Literatura científica selecionada sobre o tema "Eutrophisation – Environnement"

Contexte : La viticulture est très exigeante en intrants. La viticulture biologique est souvent considérée comme un système durable, mais elle a des impacts environnementaux. L'analyse du cycle de vie (ACV) permet de discriminer les itinéraires viticoles. Objectif : Notre article présente et discute l'intérêt de l'ACV pour évaluer, comparer et améliorer les itinéraires viticoles biologiques par une comparaison (i) des inventaires des pratiques, (ii) des inventaires du cycle de vie (ICV) et (iii) des ACV. Matériel et méthodes : Huit cas ont été étudiés dans trois régions viticoles françaises et deux années. L'ICV et l'ACV ont été calculés, cinq impacts ont été sélectionnés par corrélations (changement climatique, eutrophisation de l'eau douce, écotoxicité terrestre, acidification terrestre, eutrophisation marine). Résultats et discussion : des différences importantes entre les cas pour les pratiques et les quantités d'intrants ont été observées et l'étude des impacts sur le changement climatique a révélé la hiérarchie d'importance des opérations notamment mécaniques et un classement différent pour des impacts au kg de raisin et à l'ha de vigne. Les défis de l'ACV sont de mieux prendre en compte le soufre et le cuivre ; enrichir les bases de données sur les engrais organiques ; et construire des indicateurs de biodiversité. Conclusion : L'ACV est meilleure que les inventaires des pratiques pour évaluer la viticulture biologique. Mots-clés : évaluation environnementale, viticulture durable, conduite de la vigne, cuivre, carburant, fertilisation.

Quantitativement, dans l’alimentation des poissons, le phosphore est l’élément minéral le plus important. Les données actuelles montrent que, chez les différentes espèces de téléostéens et de crustacés, le besoin en phosphore disponible se situe entre 0,4 et 0,9 % de l’aliment. La disponibilité du phosphore issu de différents ingrédients varie beaucoup entre espèces. Une fois le besoin couvert, l’excès de phosphore semble s’éliminer par voie urinaire. Nos connaissances sur le flux de phosphore chez les poissons sont cependant assez limitées. Il y a lieu aussi d’acquérir des données sur le rôle du phosphore d’origine alimentaire dans la régulation de l’état dynamique des structures osseuses et dans la prévention des déformations squelettiques. Du point de vue du maintien de la qualité du milieu, l’excès de phosphore se traduit souvent par une eutrophisation accrue des milieux aquatiques récepteurs. Même si l’impact environnemental de l’aquaculture demeure faible en termes de phosphore comparé aux autres activités humaines et qu’une forte teneur en phosphates ne soit pas nuisible aux poissons, il y a lieu d’éviter un apport en excès et d’assurer la meilleure utilisation des apports. Compte tenu du développement de l’aquaculture, de la diversité des espèces rencontrées et des enjeux liés à la diminution de la farine de poissons dans leur alimentation, l’étude du besoin nutritionnel en P et sa disponibilité retiennent une attention particulière des nutritionnistes.

Dans cet article, nous analysons trois territoires à haute densité animale, différentiés par le contexte de production (densité et diversité des élevages), la sensibilité des milieux et les choix stratégiques et technologiques mis en oeuvre pour la gestion des effluents : i) la Bretagne, un territoire de polyculture-polyélevage avec une forte densité d'élevages et des zones particulièrement sensibles sur le plan environnemental, ii) l'Allemagne, avec la particularité d'un très fort développement de la méthanisation à des fins de production d'énergie renouvelable et iii) la Catalogne, un territoire marqué par un développement récent et très rapide de la production porcine dans un milieu où les surfaces agricoles disponibles pour l'épandage sont limitées. Ces systèmes se caractérisent par une production élevée par unité de surface et par unité de travail, à des coûts relativement bas, avec un recours important à des intrants, principalement pour l’alimentation des animaux. Malgré des progrès significatifs, les impacts environnementaux locaux, eutrophisation et acidification, constituent une limite importante dans ces systèmes. À l'inverse, les impacts globaux, comme l'émission de gaz à effet de serre sont faibles par unité de produit, compte tenu du type d'élevage et de l'intensité de production. Ils sont encore réduits avec la méthanisation. Ces systèmes font face à une remise en cause du modèle socio-économique dans lequel ils s’inscrivent avec des questions autour de la faible rémunération des éleveurs et du bien-être animal. Différents leviers d'action spécifiques à ces territoires à haute densité animale ont été identifiés pour mieux gérer les compromis entre les différents services.

Résumé L’envahissement incontrôlé des plans d’eau par les plantes aquatiques est une problématique d’actualité, plus particulièrement dans les pays tropicaux, à cause du phénomène d’eutrophisation. Parmi les solutions proposées, une exploitation rationnelle de certaines plantes envahissantes comme source de biomasse valorisable, et comme agents de dépollution, est envisagée. Dans le cadre de cette étude, un accent particulier a été mis sur une sélection adéquate de plantes aquatiques visant un développement durable, se basant sur la capacité de cette plante à s’adapter à son milieu de culture avec un impact environnemental pratiquement nul. Pour cela, il est nécessaire que la plante sélectionnée puisse présenter des propriétés dépolluantes pouvant ramener l’écosystème à son état naturel d’origine et que le taux de croissance de cette plante soit contrôlé par une exploitation optimisée de la biomasse récoltée. La problématique envisagée s’est limitée à un nombre restreint de plantes aquatiques, fréquemment rencontrées dans les milieux eutrophisés, à savoir la jacinthe d’eau, les lentilles d’eau, la laitue d’eau, le papyrus et le chou de marais. Un choix et une hiérarchisation préalables des principaux critères d’évaluation ont permis, sur la base d’une analyse de satisfaction rigoureuse, d’opter pour la jacinthe d’eau, comme étant la meilleure alternative, présentant un grand pouvoir de fixation d’éléments polluants et un potentiel élevé en protéines et agents antioxydants, dans un contexte donné. Une exploitation judicieuse de cette plante dans un plan d’eau continuellement pollué ne posera plus de problèmes de rentabilité, étant donné que la productivité sera assurée par la récolte d’un excédent de jacinthes, deux ou trois fois par mois. Ceci permettra de mieux maîtriser le taux de recouvrement du plan d’eau par la plante aquatique, évitant ainsi une eutrophisation de celui-ci. La méthodologie adoptée peut être généralisée à d’autres plantes aquatiques et d’autres contextes.

L’ammoniac (NH3) est un polluant atmosphérique émis à 80 % par l’agriculture, qui contribue à l’eutrophisation et l’acidification des milieux naturels. C’est aussi un précurseur de particules fines (PM2.5) nocives pour la santé. Malgré ce rôle scientifique et sociétal majeur, nos connaissances sur l’ammoniac atmosphérique restent très limitées. La mesure du profil vertical de NH3 constitue l’une des clés permettant d’approfondir ces connaissances. C’est pourquoi, l’objectif principal de cette thèse est de développer un instrument de mesure de l’ammoniac embarquable dans un ballon captif afin de mesurer ces profils verticaux. Un état de l’art de la mesure de NH3 a d’abord été réalisé à travers l’analyse des données de la campagne AMICA (Analyse Multi-Instrumentale des Concentrations d’Ammoniac) à l'automne 2021. Il a montré la nécessité de concevoir un instrument sans système de prélèvement pour éviter les biais liés à l’adsorption de NH3. Afin de tester et valider les techniques de spectroscopie infrarouge (DAS et WMS) envisagées pour la mesure de NH3, un premier instrument pour la mesure du CO2 (premier gaz à effet de serre d'origine anthropique) a été développé et a permis de réaliser des mesures de profils verticaux. NH3 étant bien plus difficile à détecter que le CO2, une cellule optique à grande longueur de parcours a été conçue afin d’améliorer la sensibilité de l’instrument. Plus généralement, les outils conçus et mis en place au cours de cette thèse peuvent s’appliquer à la mesure de toutes les espèces atmosphériques d’intérêt et en particulier à celles présentes à l’état de traces
Ammonia (NH3) is an atmospheric pollutant, emitted at 80 % by agriculture, which contributes to the eutrophication and acidification of natural environments. It is also a precursor of fine particles (PM2.5) that are harmful to human health. Despite this major scientific and societal role, our knowledge about atmospheric ammonia is still very limited. Measuring the vertical profile of NH3 is one of the keys to improving this knowledge. For this reason, the main objective of this thesis is to develop an ammonia measurement instrument that can be embedded in a tethered balloon to measure these vertical profiles. To begin, a state of the art of NH3 measurement was carried out through the data analysis of the AMICA campaign (Multi-Instrumental Analysis of Ammonia Concentrations) in autumn 2021. It highlighted the need to design an instrument without a sampling system to avoid bias due to NH3 adsorption. To assess the infrared spectroscopy techniques (DAS and WMS) intended for NH3 detection, a first instrument aimed at atmospheric CO2 measurements (main anthropogenic greenhouse gas) was developed and used to carry out vertical profiles. As NH3 is much more difficult to detect than CO2 , a long-path optical cell was designed to improve the instrument’s sensitivity. On a more general level, the tools developed and implemented during this thesis can be applied to the measurement of all the atmospheric species of interest, and in particular those that exist in trace quantities

Les isotopes stables du carbone et de l’azote ont été utilisés pour décrire l’architecture et le fonctionnement des réseaux trophiques benthiques de plusieurs environnements côtiers du Golfe du Lion: la baie de Banyuls-sur-Mer et les étangs de Lapalme (préservé), Salses-Leucate (marinisé) et Canet-St-Nazaire (eutrophisé). La matière organique sédimentée (MOS) semble invariablement constituer la base principale du réseau trophique dans tous les systèmes étudiés. En baie de Banyuls et à Canet, la MOS provient essentiellement du phytoplancton. A Salses et Lapalme, les macroalgues et les épiphytes des herbiers alimentent également le réseau trophique. La végétation terrestre peut contribuer sous une forme détritique au régime alimentaire de certaines catégories de consommateurs primaires. La structure du réseau trophique des étangs est davantage influencée par les apports continentaux que par les entrées marines. A Salses et Lapalme, les variations isotopiques des consommateurs suggèrent une importante plasticité trophique. A Canet, les données de 15N révèlent que le réseau trophique est très largement alimenté par de l’azote d’origine anthropique. Les quatre systèmes étudiés comprennent 3,7 à 4,3 niveaux trophiques.

Le Dévonien supérieur est une période marquée par des variations climatiques importantes et de nombreuses perturbations environnementales, tant dans le domaine continental (surrection de chaî-nes de montagnes, développement des plantes vasculaires) que dans le domaine marin (fluctuations du niveau marin, crise biologique, stockage de matière organique). La mise en place de façon quasi-globale de niveaux riches en matière organique au Frasnien terminal, les horizons Kellwasser, et leur impact sur le cycle du carbone ont retenu plus particulièrement notre attention au cours de ce travail. L'étude pluridisciplinaire menée sur des séries sédimentaires situées de part et d'autre de la chaîne éovarisque nous permet de reconstituer les variations des environnements marins à la limite Frasnien-Famennien, dans les régions du Massif Schisteux Rhénan, des Montagnes du Harz (Allemagne), de la Meseta occidentale et de l'Anti-Atlas (Maroc). La démarche adoptée repose principalement sur l'analyse géochimique et l'étude du magnétisme des roches. A partir des résultats obtenus, un modèle de formation des horizons Kellwasser au cours du Frasnien terminal est proposé.

L'analyse du signal magnétique montre que les apports détritiques ont progressivement dimi-nué au cours du Frasnien. Ces apports sont minimaux lors du dépôt des deux horizons Kellwasser au Frasnien terminal. A l'inverse, le Famennien inférieur enregistre une hausse de ces apports. Ces varia-tions sont associées aux fluctuations globales du niveau marin reconnues au Dévonien supérieur, ainsi qu'à des changements profonds du régime d'érosion sur les continents. Notre étude suggère que l'évolution du détritisme et de la production carbonatée sur les marges continentales ait été contrôlée par des variations climatiques majeures. Selon nous, la limite entre ces deux étages représente une période de transition entre des conditions chaudes et humides de type "greenhouse", typiques du Dé-vonien, et des conditions plus froides et plus sèches, annonçant les climats de type "icehouse" du Car-bonifère.
L'analyse géochimique des horizons Kellwasser a mis en évidence la hausse de la productivité primaire et a confirmé l'appauvrissement en oxygène des eaux de fonds dans la plupart des environ-nements marins. Nos travaux montrent que le degré et la durée de l'appauvrissement en oxygène ne semblent pas être identiques pour chacun de ces deux horizons. L'horizon Kellwasser inférieur est caractérisé par la mise en place de conditions dysoxiques dans les environnements peu profonds (pla-tes-formes ou hauts-fonds marins), alors que l'horizon Kellwasser supérieur enregistre la mise en place de conditions anoxiques à euxiniques dans les environnements profonds (bassins) et oxiques à dysoxiques dans les environnements moins profonds.

Durant l'épisode de dépôt de l'horizon Kellwasser inférieur, l'appauvrissement en oxygène se-rait le résultat d'une hausse importante de la productivité primaire. Cette hausse de productivité et la consommation d'oxygène auraient été induites par l'eutrophisation des milieux marins peu profonds. La libération accrue de nutriment proviendrait d'une intensification de l'altération chimique, faisant suite au développement des plantes vasculaires et à la mise en place de la chaîne éovarisque à partir du Dévonien supérieur. Ce phénomène d'altération a vraisemblablement été favorisé par un climat parti-culièrement chaud et humide. Durant l'épisode de dépôt de l'horizon Kellwasser supérieur, l'appauvrissement en oxygène résulterait de la stratification des eaux dans les environnements pro-fonds, due à une diminution de la circulation océanique, causée par un confinement plus important des bassins. Cette stratification a été accrue durant la période de haut niveau marin associée à l'horizon Kellwasser supérieur. Les eaux anoxiques ont pu se répandre dans les environnements de plates-formes à la faveur de la montée eustatique. La mise en place de conditions anoxiques, voire locale-ment euxiniques, a favorisé la diffusion des nutriments libérés par la reminéralisation de la matière organique. Ces nutriments ont pu rejoindre épisodiquement les eaux de surface, à la faveur d'interruptions temporaires de la stratification des eaux, et ainsi intensifier la productivité primaire.

Il est proposé que cette période de stockage accrue de carbone organique dans les sédiments ait fortement perturbé le cycle du carbone à long terme, conduisant, au final, à une chute notable de la pression de CO2 atmosphérique et au refroidissement du climat à la base du Famennien. Ainsi, ces travaux suggèrent que la formation des horizons Kellwasser résulte de la conjonction de divers phé-nomènes, comprenant la tectonique s.l., l'évolution des végétaux, la physiographie des océans, la pro-ductivité marine, le tout en interactions directes et indirectes avec le climat.

Les plages de sable sont des écosystèmes dynamiques couvrant 70% des côtes mondiales. Ces systèmes abritent un cortège spécifique unique et assurent des fonctions essentielles de nourricerie, de nurserie et d’épuration des eaux. Or à proximité des côtes, la population humaine est en développement constant ce qui accroît les multiples pressions d’origine anthropique sur les écosystèmes côtiers. L’apport en excès de nutriments constitue une menace majeure qui peut se traduire par le développement d’importantes biomasses de macroalgues opportunistes (eutrophisation). La fréquence et l’intensité de ces blooms, communément formés de chlorophycées à court cycle de vie (ulves) et appelés marées vertes (MV), s'amplifient sur les côtes françaises et dans le Monde menaçant le fonctionnement de systèmes prépondérants et uniques.La plupart des études visant à déterminer les effets des MV sur la structure et le fonctionnement d’écosystèmes sédimentaires ont été conduites dans des environnements abrités, micro- ou atidaux. Cette problématique est restée presqu’inexplorée dans des écosystèmes plus dynamiques (systèmes ouverts et macrotidaux) en raison des difficultés de mise en place d’échantillonnage et de détection des effets de stress d’origine anthropique, inhérentes à la variabilité de ces systèmes. Cette thèse a donc eu pour objectif principal de combler ce manque et produire des connaissances en étudiant les réponses in situ des communautés benthiques de plages de sable fin macrotidales en présence ou non de MV. Quatre études ont été menées à différentes échelles spatio-temporelles et en considérant différents compartiments biologiques pour répondre à cette question générale.Ce travail de thèse montre qu’à l’échelle de la région Bretagne (variabilité intégrée sur 2700km de côtes et 7 ans) les communautés benthiques d’écosystèmes dynamiques sont modifiées significativement et de manière conservative par la présence de MV. Ce travail démontre aussi que les marées vertes impactent différemment la faune benthique en fonction du type d’habitat (plages semi-exposées vs. exposées), de la profondeur (mediolittoral vs. infralittoral), et du compartiment biologique (macrofaune benthique vs. juvéniles de poissons plats). Ces comparaisons ont permis d’identifier la faune benthique de médiolittoral inférieur des plages exposées comme étant le système le plus affecté par les MV. L’étude des variations à fine échelle spatio-temporelle de ce dernier montre que les caractéristiques faunistiques (uni- et multi-variées) sont modifiées le long d’un gradient de couverture d’algues vertes. Par exemple, la β-diversité décroît significativement le long de ce gradient. Afin d’explorer les processus pouvant expliquer ces modifications, et déterminer si ces changements ont des répercussions sur le fonctionnement de l’écosystème « plage de sable », les effets de l’accumulation d’ulves sur le réseau trophique à différent(e)s niveaux/échelles ont été mesurés. Les résultats de cette étude montrent qu’une importante biomasse d’ulves induit un changement de la structure entière du réseau trophique et une modification importante du fonctionnement trophique des plages. Les expérimentations menées au cours de cette thèse montrent que les changements observés sont induits par des effets directs (consommation de débris d’ulves) et indirects (modifications d’autres sources de nourriture) de la présence des MV.Cette thèse propose un cadre de travail visant à mieux détecter les effets de stress anthropiques sur la structure et le fonctionnement d’écosystèmes dynamiques. Dans un contexte de changement global forçant les écosystèmes à faire face à de multiples stress, cette approche pourrait se révéler particulièrement utile pour démêler, comprendre et prédire les effets de perturbations induites par les activités humaines sur le fonctionnement des écosystèmes et constituer une aide à la gestion de ces environnements particuliers
Highly dynamic systems, often considered as resilient systems, are characterised by abiotic and biotic processes under continuous and strong changes in space and time. Because of this variability, the detection of overlapping anthropogenic stress is challenging. Coastal areas harbour dynamic ecosystems in the for of open sandy beaches, which cover the vast majority of the world’s ice-free coastline. These ecosystems are currently threatened by increasing human-induced pressure, among which mass-development of opportunistic macroalgae (mainly composed of Chlorophyta, so called green tides), resulting from the eutrophication of coastal waters. The ecological impact of opportunistic macroalgal blooms (green tides, and blooms formed by other opportunistic taxa), has long been evaluated within sheltered and non-tidal ecosystems. Little is known, however, on how more dynamic ecosystems, such as open macrotidal sandy beaches, respond to such stress. This thesis assesses the effects of anthropogenic stress on the structure and the functioning of highly dynamic ecosystems using sandy beaches impacted by green tides as a study case. The thesis is based on four field studies, which analyse natural sandy sediment benthic community dynamics over several temporal (from month to multi-year) and spatial (from local to regional) scales. In this thesis, I report long-lasting responses of sandy beach benthic invertebrate communities to green tides, across thousands of kilometres and over seven years; and highlight more pronounced responses of zoobenthos living in exposed sandy beaches compared to semi-exposed sands. Within exposed sandy sediments, and across a vertical scale (from inshore to nearshore sandy habitats), I also demonstrate that the effects of the presence of algal mats on intertidal benthic invertebrate communities is more pronounced than that on subtidal benthic invertebrate assemblages, but also than on flatfish communities. Focussing on small-scale variations in the most affected faunal group (i.e. benthic invertebrates living at low shore), this thesis reveals a decrease in overall beta-diversity along a eutrophication-gradient manifested in the form of green tides, as well as the increasing importance of biological variables in explaining ecological variability of sandy beach macrobenthic assemblages along the same gradient. To illustrate the processes associated with the structural shifts observed where green tides occurred, I investigated the effects of high biomasses of opportunistic macroalgae (Ulva spp.) on the trophic structure and functioning of sandy beaches. This work reveals a progressive simplification of sandy beach food web structure and a modification of energy pathways over time, through direct and indirect effects of Ulva mats on several trophic levels. Through this thesis I demonstrate that highly dynamic systems respond differently (e.g. shift in δ13C, not in δ15N) and more subtly (e.g. no mass-mortality in benthos was found) to anthropogenic stress compared to what has been previously shown within more sheltered and non-tidal systems. Obtaining these results would not have been possible without the approach used through this work; I thus present a framework coupling field investigations with analytical approaches to describe shifts in highly variable ecosystems under human-induced stress

Le Dévonien supérieur est une période marquée par des variations climatiques importantes et de nombreuses perturbations environnementales, tant dans le domaine continental (surrection de chaînes de montagnes, développement des plantes vasculaires) que dans le domaine marin (fluctuations du niveau marin, crise biologique, stockage de matière organique). La mise en place de façon quasi-globale de niveaux riches en matière organique au Frasnien terminal, les horizons Kellwasser, et leur impact sur le cycle du carbone ont retenu plus particulièrement notre attention au cours de ce travail. L'étude pluridisciplinaire menée sur des séries sédimentaires situées de part et d'autre de la chaîne éovarisque nous permet de reconstituer les variations des environnements marins à la limite Frasnien-Famennien, dans les régions du Massif Schisteux Rhénan, des Montagnes du Harz (Allemagne), de la Meseta occidentale et de l'Anti-Atlas (Maroc). La démarche adoptée repose principalement sur l'analyse géochimique et l'étude du magnétisme des roches. A partir des résultats obtenus, un modèle de formation des horizons Kellwasser au cours du Frasnien terminal est proposé. Durant l'épisode de dépôt de l'horizon Kellwasser inférieur, l'appauvrissement en oxygène serait le résultat d'une hausse importante de la productivité primaire. Cette hausse de productivité et la consommation d'oxygène auraient été induites par l'eutrophisation des milieux marins peu profonds. La libération accrue de nutriment proviendrait d'une intensification de l'altération chimique, faisant suite au développement des plantes vasculaires et à la mise en place de la chaîne éovarisque à partir du Dévonien supérieur
Ce phénomène d'altération a vraisemblablement été favorisé par un climat particulièrement chaud et humide. Durant l'épisode de dépôt de l'horizon Kellwasser supérieur, l'appauvrissement en oxygène résulterait de la stratification des eaux dans les environnements profonds, due à une diminution de la circulation océanique, causée par un confinement plus important des bassins. Cette stratification a été accrue durant la période de haut niveau marin associée à l'horizon Kelhvasser supérieur. Les eaux anoxiques ont pu se répandre dans les environnements de plates-formes à la faveur de la montée eustatique. La mise en place de conditions anoxiques, voire localement euxiniques, a favorisé la diffusion des nutriments libérés par la reminéralisation de la matière organique. Ces nutriments ont pu rejoindre épisodiquement les eaux de surface, à la faveur d'interruptions temporaires de la stratification des eaux, et ainsi intensifier la productivité primaire. Il est proposé que cette période de stockage accrue de carbone organique dans les sédiments ait fortement perturbé le cycle du carbone à long terme, conduisant, au final, à une chute notable de la pression de CO2 atmosphérique et au refroidissement du climat à la base du Famennien. Ainsi, ces travaux suggèrent que la formation des horizons Kellwasser résulte de la conjonction de divers' phénomènes, comprenant la tectonique s. L. ,l'évolution des végétaux, la physiographie des océans, la productivité marine, le tout en interactions directes et indirectes avec le climat

Certains lacs-réservoirs subissent une évolution permanente de leurs usages qui varient de la production énergétique à l’usage récréatif : c’est le cas pour le lac du barrage d’Eguzon, appelé aussi lac Chambon, bâti dans les premiers contreforts du Massif central. Malgré une construction très controversée au début du XXe siècle, le barrage semble avoir acquis une acceptabilité sociale par son ancrage socioéconomique dans son territoire. Un des objectifs de la thèse est d’utiliser le cas remarquable de sa longue existence pour comprendre le changement de paradigme environnemental, entre l’époque de sa construction, avec une vision productiviste, et l’époque actuelle, marquée par une valorisation touristique balnéaire en dépit des problèmes environnementaux, son eutrophisation avancée et ses proliférations de cyanobactéries, qui fragilisent son acceptabilité sociale.Pour évaluer l’état trophique du lac Chambon et comprendre le processus de ses proliférations de cyanobactéries, nous avons proposé un nouvel indice de statut trophique composé de cinq variables et l’application d’une approche de géographie limnologique à partir de deux échelles, l’échelle du lac combinée à l’échelle de son bassin hydrographique. Des campagnes de prélèvements ont été menées à ces deux échelles à l’aide de deux procédés limnologiques, bouée thermistance, sonde multi-paramètres ; le suivi de la masse algale par fluorescence, sonde FluoroProbe ; un Photomètre multi-paramètres pour le suivi des nutriments et le Disque de Secchi pour le suivi de la transparence.À l’échelle du lac-réservoir, cette thèse évalue le rôle de son fonctionnement limnique et biochimique dans ses proliférations de cyanobactéries. À l’échelle du bassin versant du lac, ce travail confirme que le lac Chambon est sous l’influence de son bassin versant pour tous les apports, y compris en nutriments. La cause durable de la dégradation de sa qualité de l’eau est le fait de ses tributaires fluviaux, les eaux lacustres n’étant qu’un révélateur du problème, du fait de leur capacité d’auto-épuration moindre
Some reservoir lakes undergo a permanent evolution of their uses; varies from energy production to recreational use; this is the case for the Eguzon dam lake, also called Lac Chambon, built in the foot hills of the Massif Central. Despite a very controversial construction at the beginning of the 20th century, the dam appears to be socially acceptable because of its socioeconomic anchorage in its territory. One of the objectives of the thesis is to use the remarkable case of its long existence to understand the change of environmental paradigm, between the time of its construction, productivist vision, then the current era, marked by a seaside tourism valorization curbed by environmental problems, its advanced eutrophication and its proliferation of cyanobacteria, which weakens its social acceptability.To evaluate the trophic status of Chambon Lake and to understand the process of its cyanobacterial blooms, we proposed a new index of trophic status composed of five variables and the application of a limnological geography approach from two scales, the scale of the lake combined at the scale of its watershed. Sampling campaigns were conducted at these two scales using two limnological methods, buoy thermistance, multi-parameter probe; the monitoring of the algal mass by fluorescence, FluoroProbe; a multi-parameter photometer for monitoring nutrients and the Secchi Disk for monitoring transparency.At the lake-reservoir scale, this thesis evaluates the role of its limnic and biochemical functioning in its cyanobacterial blooms. At the scale of the lake's watershed, this work confirms that Lake Chambon is under the influence of its watershed for all inputs, including nutrients. The long-term cause of the degradation of its water qualityis the fact of its river tributaries, its lacustrine waters being only a revealer of the problem, because of their capacity of less self-purification

Les phénomènes d'eutrophisation induisent de nombreux impacts négatifs sur les écosystèmes aquatiques mais également sur les usages des ressources en eaux. Ils conduisent à la prolifération du phytoplancton, qui, par son activité métabolique et sa sénescence, génère une grande quantité de Matière Organique Algale (MOA) dont la composition et la réactivité diffèrent de celles de la Matière Organique issue du milieu Naturel (MON). L'évolution des caractéristiques de la MOA a été étudiée sur des cultures mono-spécifiques d'algues et de cyanobactéries, de sa production au cours de la formation du bloom à son humification. Des fractions de MOA extraites selon leur caractère hydrophobe ont été caractérisées par spectroscopie UV et de fluorescence, ultrafiltration et spectrométrie de masse (MALDI-TOF). Des propriétés spécifiques à la MOA ont ainsi été mises en évidence et reliées aux observations sur le terrain. Une étude in-situ sur un plan d'eau hypereutrophe de la région Limousin a été menée sur une période de 18 mois. Les apports récurrents en MOA perturbent la dynamique de la MON de la ressource et modifient ses caractéristiques en augmentant la part de composés hydrophiles, en accord avec les observations en laboratoire. Ces changements qualitatifs et quantitatifs ont également des conséquences sur les procédés de traitement des eaux et notamment sur la coagulation-floculation. Les performances du procédé appliqué à une eau riche en MOA sont ainsi réduites par rapport à une eau non eutrophe; les fractions hydrophobes et hydrophiles sont les plus impactées. Les mécanismes mis en jeu dans l'élimination de matières organiques d'origines variées ainsi que le rôle de chaque fraction ont pu être identifiés
Eutrophication phenomena adversely impact ecosystems and disturb the uses of the affected water resources. They lead to phytoplanktonic proliferations resulting in a large quantity of Algal Organic Matter (AOM) due to metabolic activity and senescence of populations. The composition and reactivity of AOM differ from those of Natural Organic Matter (NOM). The AOM evolution was studied from its production by blooms formation to the humification stage, on laboratory cultures of mono-specific species of algae and cyanobacteria. Fractions of AOM extracted according to hydrophobicity were characterized by UV and fluorescence spectroscopy, ultrafiltration and mass spectrometry (MALDI-TOF). Some specific properties of AOM were thus determined. These properties were in agreement with the in-situ observations. An in-situ monitoring program was conducted on an hypereutrophic pond in the Limousin area over a 18 months period. Recurrent inputs of AOM disturb the NOM dynamics and modify its characteristics by increasing the hydrophilic part, in agreement with the laboratory observations. These qualitative and quantitative changes also affect drinking water treatment processes and especially coagulation-flocculation. Efficiency of the process applied to an eutrophic water was thus reduced compared to a non eutrophic water; both hydrophobic and hydrophilic fractions were the most impacted. Mechanisms involved in the elimination of organic matters from various origins and the role of each fraction were also identified

L'objectif de cette thèse est d'évaluer l'incidence de la pollution azotée des transports sur les écosystèmes de montagne, mais aussi de montrer que la géographie propose une approche complémentaire à celles des chimistes ou des biologistes. Deux vallées Pyrénéennes ont été choisies comme terrain d'étude : le site de Biriatou/Saint-Jean-de-Luz, un axe de passage international (A63) confronté à une progression considérable du trafic, notamment poids lourds avec plus de 7500 PL par jour durant l'année 2000, et la vallée d'Aspe (RN134), pour faire un état de la situation avant l'ouverture du nouveau tunnel routier international du Somport. La recherche dans le domaine de la pollution atmosphérique du trafic routier pose de nombreuses difficultés méthodologiques. Etablir une cartographie de cette pollution constitue pourtant un préalable indispensable à l'étude des risques induits par le trafic. Un modèle de diffusion spatiale de la pollution a été mis en œuvre dans cette optique. Le polluant retenu pour cette étude est le dioxyde d'azote (NO2) car il contribue – avec les autres polluants azotés – à l'acidification et à l'eutrophisation des eaux et des sols. Une méthode intégrant la topographie a permis d'établir une cartographie des dépôts azotés pour les deux secteurs d'étude. Nous montrons que l'évaluation du dépôt polluant (l'aléa) ne permet pas – à elle seule – de déterminer le risque. Chaque écosystème possédant des caractéristiques qui lui sont propres (capacité tampon du sol, nature de la végétation notamment), la vulnérabilité traduite en termes de charges critiques diffère en fonction des conditions environnementales. C'est à travers la mise en relation spatiale des niveaux de pollution avec la connaissance des milieux naturels que les zones à risques peuvent être localisées. La méthodologie proposée dans cette thèse a permis de montrer que les risques environnementaux liés aux transports routiers sont bien réels, même lorsque le trafic est faible selon les conditions de dispersion.

La question traitée dans cette thèse a été celle de la fiabilité des résultats d'Analyse de Cycle de Vie (ACV) appliquée aux productions agricoles. La production porcine a été prise comme cas d'étude. Construite autour du fil conducteur de l'incertitude des résultats d'ACV, cette thèse a eu pour objet de rechercher et hiérarchiser les sources d'incertitude de ces résultats, afin de contribuer à leur réduction. Cette réduction de l'incertitude peut être atteinte par une meilleure prise en compte de la variabilité des systèmes à la fois anthropiques et environnementaux. A cette fin, des références ont été produites sur la performance environnementale et son incertitude (à l'aide de scénarios favorable et défavorable) pour trois modes de production de porc contrastés répondant respectivement aux cahiers des charges de la production conventionnelle raisonnée, du label rouge fermier d'Argoat et de l'agriculture biologique. L'influence de la qualité des pratiques de fertilisation a également été analysée en évaluant un quatrième scénario de production conventionnel sur-fertilisé. Pour ces scénarios moyens types, une distinction claire a été obtenue pour chaque indicateur, grâce à l'usage de références sur les émissions spécifiques des postes clé de ces systèmes. Le scénario label rouge est notamment apparu comme une alternative intéressante au scénario conventionnel. Pour chaque scénario des points faibles ont été mis en évidence, ainsi que d'importantes marges d'amélioration. L'incertitude liée aux modèles d'évaluation des impacts a été étudiée en analysant dans un premier temps les concepts sous-jacents et modèles employés en ACV pour les catégories d'impact affectant les écosystèmes (eutrophisation, effet de serre, toxicité, acidification). Dans un second temps, une analyse des sources de variabilité principales pour la catégorie eutrophisation aquatique, impact prépondérant pour les systèmes de production agricoles, a permis de proposer un cadre d'amélioration pour son évaluation. La mise en oeuvre de ces propositions pour l'étape du devenir du nitrate dans les bassins versants a confirmé l'existence d'une importante marge d'amélioration pour évaluer l'eutrophisation aquatique. Elle a également permis de montrer la sensibilité du résultat du changement climatique à l'usage de ces facteurs de devenir du nitrate et l'importance du transfert potentiel de pollution depuis le compartiment eau (nitrate) vers le compartiment air (N20) par le processus de dénitrification dans les zones humides. A l'échelle courante de mise en oeuvre de l'ACV, c'est à dire pour des systèmes de production moyens à une grande échelle (région, pays), la hiérarchisation finale des sources d'incertitude a permis d'identifier comme source principale d'incertitude, celle liée aux modèles d'évaluation des impacts. Pour produire une ACV comparative pertinente d'exploitations réelles, la connaissance et la modélisation des émissions directes sur le site d'exploitation, tenant compte des pratiques de l'agriculteur et du milieu, devraient être profondément améliorées.

Les plages de sable sont des écosystèmes dynamiques couvrant 70% des côtes mondiales. Ces systèmes abritent un cortège spécifique unique et assurent des fonctions essentielles de nourricerie, de nurserie et d’épuration des eaux. Or à proximité des côtes, la population humaine est en développement constant ce qui accroît les multiples pressions d’origine anthropique sur les écosystèmes côtiers. L’apport en excès de nutriments constitue une menace majeure qui peut se traduire par le développement d’importantes biomasses de macroalgues opportunistes (eutrophisation). La fréquence et l’intensité de ces blooms, communément formés de chlorophycées à court cycle de vie (ulves) et appelés marées vertes (MV), s'amplifient sur les côtes françaises et dans le Monde menaçant le fonctionnement de systèmes prépondérants et uniques.La plupart des études visant à déterminer les effets des MV sur la structure et le fonctionnement d’écosystèmes sédimentaires ont été conduites dans des environnements abrités, micro- ou atidaux. Cette problématique est restée presqu’inexplorée dans des écosystèmes plus dynamiques (systèmes ouverts et macrotidaux) en raison des difficultés de mise en place d’échantillonnage et de détection des effets de stress d’origine anthropique, inhérentes à la variabilité de ces systèmes. Cette thèse a donc eu pour objectif principal de combler ce manque et produire des connaissances en étudiant les réponses in situ des communautés benthiques de plages de sable fin macrotidales en présence ou non de MV. Quatre études ont été menées à différentes échelles spatio-temporelles et en considérant différents compartiments biologiques pour répondre à cette question générale.Ce travail de thèse montre qu’à l’échelle de la région Bretagne (variabilité intégrée sur 2700km de côtes et 7 ans) les communautés benthiques d’écosystèmes dynamiques sont modifiées significativement et de manière conservative par la présence de MV. Ce travail démontre aussi que les marées vertes impactent différemment la faune benthique en fonction du type d’habitat (plages semi-exposées vs. exposées), de la profondeur (mediolittoral vs. infralittoral), et du compartiment biologique (macrofaune benthique vs. juvéniles de poissons plats). Ces comparaisons ont permis d’identifier la faune benthique de médiolittoral inférieur des plages exposées comme étant le système le plus affecté par les MV. L’étude des variations à fine échelle spatio-temporelle de ce dernier montre que les caractéristiques faunistiques (uni- et multi-variées) sont modifiées le long d’un gradient de couverture d’algues vertes. Par exemple, la β-diversité décroît significativement le long de ce gradient. Afin d’explorer les processus pouvant expliquer ces modifications, et déterminer si ces changements ont des répercussions sur le fonctionnement de l’écosystème « plage de sable », les effets de l’accumulation d’ulves sur le réseau trophique à différent(e)s niveaux/échelles ont été mesurés. Les résultats de cette étude montrent qu’une importante biomasse d’ulves induit un changement de la structure entière du réseau trophique et une modification importante du fonctionnement trophique des plages. Les expérimentations menées au cours de cette thèse montrent que les changements observés sont induits par des effets directs (consommation de débris d’ulves) et indirects (modifications d’autres sources de nourriture) de la présence des MV.Cette thèse propose un cadre de travail visant à mieux détecter les effets de stress anthropiques sur la structure et le fonctionnement d’écosystèmes dynamiques. Dans un contexte de changement global forçant les écosystèmes à faire face à de multiples stress, cette approche pourrait se révéler particulièrement utile pour démêler, comprendre et prédire les effets de perturbations induites par les activités humaines sur le fonctionnement des écosystèmes et constituer une aide à la gestion de ces environnements particuliers
Highly dynamic systems, often considered as resilient systems, are characterised by abiotic and biotic processes under continuous and strong changes in space and time. Because of this variability, the detection of overlapping anthropogenic stress is challenging. Coastal areas harbour dynamic ecosystems in the for of open sandy beaches, which cover the vast majority of the world’s ice-free coastline. These ecosystems are currently threatened by increasing human-induced pressure, among which mass-development of opportunistic macroalgae (mainly composed of Chlorophyta, so called green tides), resulting from the eutrophication of coastal waters. The ecological impact of opportunistic macroalgal blooms (green tides, and blooms formed by other opportunistic taxa), has long been evaluated within sheltered and non-tidal ecosystems. Little is known, however, on how more dynamic ecosystems, such as open macrotidal sandy beaches, respond to such stress. This thesis assesses the effects of anthropogenic stress on the structure and the functioning of highly dynamic ecosystems using sandy beaches impacted by green tides as a study case. The thesis is based on four field studies, which analyse natural sandy sediment benthic community dynamics over several temporal (from month to multi-year) and spatial (from local to regional) scales. In this thesis, I report long-lasting responses of sandy beach benthic invertebrate communities to green tides, across thousands of kilometres and over seven years; and highlight more pronounced responses of zoobenthos living in exposed sandy beaches compared to semi-exposed sands. Within exposed sandy sediments, and across a vertical scale (from inshore to nearshore sandy habitats), I also demonstrate that the effects of the presence of algal mats on intertidal benthic invertebrate communities is more pronounced than that on subtidal benthic invertebrate assemblages, but also than on flatfish communities. Focussing on small-scale variations in the most affected faunal group (i.e. benthic invertebrates living at low shore), this thesis reveals a decrease in overall beta-diversity along a eutrophication-gradient manifested in the form of green tides, as well as the increasing importance of biological variables in explaining ecological variability of sandy beach macrobenthic assemblages along the same gradient. To illustrate the processes associated with the structural shifts observed where green tides occurred, I investigated the effects of high biomasses of opportunistic macroalgae (Ulva spp.) on the trophic structure and functioning of sandy beaches. This work reveals a progressive simplification of sandy beach food web structure and a modification of energy pathways over time, through direct and indirect effects of Ulva mats on several trophic levels. Through this thesis I demonstrate that highly dynamic systems respond differently (e.g. shift in δ13C, not in δ15N) and more subtly (e.g. no mass-mortality in benthos was found) to anthropogenic stress compared to what has been previously shown within more sheltered and non-tidal systems. Obtaining these results would not have been possible without the approach used through this work; I thus present a framework coupling field investigations with analytical approaches to describe shifts in highly variable ecosystems under human-induced stress