé en mémoire dans leurs sédiments le signal des
contaminations passées au Plomb. Il est possible de dégager des enregistrements sédimentaires 3
événements majeurs (Desmet et al, 2001): le premier correspond à la contamination due aux activités
d’extraction de Plomb dès l’époque romaine (entre 100BC et 200AD). La seconde, datée entre 900AD
et 1200AD, est causée par les activités minières du Haut Moyen-Age. Et la dernière intervenant au
XXème
siècle avec un pic dans les années 70 est causée par la Révolution Industrielle et l’essor des
essences plombées. L’ensemble de ces évènements peut également servir de repères
chronologiques (Renberg et al., 2001). Nous prendrons les datations de ces pics issues des travaux
sur le lac d’Anterne (Sixt-Passy) de Giguet-Covex et al. (2011) afin d’élaborer un modèle d’âge des
séquences sédimentaires.
Prélèvement IBL au lac Cheserys
Diagnose écologique et paléolimnologique de 3 lacs d’altitude
11
LE LAC DU BREVENT
1. Bassin versant
Le bassin versant du lac du Brévent s’étend sur une très faible superficie de 14 ha selon une
orientation principalement Sud-Ouest. L’indice de compacité est de 1,4 (Gravelius, 1914), ce qui
traduit une forme compacte. Ses altitudes maximale et minimale sont respectivement de 2288 et
2129m correspondant à un éperon dans la pente menant au sommet du Brévent (2525m) et à
l’exutoire du lac. Les crêtes du bassin versant passent par un sommet la Tête de Bellachat culminant
à 2263m. L’analyse de la courbe hypsométrique (Fig4 .1C) permet d’observer que 50% de la surface
du bassin versant se situent à une altitude inférieure à 2170m. Les pentes (Fig4.1B) sont également
très importantes, la pente moyenne est de 24°. En se basant sur les cumuls moyens annuels,
l’estimation du volume des précipitations est de 350000m3, cette valeur est nettement inférieure à
celle estimée par Chacornac (1986).
Le tracé de son bassin versant (25 ha, Annexe4) incluait la pente qui mène au sommet du
Brévent, or lors des prospections de terrain, il s’est avéré qu’un banc de roche moutonnée créé un
ressaut de seulement quelques mètres qui modifie de façon visible l’écoulement des eaux vers l’Ouest
en direction du Creux aux Marmottes (Annexe6). Cette observation a ensuite été confirmée par une
modélisation de la direction des écoulements de surface à partir d’un MNT (Annexe4).
La question du stockage et de la circulation d’eaux dans les couches géologiques peut être posée
car même en 2003, année de référence en matière de déficit hydrique (Perret P., com.pers.), le
niveau du lac n’a pas varié de plus de 30cm. Sachant que les sols sont plutôt drainants (éléments
grossiers dans les horizons inférieurs) et qu’il y a absence d’affluent pérenne. Il est probable qu’il
existe une source complémentaire. Un bassin de 10ha situé au Nord-Est du lac pourrait également
participer à son alimentation (Annexe6), du fait de son altitude supérieure et d’un fonctionnement en
perte (absence d’eau libre). Pour vérifier cette hypothèse des traçages devraient être mis en place.
A
C
B
C
Diagnose écologique et paléolimnologique de 3 lacs d’altitude
12
2. Occupation du sol
Une prospection a été réalisée le 23/08/12 dans le but d’identifier les différents types de sols et
d’appréhender les facteurs responsables de leur formation. Les processus pédogénétiques qui se
mettent en place au niveau de ce bassin hydrographique dépendent de la structure de la roche mère
et de la pente (Tab4.1).
Tab4.1 : Condition de mise en place de sols rencontrés
Structure des Paragneiss
Moutonnée (polis glaciaire) En place Eboulis
Situation
topographique
Pente nulle ou
faible
Pente marquée Tout type Pente marquée,
et cône de
déjection
Typologie et
caractéristiques
Histosol, horizon
holorganique
fibreux profond
Sols humifères,
avec horizon
holorganique
fibreux en surface
Ranker, sol
humifère désaturé
peu profond
Brun ocre,
profond, désaturé,
humifère sur qq
cm.
La roche nue compose l’essentiel du bassin versant, viennent ensuite les Rankers et les sols Brun
ocre pour des surfaces équivalentes. Les sols humifères à horizon superficiel tourbeux se mettent en
place dans les combes à neige alors que la Tourbe vraie n’est présente que sur une faible surface.
La majorité de la superficie est donc occupée par un matériau géologique nu, ou par des sols
désaturés (pH acide) dont les propriétés nutritives et d’échanges sont très faibles. En terme de
fonctionnement hydrologique, les sols sont pour la plupart drainants aux capacités de stockage
faibles, à texture sableuse avec présence d’éléments grossiers en profondeur, et de plus en situation
de forte pente.
Fig4.1 : Carte des altitudes (A), des
pentes (B) et courbe hypsométrique
(C) du bassin versant du lac du
Brévent.
C
Diagnose écologique et paléolimnologique de 3 lacs d’altitude
13
Comme souligné en introduction les retombées atmosphériques, qui se sont intensifiées dès le
début du XX° siècle, ne peuvent donc être fixées par les complexes d’échanges entrainant donc un
ruissellement de surface vers le milieu récepteur. Les activités pastorales qui se développent sur le
bassin versant doivent certainement contribuer de manière significative aux apports de substances
nutritives.
3. Morphologie lacustre et fonctionnement hydrologique
Le lac du Brévent possède une surface de 2,95ha pour une circonférence de 1km. La
profondeur maximale est de 20,4m (Annexe10, Tab4.2), cela se traduit par des pentes abruptes
réparties plutôt équitablement sur son pourtour. La forme générale du lac se rapproche fortement de
celle d’un cône (dans ce cas, forme théorique = 0,33). Les apports hydrologiques se font par trois
torrents temporaires et un affluent principal, dont le débit maximal est de 50L/s, ne fonctionnant qu’au
mois de juin et de juillet (Chacornac, 1986). L’essentiel des apports s’effectue par drainage directe de
la fonte des neiges qui intervient avant le dégel du lac. Malgré les quantités d’eau importantes (1,5
fois supérieures au volume du lac) qui parviennent à celui-ci en quelques semaines, cela ne permet
pas un renouvellement complet des eaux compte tenu des différences de densité entre l’eau de fonte
et celle de la zone profonde (Welch et al., 1984). Le lac est caractérisé par deux périodes de
stratification (estivale et hivernale). La durée de la stratification hivernale est très longue occupant 8
mois de l’année.
La zone littorale s’étend sur 0,38 ha soit 13% de la superficie totale. L’indice de diversité de
Shannon de 1,45 (régularité de 0,8) témoigne d’un habitat moyennement diversifié avec une forte
dominance d’un seul substrat : les blocs avec anfractuosités (près de la moitié de la surface de la
zone littorale). La présence de supports végétaux de manière ponctuelle (5% de la zone littorale) vient
diversifier cette dominante minérale.
Tab4.2 : Caractéristiques morphométriques et habitationnelles du lac du Brévent
Lac Brévent
Altitude (m) 2125
Surface (ha) 2,95
Circonférence (km) 1
Surface <2m 13%
Volume (m3) 230000
Zmax (m) 20,4
Zmoy (m) 7,8
Coefficient creux 0,13
Forme théorique 0,38
Efférence
Afférence
Blocs avec anfractuosité
Fond nu minéral
Fond nu organique
Hélophytes denses
Diagnose écologique et paléolimnologique de 3 lacs d’altitude
14
4. Historique
Alevinage
Les premiers alevinages ont été réalisés à partir de 1906 (Crettiez, 1906 in Chocarnac, 1986).
Dès le milieu des années 1950, cette pratique s’intensifie avec l’utilisation de l’hélicoptère. L’AAPPMA
du Faucigny alevine avec 5 espèces : le Vairon (Phoxinus phoxinus), le Saumon de fontaine (Salmo
fontinalis), la Truite fario (Salmo trutta fario), l’Omble chevalier (Salmo alpinus) ainsi que la Truite Arc-
en-Ciel (Onchoryncus mykiss). Aucune de ces espèces ne se maintenaient naturellement dans le
plan d’eau à l’exception du Vairon (Bouvet & Chacornac, 1986). Par la suite une gestion avec 2 ou 3
espèces était employée sans stratégie visible (Annexe5).
Entre 2008 et 2010, ce lac a été soumis à un plan de gestion piscicole mis en place par la
Fédération de Pêche 74 (Huchet, 2009) et faisait l’objet d’un alevinage monospécifique à raison de
500ind/ha en Truite fario (Salmo trutta fario). A la suite d’une étude réalisée en 2010 (Hibon, 2010) et
témoignant du dysfonctionnement du lac, ce système n’est plus aleviné.
Pastoralisme
Il est difficile d’obtenir de l’information fiable sur l’évolution de la taille des cheptels et l’année à
laquelle les premiers troupeaux viennent paître sur ces terrains. Il est probable que dès la fin du XIX°
siècle cette activité se soit développée dans le secteur (Blanc-Gonnet, 2000). Actuellement, le
troupeau non gardé est constitué de 400 têtes. Il est très fréquent de les observer principalement aux
abords du lac.
5. Diagnose écologique
Prélèvements littoraux
Le développement de cette partie est basé sur le travail de Hibon L. en 2010 (FDPPMA 74).
La variété taxonomique des prélèvements effectués en zone littorale est faible (12 taxons).
Nous pouvons observer une grande hétérogénéité d’attractivité des substrats. En effet le tiers des
individus prélevés se trouve dans l’unique échantillon de Bryophyte, qui est un habitat très minoritaire
(non cartographiable) mais qui constitue le support le plus biogène. A l’opposé les blocs, substrat
dominant de la zone littorale, ne possèdent pas des biocénoses benthiques riches et diversifiées (à
peine 2% des effectifs totaux pour 2 prélèvements). Dans une situation d’attractivité intermédiaire se
trouvent les substrats composés de particules fines (organiques et minérales) dont les
macroinvertébrés composent 45% des effectifs totaux (3 prélèvements). Comme détaillé
précédemment, ce type de substrat est relativement bien représenté correspondant au tiers de
l’espace lacustre littorale.
Le peuplement macrobenthique est très largement dominé par la famille des Chironomidae,
notamment par la tribu des Tanypodinae et des Orthocladiinae en accord avec les données
Diagnose écologique et paléolimnologique de 3 lacs d’altitude
15
bibliographiques (Boggero et al., 2006 ; Füderer et al., 2006). Plus de 90% des individus
appartiennent aux groupes taxonomiques des Chironomidae et Oligochètes (Fig4.2).
Il est cependant surprenant de ne pas avoir retrouvé des taxons appartenant aux familles de
Plécoptères, Trichoptères, Ephéméroptères et Coléoptères ; malgré la diversité habitationnelle offerte
par les prélèvements. Notons également que des coléoptères de la famille de Dytiscidae avaient été
échantillonnées en 1980 (Chacornac, 1986). Leur disparition pourrait être mise en relation avec un
colmatage algal relativement important.
Fig4.2 : Abondance relative des individus par pôles d’attraction prospectés et par famille
taxonomique.
Paramètres mésologiques
- Profil hivernal (du 25/05/12)
Une stratification hivernale avec une thermocline entre 11 et 12m et un hypolimnion de 8m
(fig4.3) est établi, la hauteur de glace au moment de la prospection était encore de plus de 2m. La
distribution bathymétrique de la concentration en oxygène dissous est clinograde. Le maximum de
8m/L étant à l’interface eau/glace, le milieu devient anoxique à 19m de profondeur. Notons également
que la concentration de 6mg/L (seuil de tolérance pour les Salmonidés) est atteinte à partir de 6m. Le
déficit total en oxygène dans l’hypolimnion (Barbe et al., 1990) est de 6,5mg/L. Le pourcentage de
saturation n’est jamais supérieur à 80% ce qui est en accord avec les études antérieures (Chacornac,
1986). Ce type de distribution témoigne de l’intensité des phénomènes respiratoires des organismes
hétérotrophes. Cette période, malgré une forte hypoxie de la zone profonde, n’est pas la plus
structurante pour la macrofaune benthique. Beaucoup de ces organismes étant en diapause
(Tatosava & Stuchlik, 2006). Ils possèdent des exigences vis-à-vis de l’oxygène très inférieures à
celles de la période d’activité.
05
101520253035404550
0102030405060708090
100
Diagnose écologique et paléolimnologique de 3 lacs d’altitude
16
Fig4.3 : Profil hivernaux d’oxygène (A), de pourcentage de saturation (B), et de température (C).
- Profil estival (du 05/09/12)
La dernière campagne physico-chimique réalisée le 5 septembre, donc en fin de stratification
estivale (fig4.4), permet de se rendre compte de l’intensité des processus de photosynthèse et de
dégradation. L’oxymètre utilisé lors de cette campagne présentait probablement un défaut de
calibration qui aurait dut être contrôlé par la mesure en laboratoire de la concentration en oxygène
dissous par la méthode de Winckler par exemple. Une stratification thermique est installée avec une
thermocline entre 7 et 12m. Le suivi de l’oxygène dissous montre clairement une distribution
clinograde avec une très forte désoxygénation à partir de 17m. Les mesures de transparences
réalisées les années précédentes donnent une profondeur de disparition du Secchi vers 6m de
profondeur.
Fig4.4 : Profil estivaux d’oxygène (A), pourcentage de saturation (B), et de température (C).
A
C
B
C
C
C
A
C
B
C
C
C
Diagnose écologique et paléolimnologique de 3 lacs d’altitude
17
- Suivi thermique (25 mai-5 septembre)
La température de l’eau en surface commence à se réchauffer après le 13 juin (jours 20),
illustrant l’amorce du dégel déjà relativement avancé lors de la pose des sondes thermiques (anneaux
de dégel). C’est autour du 3 juillet (jours 40) que l’on peut observer la phase isothermie entre 4 et 5°C
(fig4.5), témoignant du dégel total du lac et de la fin du brassage printanier. Cette phase est de très
courte durée puisque très rapidement une stratification estivale se met en place avec une température
en surface de 19°C le 23 aout (jours 90). A partir de cette date la température de surface diminue.
Il est d’ailleurs pertinent de se demander si un brassage aussi court a permis de réoxygéner
un hypolimnion déjà hypoxique en fin de stratification hivernale. Lors de l’étude antérieure de 1983,
l’isothermie printanière n’avait duré qu’une seule journée et n’avait pas permis de réalimenter
correctement la zone profonde en oxygène (Chacornac, 1986). C’est seulement le brassage automnal
qui permettrait une homogénéisation complète des concentrations en oxygène dissous. Le lac du
Brévent présente donc un caractère dimictique méromictique (ou monomictique).
Fig4.5 : Suivi thermique de la tranche d’eau 1 à 8m pour le lac du Brévent. IBL
Le protocole a été appliqué le 17 juillet 2012, avec 5 échantillons en zone littorale (2m ; l=0,8km)
et 4 en zone profonde (13m ; l=0,3km), répartis en 4 transects et 1 prélèvement intercalé (Annexe3).
L’application stricte du protocole aurait nécessité l’échantillonnage de 9 prélèvements en zone
littorale, il était initialement prévu d’utiliser les 4 prélèvements compatible IBL de 2010 (Hibon, 2010),
or après étude comparative des listes faunistiques de 2010 et 2012 il s’est avéré que l’échantillonnage
n’avait pas été réalisé au même moment dans la dynamique des successions de macroinvertébrés
littoraux. Les 5 prélèvements effectués en zone littorale permettent toutefois d’échantillonner les
taxons les plus communs.
Diagnose écologique et paléolimnologique de 3 lacs d’altitude
18
Tab4.3 : Liste faunistique de l’IBL du lac Brévent :
Ordre Occurrence (%) Densité (ind/m²)
Insecte Littorale Littorale Profonde
Chironomidae
Chironomini
Chironomus 60 28 35
Dicrotendipes 100 480 -
Tanytarsini
Tanytarsus 20 4 -
Orthocladiinae
Corynoneura 20 4 -
Psectrocladius 0 - 5
Tanypodinae
Procladius 80 288 -
Zavrelimyia 60 28 -
Sialidae
Sialis 80 36 -
Oligochètes Tubificinae Avec soies capillaires 40 - 30
Autres 40 44 115
Nématodes 20 12 -
Densité (ind/m²) 924 185
L'IBL calculé pour le lac du Brévent donne une note de 8/20 avec un indice biologique littoral de
20,5 et un déficit faunistique de 0,5 (Tab4.4). Au niveau typologique, il appartient donc aux lacs
oligobiotiques dysfonctionnels.
La production de consommateurs secondaires est donc limité à la fois par la faible minéralisation
des eaux (conductivité comprise entre 20 et 40 µS/cm ; Chacornac, 1986 ; Winiarski, 2000 ; Hibon,
2010) mais également par une défaillance des transferts de matière dans les réseaux trophiques. Le
peuplement macrobenthique profond (Tab4.3) est majoritairement composé par des individus de
l'ordre des Oligochètes conséquence de conditions d'oxygénation insuffisantes (profil hivernal et
estival), et du genre Chironomus qui présente une tolérance à l'hypoxie.
Ce caractère dystrophique est également appuyé par une qualité de la faune littorale médiocre
(ql=0,7: Zavrelimyia), témoignant d'une altération des potentiels biologiques dès la zone littorale.
Compte tenu du faible nombre de points de prélèvements réalisé, il est certain que la richesse
taxonomique est sous-estimé (absence de Pisidium, Tabanidae… pourtant échantillonné en 2010), et
donc l’indice de déficit faunistique est trop élevé. L’application stricte du protocole aurait sanctionné
encore d’avantage la fonctionnalité du système.
Diagnose écologique et paléolimnologique de 3 lacs d’altitude
19
Tab4.4 : Récapitulatif des paramètres de l’IBL :
Descripteurs et indices Valeurs
vl : richesse taxo. littorale 9
dl : densité littorale 924
vf : richesse taxo. profonde 4
k : facteur de correction déficit faunistique 1,3
ql : sténoécie faune littorale (taxon indicateur) 0,7 (Zavrelimyia)
df : modèle de perte taxonomique 0,6
Bl : indice biologique littorale 20,5
Df : indice déficit faunistique 0,5
IBL : indice biologique lacustre 8
6. Approche paléolimnologique
La carotte de 55cm extraite du lac, permet de recouvrir le dernier millénaire. Deux pics de Plomb
peuvent être identifiés : le pic de 1974AD, avec une augmentation de 230% par rapport au fond
géochimique et celui des activités anthropiques de l’époque médiévale (aux alentours de 1000AD)
augmentant de 90% le bruit de fond (fig4.6).
Fig4.6 : Rapport Plomb anthropique/fond géochimique et éléments chronologiques (en rouge : IC 95%
du fond géochimique).
Les 20 premiers centimètres analysés permettent probablement de reconstruire l’histoire
évolutive du lac depuis le XVI° siècle. Le suivi de la proportion de matière organique montre une
augmentation significative qui s’amorce dès 12cm (fig4.7). Le taux passe de 12 à 20%, et
l’enrichissement semble se faire de manière progressive.
Diagnose écologique et paléolimnologique de 3 lacs d’altitude
20
Fig4.7 : Evolution du pourcentage de Carbone organique dans les sédiments et repères chronologiques du Brévent.
2442 capsules céphaliques ont été identifiées pour une richesse taxonomique de 15. 7 taxons ont
été retenus selon les critères décrits en introduction. L’analyse de la matrice de distance (méthode
Euclidienne) fait ressortir deux groupements statistiques (fig4.8) :
-Br1 : Dominé par Tanytarsus lugens-type, Procladius et Zavrelimyia
-Br2 : Dominé par Tanytarsus lugens-type et Chironomus anthracinus-type.
La transition entre ces deux biozones devient significative vers 8cm (début XX°) mais semble
s’amorcer aux environs de 10cm, et se manifeste par une diminution de l’abondance relative de T.
lugens-type et C.anthracinus-type et une augmentation de celle de Procladius, Psectrocladius
sordidellus-type et Zavrelimyia.
Fig4.8 : Abondance relative (chaque graduation est de 10% en abscisse) des taxons subfossiles dans
les assemblages de Chironomidae et groupements statistiques (CONISS).
Diagnose écologique et paléolimnologique de 3 lacs d’altitude
21
Les 3 premiers axes factoriels de l’analyse en composante principale effectuée sur le jeu de
données possèdent des valeurs propres supérieures à 1 donc sont interprétables (Kaiser, 1960). Pour
la suite de l’analyse les axe1 et 2 ont été retenus, représentant 36% et 20% de l’inertie totale (fig4.9).
L’étude des exigences écologiques des taxons contribuant le plus à l’axe1, nous permet de
l’interpréter comme un gradient de matière organique (MO), et d’oxygénation. Tanytarsus lugens-type
étant oxyphile (Brooks et al., 2007) et électif des systèmes oligotrophes, tandis que Zavrelimyia et
Procladius présentent une affinité pour les systèmes plus productifs et une tolérance à l’hypoxie pour
Procladius (Heiri & Lotter, 2003).
Fig4.9 : Décroissance des valeurs propres et cercle de corrélation de l’ACP (taxons x échantillons).
La carte factorielle (Axe1 et 2) montre clairement une discrimination du positionnement des
stations selon l’axe1 (fig4.10), avec les échantillons de la partie la plus récente (haut de la carotte
sédimentaire) possédant des scores négatifs. L’évolution des conditions mésologiques tend donc vers
une augmentation des apports en matière organique, et une interface eau/sédiment hypoxique.
Cette hypothèse est vérifiée par les profils d’oxygène réalisés dès 1982 (Chacornac, 1986),
illustrant cette désoxygénation, et par l’état actuel établit par l’IBL. La corrélation qui existe entre les
scores de l’axe1 et le taux de MO (Axe1~MO : p-value<0.001, cor=-0,85) indique que ce paramètre
joue un rôle primordial dans le contrôle des variations des assemblages subfossiles.
Diagnose écologique et paléolimnologique de 3 lacs d’altitude
22
Fig4.10 : Carte factorielle de l’ACP (axe1 et 2) avec pourcentage de matière organique de chaque
échantillon; abréviation des morphotypes.
Afin de tenter d’affiner ce diagnostic de rétro-observation, l’idéal serait de pourvoir raisonner
en terme de flux de biomasse de capsule céphalique par année par unité de surface afin de
s’affranchir des variations de taux de sédimentation et du niveau trophique des taxons présents. En
absence d’un modèle d’âge robuste et de masse de capsules, nous allons seulement appréhender
l’évolution temporelle du taux d’accumulation de capsules par gramme de matière sèche.
Trois phases peuvent être décelées sur ce graphique (fig4.11). Une première où le taux
d’accumulation de capsule semble être stable autour de 11 capsules/g de MS. Puis à partir de 8 cm,
le flux augmente de manière significative pour atteindre 40 capsules/g de MS et s’effondre finalement
à 4 capsules/g de MS après 5 cm.
Cette évolution témoigne dans un premier temps d’une augmentation de la productivité
lacustre (augmentation diachronique avec la MO), et ce malgré un remplacement de T. lugens-type,
taxon détritivore, par des larves prédatrices (Zavrelimyia et Procladius), donc théoriquement au
potentiel de développement plus faible. De plus le taux de matière organique étant en constante
augmentation depuis 12cm, le nombre d’année par échantillon (de même épaisseur) est donc en
diminution. Plusieurs hypothèse peuvent expliquer cette diminution : un contrôle ascendant (Ex : taux
d’Oxygène, Broderson & Quinlan, 2006), ou un contrôle descendant (Ex : pression de prédation ;
Armitage, 1995).
Tanyt : Tanytarsus lugens-type
Chiro : Chironomus anthracinus-type
Psectr : Psectrocladius sordidellus-type
Procl : Procladius
Chaeto : Chaetocladius piger-type
Zavrel : Zavrelimyia
Parat : Paratanytarsus austriacus-type
Diagnose écologique et paléolimnologique de 3 lacs d’altitude
23
Fig4.11 : Evolution temporelle du taux d’accumulation de capsules céphaliques de Chironomidae par
gramme de matière sèche et repères chronologiques.
Le suivi de la quantité de Fer et de Manganèse dans les sédiments a également été réalisé à
l’aide de la technologie XRF Core Scanner (EDYTEM). Il permet de renseigner sur les conditions
d’oxydo-réduction de l’hypolimnion. En effet en période d’anoxie, le milieu devient réducteur et le Fer
et la Manganèse sous leurs formes réduites deviennent alors solubles dans la colonne d’eau
(Davison, 1993), toutefois la réduction du Fe et moins stable dans la colonne d’eau que celle du Mn.
Une diminution conjointe du rapport Mn/Fe et de la quantité de Mn dans les sédiments peuvent alors
être interprétées comme un période d’anoxie (Wersin et al., 1991 ; Davison, 1993 ; Stumm & Morgan,
1996 ; Koinig et al., 2003). Son utilisation dans la discussion devrait toutefois se faire après
confrontation avec d’autres proxys.
Le ratio Mn/Fe et la quantité de Manganèse suivent la même évolution, une première
diminution à partir de 15cm, puis une seconde amorcée à 3cm soit vers les années 70. Nous pouvons
également observer une légère augmentation de 7 à 4cm.
Comme nous l’avons vu précédemment, le lac du Brévent est caractérisé par une seule
période de brassage complet (brassage automnale). La phase de réchauffement post-PAG induit une
augmentation du taux d’accumulation de matière organique (Millet et al., 2010) favorisant
l’intensification des activités hétérotrophes (consommatrices d’oxygène). Une diminution de la
concentration en oxygène dissous a alors pu s’amorcer, puis le pastoralisme a pu permettre le
passage de l’hypoxie (ici naturelle) à l’anoxie (marqueur de dysfonctionnement) des couches
profondes. Une diminution de cette pression pourrait expliquer l’augmentation à partir de 7cm. Puis
les retombées atmosphériques et les alevinages soutenus dès 1950 pourraient induire la
désoxygénation que l’on connait actuellement.
Diagnose écologique et paléolimnologique de 3 lacs d’altitude
24
Fig4.12 : Evolution temporelle du ratio Mn/Fe, de la quantité de Manganèse dans les sédiments de la
carotte du Brévent et repères chronologiques.
Pour discuter de l’évolution des assemblages subfossiles de Chironomidae, nous pouvons
d’abord conclure que les conditions d’oxygénation naturelles ne permettent pas le développement des
morphotypes les plus oxyphiles pourtant électifs de ce système oligotrophe d’altitude (Lotter, 1997 ;
Bigler et al., 2006 ; Brooks et al., 2007 ; Illyashuk et al., 2010 ). Ceci résulte vraisemblablement du
type de thermo-circulation créant une contrainte naturelle sur la paramètre oxygène.
La fin du Petit Age Glaciaire (PAG, 15cm, circa 1850AD, Millet et al., 2010), pourrait induire un
gain de productivité du système, caractérisé par une augmentation de la proportion de MO dans les
sédiments, favorisant naturellement une diminution des conditions d’oxygénation.
Le pastoralisme pourrait contribuer de manière significative aux apports de nutriments vers le
système et donc par un contrôle de type « bottom-up » participer aux changements dans les
assemblages de Chironomidae. Ces apports excessifs de nutriments induiraient un déséquilibre entre
les fonctions du métabolisme lacustre, notamment celles de production et consommation, aggravant
l’intensité de la désoxygénation de la zone profonde causée par les activités hétérotrophes. L’analyse
du signal Mn/Fe laisse penser que l’intensité du pastoralisme ait varié au cours du temps avec une
diminution de celle-ci aux alentours de 6cm qui permettrait une meilleure oxygénation, et une
production de consommateurs secondaires (taux d’accumulation de capsules).
La dernière perturbation caractérisée par un effondrement du taux d’accumulation de
capsules, une nouvelle diminution du rapport Mn/Fe, et un accroissement de la proportion de MO
dans les sédiments pourrait être induite par une augmentation d’un contrôle de type « top-down »
(augmentation de la pression de prédation) des poissons sur les macroinvertébrés (Armitage, 1995),
par l’intensification des retombées atmosphériques, ou par effet synergique avec les autres facteurs
de forçage.
Diagnose écologique et paléolimnologique de 3 lacs d’altitude
25
7. Bilan fonctionnel
Le Lac du Brévent présente un caractère nettement dystrophique (IBL, profil d’Oxygène).
Nous avons pu observer par l’étude des assemblages subfossiles de Chironomidae que cet
état est très loin d’être son fonctionnement de référence. Les causes de ce dysfonctionnement
sont toutefois difficiles à incriminer. Le changement vers un système plus productif semble
être induit par une variation climatique (fin du PAG), puis par l’action synergique du
pastoralisme dont les apports en éléments biogènes sont non négligeables sur ce type de
bassin versant. L’intensification de la désoxygénation, les retombées atmosphériques et les
premières introductions soutenues de poissons réalisées dès les années 1950, pourraient
induire une diminution d’abondance du benthos.
En termes de gestion, seuls les facteurs de forçage locaux peuvent être contrôlés. Il
semble donc nécessaire de poursuivre l’arrêt des alevinages le système étant de toute façon
inapte au bon développement des Salmonidés, et d’entreprendre une réflexion sur le
pastoralisme, cette activité ayant visiblement contribué à un apport excessif de matière
organique et de nutriments. Un suivi pluriannuel de la qualité physico-chimique (profil
d’oxygène notamment, en début et fin de stratification estivale) semble indispensable à mettre
en place, accompagné d’une campagne de prélèvement de macroinvertébrés (protocole IBL)
d’ici 5 ans pour suivre l’efficacité des actions de gestion entreprises et de l’évolution du
fonctionnement lacustre.
Les investigations sur la carotte sédimentaire pourront être poursuivies par l’élaboration
indispensable d’un modèle d’âge plus précis, et le suivi, par exemple, des spores de
champignons coprophiles (Gauthier et al., 2010) afin de connaitre la date d’arrivée des
premiers troupeaux de moutons sur le bassin versant. Il est surprenant de ne pas rencontrer
les taxons les plus oxyphiles et sténoèces des eaux froides (Micropsectra, Heterotrissocladius,
Pseudodiamesa…) pourtant électifs de ce système oligotrophe d’altitude (Lotter, 1997 ; Bigler
et al., 2006 ; Brooks et al., 2007 ; Illyashuk et al., 2010 ). Cela pourrait laisser penser que les
conditions « naturelles » d’oxygénation représentent une contrainte pour le développement de
cette faune. Une des pistes probable pourrait être le mode de brassage (dimictique
méromictique ou monomictique) qui induirait naturellement une hypoxie de l’hypolimnion
avant le brassage automnal après 11 mois de stratification. Un échantillonnage dans le fond de
la carotte (partie la plus ancienne) serait intéressant pour poursuivre le raisonnement.
Dans une optique de restauration, l’approche paléolimnologique peut donc nous permettre
d’élaborer une référence en tenant compte des caractéristiques intrinsèques au système
(Bennion et al., 2010). D’après la reconstruction de la trajectoire écologique du lac, la période
entre 8 et 10cm correspondrait à un état de référence. Elle se situe après le PAG, et les
premiers effets de ce changement sont lisibles dans les assemblages de Chironomidae au
niveau quantitatif et qualitatif.
Diagnose écologique et paléolimnologique de 3 lacs d’altitude
26
Le peuplement moyen de cette période a donc été établit, et il a été possible de suivre
l’écart à cette situation de référence par le calcul d’un indice de de distance de Bray-Curtis
(Borcard et al., 2011).
Fig 4.13: Evolution temporelle de la distance (Bray-Curtis) par rapport au peuplement de référence (ligne pointillée)
Les assemblages de la période la plus récente divergent de manière significative de cette
référence (fig4.13), ce qui est en accord avec le reste de notre diagnostic. Notons également
que la période de 10 à 20cm, caractérisée par l’absence d’activités anthropiques et une
certaine stabilité climatique, présente une faible variabilité illustrant sans doute celle du signal
paléolimnologique et/ou celle de la dynamique des communautés.
Lac du Brévent, vue sur la chaine des Fiz.
Diagnose écologique et paléolimnologique de 3 lacs d’altitude
27
LE LAC NOIR INFERIEUR
1. Bassin versant
Le bassin versant du lac Noir inférieur possède une superficie de 22ha, et s’oriente selon un axe
Sud-Ouest (exutoire du lac) Nord-Est. Son indice de compacité (Gravelius, 1914) est de 1,2. L’altitude
maximale est de 2685 m correspondant à une crête menant à l’Aiguille de Glière culminant à 2852m.
L’altitude à l’exutoire du lac est de 2495m (Fig5.1A). Un autre hydrosystème est présent sur
l’impluvium : le lac Noir supérieur qui contribue à l’alimentation en eau du lac étudié. La courbe
hypsométrique (Fig5.1C) montre une altitude moyenne voisine de 2550m, l’allure générale de la
courbe traduit également une dominante très érosive caractéristique des jeunes massifs. Cette
observation est corroborée par l’examen des pentes (Fig5.1B). Elles sont très marquées et la pente
moyenne est de 20°. Le volume des précipitations annuelles est de 550000m3.
Fig5.1 : Carte des altitudes (A), des
pentes (B) et courbe hypsométrique
(C) du bassin versant du lac Noir
inférieur.
A
C
B
C
C C
C
C
Diagnose écologique et paléolimnologique de 3 lacs d’altitude
28
2. Occupation du sol
Aucune prospection n’a été effectuée, mais les observations réalisées lors des campagnes de
prélèvements de macroinvertébrés, et l’examen de photographies aériennes laissent envisager un
bassin versant quasi exclusivement minéral.
3. Morphologie lacustre et fonctionnement hydrologique
L’altitude du lac Noir à l’exutoire est de 2494m, sa surface est de 1,95ha. Les pentes E et O
sont très abruptes et mènent à la profondeur maximale de 18,8m. Les talus s’orientant selon un axe
N/S sont moins marqués et le développement de la zone littorale est plus important. Ces
caractéristiques lui confèrent toutefois une forme conique (forme théorique de 0,36). Au niveau du
fonctionnement hydrologique, les apports sont assurés de façon temporaire par des émissaires du lac
Noir Supérieur. La conductivité était de 4μS/cm en surface et de 5μS/cm au fond le 18/09/1988
(Sesiano, 1994).
La zone littorale est extrêmement développée, malgré des pentes très abruptes, et représente
48% de la surface totale du lac (Tab5.1), ceci témoigne d’un développement rivulaire très important.
La diversité habitationnelle est moyenne (indice de Shannon de 1,41 ; régularité de 0,7), le substrat
dominant est un fond nu minéral (substrat géologique nu) qui est également en association avec
d’autres substrats (fines organiques).
Tab5.1 : Caractéristiques morphométriques et habitationnelle du lac Noir inférieur.
Lac Noir
Altitude (m) 2494
Surface (ha) 1,95
Circonférence (km) 1,18
Surface <2m 48%
Volume (m3) 142000
Zmax (m) 18,8
Zmoy (m) 6,7
Coefficient creux 0,13
Forme théorique 0,36
4. Historique
Ce système n’a vraisemblablement jamais fait l’objet d’alevinage, aucun trace d’activité
piscicole n’a pu être remarquée en surface (gobage) à la différence du lac du Brévent où les poissons
étaient visibles près des berges et en chasse.
Eff
Aff
Fnm
Gal
Fnm+Fno
Blocs
Fno
Diagnose écologique et paléolimnologique de 3 lacs d’altitude
29
Concernant l’activité pastorale, l’altitude importante, le fort isolement et la faible attractivité
(majoritairement minéral) du bassin versant, n’a jamais permis aux bergers de faire pâturer leur
troupeau. Seuls quelques moutons viennent de manière rare et éparse (Perret P., com.pers.).
5. Diagnose écologique
Prélèvements littoraux
Les 8 prélèvements effectués ont permis d’échantillonner 8 taxons. Les macroinvertébrés se
répartissent de manière très hétérogène entre les différents pôles attractions (fig5.2). Les dalles, qui
représentent plus de la moitié de la surface de la zone littorale, abrite seulement 5% de l’abondance
totale (2 prélèvements). Le pôle d’attraction le plus biogène semble être l’afférence, où les substrats
sont une matrice de galets et de fines organiques, malgré son caractère temporaire.
La présence d’individus de la famille des Trichoptères à fourreau (Allogamus) et des
Coléoptères à hauteur de 16,5% de la faune totale témoigne d’une absence de perturbation de la
zone littorale. La famille des Chironomidae reste dominante (près de 70%) principalement représentée
par la tribu des Orthocladiinae et Tanypodinae. Les Oligochètes viennent compléter la composition,
leur présence est seulement localisée au niveau du pôle Afférence. Cela pourrait être le résultat
d’apport de matière organique issu du reste du bassin versant et du lac en amont.
Fig5.2 : Abondance relative des individus par pôles d’attraction prospectés et par famille
taxonomique.
Paramètres mésologiques
- Profil estival (du 05/09/12)
L’évolution bathymétrique de la température sur le lac Noir, montre une stratification estivale
avec un épilimnion de 10m avec une température moyenne des 11°C, puis une thermocline entre 10
et 12m (fig5.3). La température de l’hypolimnion est de 6°C, la concentration en oxygène dissous est
égale à celle de l’épilimnion, ce qui permet d’en déduire une absence de perturbation au niveau du
transfert de matière et d’énergie dans les réseaux trophiques.
0
10
20
30
40
50
Galet Fines (2) Blocs (2) Afférence Dalle (2)
0
20
40
60
80
100
Chiro Autre Chiro+Oligo
Diagnose écologique et paléolimnologique de 3 lacs d’altitude
30
La distribution de l’oxygène dissous concorde avec celle de la température, en effet nous
pouvons observer une augmentation de cette concentration au niveau de la thermocline illustrant
l’intensité des activités photosynthétiques. La sonde était encore visible à 13m de profondeur.
Fig5.3 : Profil d’oxygène (A), de pourcentage de saturation (B), et de température (C).
- Suivi thermique (4 août- 5 septembre)
Lors de la pose des sondes thermiques, le lac possédait déjà une stratification thermique,
avec un hypolimnion à 5°C. La température de surface a augmenté jusqu’à 17°C le 22 aout (jours 20),
puis cette valeur décroit vers 12°C lors de la fin de l’enregistrement. La température de la zone
profonde montre une augmentation régulière de 6 à 10°C (fig5.4).
Fig5.4 : Suivi thermique de la tranche d’eau 1 à 8m pour le lac Noir.
A B C
Diagnose écologique et paléolimnologique de 3 lacs d’altitude
31
IBL
Le lac Noir inférieur a été prospecté le 3 aout 2012, par 8 prélèvements littoraux (2m ; l=0,6km) et
4 profonds (12,5m ; l=0,24km) à l’aide de 4 transects et 4 échantillons intercalés (Annexe3).
Tab5.2 : Liste faunistique de l’IBL du lac Noir inférieur :
Ordre Occurrence (%) Densité (ind/m²)
Insecte Littorale Littorale Profonde
Chironomidae
Tanytarsini
Paratanytarsus 50 68 -
Tanytarsus 100 273 20
Orthocladiinae
Corynoneura 12,5 3 -
Heterotrissocladius 100 808 20
Tanypodinae
Procladius 87,5 185 205
Zavrelimyia 12,5 3 -
Trichoptère
Limnephilidae
Allogamus 25 5 -
Oligochètes
Autres 25 20 10
Densité 1365 255
La note IBL est de 10,1/20 avec des sous indices de 20,4 pour Bl et 0,8 pour le Df, ce qui le
classe parmi les lacs oligobiotiques eufonctionnels.
Le peuplement littoral est dominé par Heterotrissocladius, avec une occurrence de 100%, il
indique une absence de perturbation de cette zone, notamment de marnage, comme le confirme la
présence de larve de trichoptère Allogamus. L’indice de sténoécie est donc maximale (ql=1). La
famille des Chironomidae est la plus représentée par plus de 90% de l’abondance totale en zone
littorale et profonde.
Les macroinvertébrés de la zone profonde semblent indiquer un transfert optimal de matière dans
les réseaux trophiques par la présence de larves de Chironomidae oxyphile (Heterotrissocladius) mais
également un rapport Oligochète/Chironomidae en faveur de ces derniers. La valeur du Df (limite
entre eufonctionnel et mésofonctionnel) témoignerait donc plus d’un biais d’échantillonnage que d’une
perturbation.
Diagnose écologique et paléolimnologique de 3 lacs d’altitude
32
Tab5.3 : Indice et sous-indice de l’IBL du lac Noir inférieur :
Descripteurs et indices Valeurs
vl : richesse taxo. littorale 8
dl : densité littorale 1365
vf : richesse taxo. profonde 4
k : facteur de correction déficit faunistique 1,3
ql : sténoécie faune littorale (taxon indicateur) 1 (Heterotrissocladius)
df : modèle de perte taxonomique 0,6
Bl : indice biologique littorale 20,4
Df : indice déficit faunistique 0,8
IBL : indice biologique lacustre 10,1
6. Approche paléolimnologique
Une carotte de 44cm a été extraite du lac. Selon le signal géochimique du plomb (fig5.5) les 25
premiers cm étudiés couvriraient les deux derniers millénaires. Les 3 pics caractéristiques peuvent y
être observés. Le pic le plus récent (1974AD) correspond à une augmentation de 230% fois par
rapport au fond géochimique, témoignant de l’ampleur (échelle et intensité) du phénomène. Ce signal
atteste aussi de l’efficacité des politiques environnementales dans ce domaine, par une nette
diminution après 1974. Les deux autres pics plus anciens sont de magnitude plus modeste avec
respectivement une augmentation de 120% pour le pic médiéval et 91% pour la période romaine par
rapport au fond géochimique.
Fig5.5 : Rapport Plomb anthropique/fond géochimique et éléments chronologiques (en rouge : IC 95% du fond géochimique).
Le suivi de la quantité de carbone organique contenue dans les sédiments (fig5.6) doit se faire
parallèlement avec celui du Rubidium (marqueur de l’intensité des précipitations, moteur du
détritisme). Le très faible taux de carbone organique entre 5 et 8cm, correspond également à une
période où l’intensité des précipitations semble être plus intense. La matière organique (lacustre et
terrestre) parvenant aux sédiments est donc probablement diluée par un flux détritique plus important.
Diagnose écologique et paléolimnologique de 3 lacs d’altitude
33
L’interprétation de ce signal devrait donc se faire, avec un modèle d’âge précis, en termes de flux de
carbone organique par an. La tendance du taux de matière organique n’est finalement pas si simple à
interpréter sur la séquence étudiée (fig5.6). Une diminution de ce taux pourrait se manifester à partir
de 10cm, pour revenir à un niveau identique pour la partie la plus récente.
Fig5.6 : Evolution du pourcentage de Carbone organique dans les sédiments et repères chronologiques.
Un total de 2097 capsules céphaliques a pu être extrait des échantillons correspondant à une
richesse taxonomique totale de 21 morphotypes. Comme expliqué précédemment 6 taxons ont été
retenus pour l’analyse stratigraphique (Fig5.7). L’application d’une classification sous contrainte
temporelle (CONISS) met en évidence 3 zones significativement différentes :
- Nr1: Dominée par Heterotrissocladius marcidus-type et Procladius.
- Nr2 : Dominée par Micropsectra radialis-type.
- Nr3 : Dominée par Pseudodiamesa, avec une très grande variabilité.
Les exigences écologiques sont relativement similaires, toutefois il est possible de les
différencier au niveau des optimums thermiques et de leur saprophilie.
La transition entre la zone Nr3 et Nr2, pourrait indiquer un période de refroidissement avec un
optimum thermique pour M. radialis-type légèrement inférieur à celui de Pseudodiamesa (Heiri et al.,
2011). Les âges encadrant la zone Nr2 (1300 et 1900AD) pourraient correspondre à la période du
Petit Age Glaciaire (Millet et al., 2009).
Les conditions mésologiques de la zone la plus récente Nr1 reconstruites à partir des
exigences écologiques des taxons dominants (Procladius et Heterotrissocladius marcidus-type)
tendraient vers des températures plus élevées que la zone Nr2 (post-PAG), ainsi qu’une trophie
légèrement supérieure (Saether, 1979 ; Heiri et al., 2011).
Diagnose écologique et paléolimnologique de 3 lacs d’altitude
34
Fig5.7 : Abondance relative (chaque graduation est de 10% en abscisse) des taxons subfossiles dans les assemblages de Chironomidae et groupements statistiques (CONISS).
Une analyse en composante principale (ACP) a été réalisée afin d’étudier les relations entre
les morphotypes et les échantillons. Les trois premiers axes factoriels possèdent des valeurs propres
supérieures à la moyenne donc interprétables (Kaiser, 1960). L’examen de la contribution des taxons
aux axes factoriels a révélé que Tanytarsus lugens-type a un poids très important sur l’axe2, or ce
morphotype n’apparait pas comme caractéristique d’une biozone (occurrence sporadique). Nous
utiliserons donc les axes 1 et 3 qui représentent respectivement 34 et 19% de l’inertie totale. Les
taxons contribuant le plus à l’axe1 sont Procladius, et Heterotrissocladius marcidus-type, puis
Pseudodiamesa, et à l’axe3 : Paratanytarsus austriacus-type et Micropsectra radialis-type (fig5.8).
Fig5.8 : Décroissance des valeurs propres et cercle de corrélation de l’ACP (taxons x échantillons).
Diagnose écologique et paléolimnologique de 3 lacs d’altitude
35
L’analyse de la carte factorielle (Axe 1 et 3) associée aux pourcentages de Carbone
organique semble montrer que le taux de matière organique accumulée dans les sédiments n’est pas
le paramètre responsable des changements dans les assemblages subfossiles (fig5.9).
L’axe3 pourrait être interprété comme un gradient de température avec les années froides du
côté négatif (caractérisées par Micropsectra radialis-type), et l’axe1 comme un gradient de trophie
avec la période actuelle présentant une capacité biogénique supérieure à la période Nr3.
Les changements sembleraient donc être induits par un contrôle climatique essentiellement le
Petit Age Glaciaire. La température étant le principal paramètre de contrôle des communautés
biologiques et également des peuplements chironomidiens (Walker et al., 2001). Un phénomène
d’enrichissement, non lisible dans le signal du Carbone organique, pourrait venir s’ajouter dans cette
succession climatique.
Fig5.9 : Carte factorielle de l’ACP (axe1 et 3) avec pourcentage de matière organique de chaque
échantillon; abréviation des morphotypes.
Pseudo : Pseudodiamesa Micro : Micropsectra radialis-type Hetero : Heterotrissocladius marcidus-type Procla : Procladius Para : Paratanytarsus austriacus-type Tanyt : Tanytarsus lugens-type
Diagnose écologique et paléolimnologique de 3 lacs d’altitude
36
7. Bilan fonctionnel
Le lac Noir inférieur ne présente pas de dysfonctionnent avéré (IBL, profil d’oxygène,
paléo). Les variations temporelles des assemblages subfossiles nous confirment la sensibilité
du système lac/bassin versant aux changements climatiques. La fin du PAG a permis une
augmentation de la température moyenne de 1°C par rapport à la période actuelle (Millet et al.,
2009 ; Luoto, 2010), malgré ce changement important les différentes fonctions du métabolisme
lacustre évoluent de manière synchrone (absence de déséquilibre).
Afin d’approfondir les connaissances fondamentales sur le fonctionnement et l’évolution
des lacs d’altitude, il serait pertinent d’acquérir un modèle d’âge (datations radioéléments) afin
d’affiner les dates de changements mais également d’avoir une approche quantitative sur les
variations du peuplement de Chironomidae, et de raisonner en flux de Carbone organique.
Ce système étant exempt de perturbation locale, son utilisation pour quantifier l’influence
des retombées atmosphériques (phénomène global) du XX°siècle (pluies acides, nutriments,
POPs…) est une perspective intéressante. D’autres descripteurs pourront alors être suivis
comme les diatomées qui renseignent sur l’évolution des concentrations en éléments
biogènes dans la zone pélagique (Lotter, 1998) ou encore qui présentent une grande sensibilité
au phénomène d’acidification (Davis, 1987).
Carottage lac Noir inférieur
Diagnose écologique et paléolimnologique de 3 lacs d’altitude
37
LE LAC CHESERYS
1. Bassin versant
Le bassin versant du lac de Cheserys a une superficie de 37,2ha et culmine à 2436m (Fig6.1A), il
s’oriente selon un axe SE-NO. L’indice de compacité (Gravelius, 1914) est de 1,1 ce qui lui confère un
temps de concentration des apports hydrologiques très court. L’altitude moyenne est voisine de
2300m (Fig6.1C), les pentes du bassin versant les plus fortes sont réparties en amont immédiat du lac
étudié (Fig6.1B). La moyenne sur le bassin est de 24°. Deux des six autres lacs Cheserys contribuent
à l’alimentation hydrique du système étudié de façon temporaire (Fig6.1). Un volume moyen de
930000m3 atteint la surface du bassin versant en une année.
Fig6.1 : Carte des altitudes (A), des
pentes (B) et courbe hypsométrique
(C) du bassin versant du lac
Cheserys.
C
C
A
C
B
C
Diagnose écologique et paléolimnologique de 3 lacs d’altitude
38
2. Occupation du sol
Ce bassin n’a également pas été prospecté, à la différence de celui des lacs Noir, celui-ci est
majoritairement occupé par des couvertures végétalisées, notamment par des pelouses et des
Rhododendrons.
3. Morphologie lacustre et fonctionnement hydrologique
Le lac Cheserys possède une surface de 0,4ha (Tab6.1), pour une circonférence de 300m
environ (tab). La profondeur maximale du plan d’eau est de 6,2m, avec une moyenne à 3m. Le
coefficient de forme théorique traduit une cuvette de morphologie plus « aplatie » que les précédents.
Les apports hydrologiques se font de façon temporaire par les émissaires des Cheserys supérieurs,
ainsi que par ruissellement direct des précipitations et fonte des neiges. La conductivité était de
13μS/cm le 20/08/1989 (Sesiano, 1994).
Il est également important de souligner que compte-tenu de sa superficie et de sa profondeur,
son fonctionnement doit être particulier notamment au niveau des forçages par le vent en période de
dégel (brachymicticité) mais également du développement potentiel de végétaux dans la zone
profonde (absence de zone aphotique). Il n’entre donc pas pleinement dans la définition des lacs
d’altitude décrite en introduction.
Le développement de la zone littorale est de 0,1 ha soit 26 % de la surface totale du lac.
L’indice de diversité de Shannon pratiqué sur les recouvrements des différents pôles d’attraction est
de 1,8 avec une régularité de 0,8, traduisant une diversité habitationnelle moyenne et une très forte
dominance des blocs (également en association avec d’autres substrats). Les fonds nus minéraux,
constitués en grande majorité par des dalles, et l’association galets/graviers représentent également
une part importante de la zone littorale (respectivement 15% et 16%).
Tab6.1 : Caractéristiques morphologiques et habitationnelles du lac de Cheserys.
Lac Chezerys
Altitude (m) 2135
Surface (ha) 0,4
Circonférence (km) 0,3
Surface <2m 26%
Volume (m3) 12000
Zmax (m) 6,2
Zmoy (m) 3
Coefficient creux 0,1
Forme théorique 0,48
Fond nu organique
Galet/ Gravier
Fond nu minéral
Gal + Blocs
Afférence
Fnm + Blocs
Efférence
Blocs
Diagnose écologique et paléolimnologique de 3 lacs d’altitude
39
4. Historique
Ce lac n’a apparemment jamais fait l’objet d’alevinage soutenu, une vaine tentative
d’acclimatation de Truite arc-en-ciel s’est déroulée en 1990.
L’alpage historique des Cheserys, situé 200m sous la région des lacs, était jusque dans les
années 70 (« Chezery » : cabane d’alpage), peuplé de troupeaux de moutons mais également de
génisses. Les troupeaux sont donc vraisemblablement venus paître sur ces sols pendant cette
période.
5. Diagnose écologique
Prélèvements littoraux
11 taxons ont pu être récoltés à l’aide des 5 prélèvements. Les substrats dominants (galets et
fines organiques) sont également ceux qui semblent abriter le plus de faune (plus de 90% de la faune
totale). La richesse taxonomique est relativement élevée compte-tenu de la nature du socle
géologique et comparativement aux autres systèmes étudiés.
Nous pouvons observer la nette dominance de la famille des Chironomidae majoritairement
représentée par la tribu des Tanytarsini (fig6.2 et annexe8). Les autres ordres de macroinvertébrés
sont composés par Sialis, Gammarus, Rhyacophila, en très faible abondance.
Fig6.2 : Abondance relative des individus par pôles d’attraction prospectés et par famille
taxonomique.
IBL
La phase de terrain s’est déroulée le 2 juillet, 5 prélèvements ont été effectués en zone littorale
(2m ; l=0,29km) contre 4 en zone profonde (4m ; l=0,23km), le long de 4 transects (Annexe3). Le fond
du lac (6m) était visible lors des prélèvements.
0
10
20
30
40
50
60
Galet (2) Finesorganiques
(2)
Blocs0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
Chironomidae Autre Chiro + Oligo
Diagnose écologique et paléolimnologique de 3 lacs d’altitude
40
Tab6.2 : Liste faunistique de l’IBL du lac Cheserys :
Ordre Occurrence (%) Densité (ind/m²)
Insecte Littorale Littorale Profonde
Chironomidae
Chironomini
Chironomus 60 24 5
Tanytarsini
Paratanytarsus 100 5160 130
Tanytarsus 80 320 10
Orthocladiinae
Corynoneura 40 16 20
Heterotrissocladius 60 20 -
Tanypodinae
Procladius 80 396 5
Zavrelimyia 60 56 10
Sialidae
Sialis 60 36 -
Dytiscidae
SF. Hydroporinae 20 4 -
Oligochètes Tubificinae Avec soies capillaires 20 8 -
Autres 80 96 15
Densité 6136 195
Le lac de Cheserys a une note IBL de 13/20 avec un Bl de 28,9 et un Df de 0,9 ce qui le classe
parmi les lacs oligobiotiques eufonctionnels.
Le peuplement littoral est indicateur de bon fonctionnement (ql=1, Heterotrissocladius), la famille
la plus représentée est celle des Chironomidae au sein de laquelle le genre Paratanytarsus est
dominant. Notons toutefois que les larves de Paratanytarsus identifiées étaient majoritairement au
stade 3 (sur 4 pour le développement larvaire complet des Chironomidae), ce qui entraine
vraisemblablement une surestimation de la taille de la population et de la biogénicité du système.
Toutefois l’absence de taxon des autres ordres d’insecte (Trichoptère..) et la faible représentation
d’Heterotrissocladius pourrait être la résultante d’un marnage plus ou moins important selon les
années (baisse d’un mètre entre le début et la fin de Juillet de cette année, Perret P. com.pers.).
Le peuplement profond reste diversifié en terme de richesse taxonomique (modèle de perte
faunistique = 0,9) témoignant donc de transfert optimal de matière dans les réseaux trophiques.
L'abondance des Chironomidae, avec des taxons oxyphiles (Corynoneura, Paratanytarus...) est
supérieure à celle des Oligochètes confirmant l'hospitalité des sédiments profonds pour le
développement d'une faune sensible.
Malgré l'absence de zone aphotique (Zmax = 6m), l'application du modèle de perte faunistique
reste pertinent indiquant sous doute l'existence d'une stratification des contraintes mésologiques et
donc une ségrégation spatiale dans la mise en place des fonctions du métabolisme lacustre.
Diagnose écologique et paléolimnologique de 3 lacs d’altitude
41
Tab6.3 : Récapitulatif des paramètres de l’IBL :
Descripteurs et indices Valeurs
vl : richesse taxo. littorale 11
dl : densité littorale 6136
vf : richesse taxo. profonde 7
k : facteur de correction déficit faunistique 1,4
ql : sténoécie faune littorale (taxon indicateur) 1(Heterotrissocladius)
df : modèle de perte taxonomique 0,9
Bl : indice biologique littorale 28,9
Df : indice déficit faunistique 0,9
IBL : indice biologique lacustre 13,0
6. Approche paléolimnologique
Le carottage, la datation et l’identification des capsules céphaliques a été réalisés par Millet L.
(Chrono-Environnement, 2010).
Une carotte de 60 cm couvrant 850ans (fig6.3) a pu être prélevée au point le plus profond. Les
sédiments sont très comprimés sur les 400 années les plus récentes (10 cm de sédiments). Les 450
années suivantes sont représentées par une épaisseur de sédiment de 50 cm. Cinq datations
radiocarbone (14
C) ont été réalisées à des profondeurs différentes. L’échantillonnage été réalisé tous
les demi-centimètres jusqu’à 16cm, puis tous les centimètres jusqu’à 42cm.
Fig6.3 : Modèle age-profondeur de la carotte de Cheserys.
0
10
20
30
40
50
60
0 200 400 600 Age (cal yr BP)
800
Pro
fon
de
ur
(cm
)
Diagnose écologique et paléolimnologique de 3 lacs d’altitude
42
2672 individus ont été identifiés pour une richesse taxonomique de 15. 6 morphotypes ont été
retenus pour le diagramme stratigraphique. Le dendrogramme (CONISS, distance euclidienne) fait
apparaitre 3 groupements statistiques :
-Ch1 : dominé par Paratanytarsus austriacus-type et Heterotrissocladius marcidus-type
-Ch2 : dominé par Corynoneura artica-type et Paratanytarsus austriacus-type
-Ch3 : dominé par Heterotrissocladius marcidus-type et Tanytarsus lugens-type
Le morphotype le plus oxyphile de cette stratigraphie, Heterotrissocladius marcidus-type, est
présent dans toutes les zones, témoignant de la présence d’oxygène en quantité suffisante (fig6.4).
Les variations des assemblages subfossiles de Chironomidae ne sont donc pas induites par un
changement de conditions d’oxygénation.
Fig6.4 : Abondance relative (chaque graduation est de 10% en abscisse) des taxons subfossiles dans les assemblages de Chironomidae et groupements statistiques (CONISS).
Les deux premiers axes factoriels de l’ACP se partagent 83% de l’inertie totale (55% axe1 et
28% axe2 ; fig6.5). Les morphotypes contribuant le plus à l’axe1 sont H. marcidus-type et T. lugens-
type inféodés aux substrats peu organiques et bien oxygénés (Brooks et al., 2007). A l’opposé,
Corynoneura artica-type et Paratanytarsus austriacus-type, sont connus pour leur affinité avec les
hydrophytes immergés (Brooks et al., 2007 ; Luoto, 2010). Zavrelimyia contribue majoritairement à
l’axe2.
Diagnose écologique et paléolimnologique de 3 lacs d’altitude
43
Fig6.5 : Décroissance des valeurs propres et cercle de corrélation de l’ACP (taxons x échantillons).
Les 3 groupements statistiques se positionnent selon l’axe1 de l’ACP donc selon les différents
habitats décrits dans le paragraphe précédent (fig6.6). Les larves de Chironomidae de la zone Ch3 se
développant dans des sédiments fins tandis que des supports végétaux (type bryophyte : visible sur le
fond du lac et dans la carotte sédimentaire ; Millet L. com.pers.) constitueraient l’habitat de la zone
Ch2. La zone Ch1 se situe dans une situation intermédiaire.
Fig6.6 : Carte factorielle de l’ACP (axe1 et 3) avec pourcentage de matière organique de chaque
échantillon; abréviation des morphotypes.
Tanyt : Tanytarsus lugens-type
Parat : Paratanytarsus austriacus-type
Coryn : Corynoneura artica-type
Zavre : Zavrelimyia
Procl : Procladius
Heter : Heterotrissocladius marcidus-type
Diagnose écologique et paléolimnologique de 3 lacs d’altitude
44
D’après le modèle d’âge, les changements entre les zones Ch3 et Ch2, se produiraient vers
1600AD ; et la transition entre Ch2 et Ch1 à la fin du XIX° siècle. Le facteur responsable de ces
variations semble être le développement de bryophytes aquatiques. Ces organismes sont eux même
contrôlés par l’intensité lumineuse, la température, ou encore le degré de trophie. Un effet des
variations climatiques pourrait être la cause de ces changements. Par des contrôles directes
(température) ou indirecte (luminosité liée à l’intensité de production…), il est possible que le climat ait
influé sur le développement et le retrait (suite à un réchauffement) des bryophytes.
Il serait également intéressant de vérifier par le suivi des spores de champignons coprophiles
(Gauthier et al., 2010), si le changement entre la zone Ch3 et Ch2, ne correspond pas également
avec une intensité de pâturage significative et donc interprété comme un enrichissement du milieu
(Selby & Brown, 2007).
7. Bilan fonctionnel
Le lac des Cheserys a connu des changements temporels dans les assemblages
subfossiles de Chironomidae vraisemblablement causés par l’effet indirect des variations
climatiques. Comme l’atteste la présence d’Heterotrissocladius marcidus-type, le système n’a
pas perdu de son oxygénation de la zone profonde au cours du temps, malgré une pression
pastorale ancienne. L’absence de zone aphotique (contraire à la définition d’un lac sensu
stricto) ayant probablement permis aux activités photosynthétiques de se développer et donc
apporter aux organismes hétérotrophes une quantité suffisante d’oxygène dissous.
Le diagnostic actuel ne fait pas état de perturbation, hormis un phénomène de marnage
naturel pouvant être très important selon les années. Ce système ne nécessite donc pas de
gestion fine particulière.
Participants à la mission de prélèvements
aux Cheserys
Diagnose écologique et paléolimnologique de 3 lacs d’altitude
45
CONCLUSION GENERALE ET PRECONISATION DE GESTION
Les lacs d’altitude sont soumis à plusieurs types de forçage : les facteurs globaux
(changement climatique, contaminations atmosphériques), et les facteurs locaux (pastoralisme,
alevinage). Tous n’ont pas le même impact sur le fonctionnement et l’évolution de ces lacs :
- Les contaminations atmosphériques plombées que nous avons pu suivre le long de ces
séquences sédimentaires ne présentent pas de toxicité apparente, compte-tenu de
l’absence d’effet létal (changement de peuplement) ou sublétal (déformation mentum)
(Ilyashuk et al., 2003). Il serait intéressant de poursuivre les investigations pour quantifier
l’impact des retombées (pluies acides, contaminants organiques…) du XX° siècle (Jones
et al., 1989) sur des systèmes exempt de perturbations locales comme le lac Noir inférieur
(Moiseenko et al., 1997).
- Les variations climatiques peuvent induire par effet direct de la température (Walker,
2001) sur les assemblages (cas du lac Noir), ou effet indirect (Porinchu & Macdonald,
2003) sur les facteurs de contrôle des Chironomidae (cas des Cheserys), des
changements significatifs sans pour autant perturber la fonctionnalité du système. Le cas
du lac du Brévent amène à nuancer ces propos. Son type de thermo-circulation particulier
pourrait induire naturellement des conditions d’oxygénation contraignantes pour la faune
benthique, comme l’atteste l’absence des taxons les plus oxyphiles. La fin de PAG, par un
apport plus soutenu de matière organique, pourrait participer à l’apparition d’une légère
désoxygénation (Millet et al., 2010). Une hypoxie de la zone profonde du lac du Brévent
serait donc intégrée à son fonctionnement naturel.
- Le pastoralisme contribue de manière significative aux apports nutritifs dans des
systèmes où les sols du bassin versant ont des capacités d’échange très faibles. Cette
contribution pourrait induire un déséquilibre entre les fonctions du métabolisme lacustre.
La dégradation de la matière excédentaire non transférée aux réseaux trophiques induirait
une forte consommation d’oxygène.
- L’introduction de poissons semble également participer à la dégradation du
fonctionnement originel des lacs d’altitude. Par un effet top-down, les poissons pourraient
contrôler le développement des macroinvertébrés (Armitage, 1995 ; Schilling et al., 2009),
ceux-ci étant alors moins efficace pour contribuer à la dégradation de la matière
organique parvenue au sédiment. Une action synergique avec les autres facteurs n’est
toutefois pas exclue.
Diagnose écologique et paléolimnologique de 3 lacs d’altitude
46
Retracer les trajectoires écologiques à l’aide de l’approche paléolimnologique, nous a permis
d’accroître les connaissances fondamentales sur les interactions climat/lac. Cela permet également la
recherche de références anciennes qui nous semble un outil indispensable pour atteindre des
objectifs de restauration adaptés à la singularité de chaque lac (Battarbee, 1999). Le démêlage du
signal chronologique nous permet d’étudier la réponse du fonctionnement trophique aux changements
(naturels ou anthropiques) des facteurs environnementaux. L’approche IBL/paleolimnologie nous
semble donc complémentaire car permettant de prolonger rétrospectivement les données
d’observation afin d’associer à un fonctionnement actuel d’un lac, donné par une méthode biologique
soumis à une calibration empirique, son évolution et ses caractéristiques intrinsèques.
Au niveau des actions de gestion à entreprendre il apparait clairement que les activités
pastorales ont contribué de façon significative à la dégradation de la fonctionnalité du lac du Brévent.
Une réflexion sur les possibilités de réduire cette activité de son bassin versant doit être engagée.
L’arrêt des pratiques d’alevinages doit être poursuivi pour la raison évidente que le système est inapte
au bon développement des Salmonidés, mais aussi pour un effet supposé de facteur de perturbation
(contrôle top-down ou action synergique). Un suivi physico-chimique pluri-annuel de ce lac devra être
mis en place en insistant sur l’évolution du paramètre oxygène en fin de stratification estivale et
pendant la période de dégel du lac. L’efficacité des mesures de gestion pourra être mesurée par la
réalisation d’un IBL d’ici 5 ans (Verneaux et al., 2004) ou par la comparaison des assemblages de
Chironomidae de l’échantillon le plus récent d’une carotte sédimentaire prise dans la zone la plus
profonde avec les références établies avec la carotte de cette étude.
Cette gestion du pastoralisme et de l’alevinage n’est transposable qu’à des systèmes dans la
même situation que le lac du Brévent et de son bassin versant. Cette étude souligne également le
manque de connaissances fondamentales sur le fonctionnement de ces écosystèmes
(fonctionnement hydrologique, pédologie, thermo-circulation…). L’application d’une gestion
rationnelle des facteurs de forçages locaux ne pourra s’étendre à l’ensemble des lacs d’altitude sans
une multiplication des études complètes de ces systèmes.
Les investigations doivent être orientées sur d’autres systèmes de type et d’historique variés
afin d’affiner les conclusions sur l’impact des facteurs de forçages locaux sur le fonctionnement et
l’évolution des lacs d’altitude. L’approche méthodologique retenue pourra prendre la forme d’une
diagnose actuelle par la réalisation d’un IBL (Verneaux et al., 2004), couplée à l’étude des
assemblages subfossiles de Chironomidae qui permet d’obtenir une vision du fonctionnement global
et de son évolution temporelle. Il serait pertinent de choisir dans un premier temps des sites d’étude
où les historiques d’usages sont plus simplifiés que celui du lac du Brévent ce qui faciliterait le
démêlage du signal chronologique entre les différents facteurs.
Diagnose écologique et paléolimnologique de 3 lacs d’altitude
47
A la suite de la confrontation de cette étude et des quelques références bibliographiques à
notre disposition (Borderelle et al., 2005 ; Teleos et al., 2008 ; Giguet-Covex et al., 2011), nous
pouvons tenter d’énumérer les caractéristiques des systèmes lac/bassin versant influant
probablement dans la réponse du fonctionnement trophique face aux facteurs locaux (pastoralisme,
alevinage) :
- Géologie, qui conditionne l’installation des sols et de leurs propriétés d’échange
- Pente, qui régit les transferts d’eau et de nutriments vers le lac
- Fonctionnement hydrologique, qui influe, notamment par la présence d’affluent pérenne
sur le taux de renouvellement de la masse d’eau
- Type de micticité, qui permet une homogénéisation des substances dissoutes (en
particulier l’oxygène) lors des périodes de brassage
- Profondeur, qui participe à la mise en place des stratifications thermique et lumineuse
régissant notamment la fonction de production photosynthétique, et donc les apports en
oxygène
- Minéralisation, qui évalue de manière très globale le potentiel de productivité du système,
en lien avec la nature du socle géologique.
Cette énumération pourrait servir de trame de fond pour le choix raisonné des systèmes à
étudier (en plus de l’analyse de leur historique évoquée dans le précédent paragraphe).
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Diagnose écologique et paléolimnologique de 3 lacs d’altitude
a
ANNEXE
Annexe 1: Schéma descriptif des pôles d’attraction en zone littorale (D’après Degiorgi & Grandmottet,
1993)
Annexe2 : Choix de l’indice de sténoécie de la faune littorale pour le calcul de l’IBL (Verneaux et al.,
2004).
ql Taxon dont l'occurrence en zone littorale est > 50%
1 Ephemera, Paratendipes, Heterotrissocladius, Chaque genre de Plécoptère
0,9 Chaque genre de Trichoptère, Ephémèroptère, sauf Ephemera et Caenis
0,8 Chaque genre de Diamesinae et Orthocladiinae sauf Crocotopus et Heterotrissocladius; chaque genre deTanytarsini sauf Cladotanytarsus, Paratanytarsus, et Tanytarsus
0,7 Chaque genre de Tanypodinae sauf Procladius et Tanypus, chaque genre de Chironominii sauf Paratendipes, Dicrotendipes, Glyptotendipes, Tribelos et Chironomus
0,6 Sialis, Pisidium, Cladotanytarsus, Paratanytarsus, Tanytarsus, Prodiamesinae
0,5 Caenis, Tanypus, Dicrotendipes, Glyptotendipes, Tribelos, Cricotopus
0,4 Chironomus, Procladius
0,3 Oligochète sauf Tubificidae
0,2 Chaoborus, Tubificidae sans soies capillaires
0,1 Tubificidae avec soies capillaires, Nematodes
Diagnose écologique et paléolimnologique de 3 lacs d’altitude
b
Annexe3 : Plan d’échantillonnage
Plan d’échantillonnage de l’IBL pour le lac du Brévent
Plan d’échantillonnage de l’IBL pour le lac Noir Inférieur
Diagnose écologique et paléolimnologique de 3 lacs d’altitude
c
Plan d’échantillonnage de l’IBL pour le lac des Cheserys
Diagnose écologique et paléolimnologique de 3 lacs d’altitude
d
Annexe4: Tracé du bassin versant selon Chacornac (1986) en rouge, modifié d’après observation de terrain et modèle d’écoulement en vert.
Annexe5 : Bilan des alevinages du lac du Brévent depuis 1964.
Diagnose écologique et paléolimnologique de 3 lacs d’altitude
e
Annexe6 : Sous-bassin qui pourrait participer à l’alimentation hydrique du lac du Brévent.
Diagnose écologique et paléolimnologique de 3 lacs d’altitude
f
4. Liste faunistique
Annexe7 : Echantillonnage littoral du Brévent (D’après Hibon, 2010).
Taxinomie Echantillon
Famille Tribu Genre Fno Blocs Hld Fnm Gra Alg Fno Blocs Bryo
Ceratopogonidae
- - 5 - - 2 - - 2
Chironomidae Indéterminé
2 - 1 1 1 - - 2 5
N. indéterminée
1 - - - - 1 - - -
N. Chironominae
- - - - - 2 16 - -
Chironominii
16 - - 4 2 4 13 3 9
Tanytarsini
37 - - 10 34 27 86 1 3
N. Tanytarsini
8 - - - - - - - -
Orthocladiinae
16 - 6 - 2 34 31 2 124
N. Orthocladiinae
4 - - - - 55 2 - 2
Tanypodinae
- 1 1 12 22 49 23 20 258
Rhagionidae
- - 1 - - - - - -
Tabanidae
- - 2 - - - - - -
Sialidae
Sialis 8 - - - - - - - 6
Sphaeriidae
Pisidium - - - 1 - 1 2 1 5
Oligochètes
40 - 28 138 18 4 119 1 14
Nematodes
52 - - - - - 2 - 3
Hydracariens - - 2 - - - - - 2
Annexe8 : Echantillonnage littoral du lac Cheserys.
Taxinomie Echantillon
Famille Tribu Genre Gra Fno Blocs Gra Fno
Dytiscidae SF. Hydroporinae
2 - - 1 1
Rhyacophilidae
Rhyacophila - - - - 1
Chironomidae Indéterminé
- - - - -
N. indéterminée - - - - 3
N. Chironominae - - - - -
Chironominii
1 - - - -
Tanytarsini
58 93 14 42 32
N. Tanytarsini - - - - -
Orthocladiinae 1 1 - - 4
N. Orthocladiinae - - - - -
Tanypodinae
- 1 1 4 7
Sialidae
Sialis 2 2 1 1 7
Gammaridae
Gammarus - 1 - - -
Oligochètes
24 8 3 - 4
Nématodes
2 - - - -
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g
Annexe9 : Echantillonnage littoral du lac Noir inférieur.
Taxinomie Echantillon
Famille Tribu Genre Gal Fnm Blocs Fno Blocs Aff Fno Fnm
Dytiscidae S.F. Colymbetinae 2 - - - - - - -
S.F. Dytiscinae - - - - 1 - - -
Limnephilidae
Allogamus 16 14 9 1 1 2 1 -
Chironomidae Nymphe - - 11 3 1 - - -
Chironominii - - - - - - - -
Tanytarsini - 1 - 56 - 26 8 -
Orthocladiinae - - 1 2 - 30 56 -
Tanypodinae 1 - - - - 2 1 -
Oligochètes - - - - - 39 - -
Annexe10: Carte bathymétrique (Sesiano, 1994), et habitationnelle (Hibon, 2010) du lac du Brévent.
Diagnose écologique et paléolimnologique de 3 lacs d’altitude
h
Annexe11 : Carte bathymétrique (Sesiano, 1994), et habitationnelle du lac Noir inférieur.
Annexe12 : Carte bathymétrique (Sesiano, 1994), et habitationnelle du lac de Cheserys.
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