Fiche de révision : Biocénoses aquatiques et macrobenthos

📋 Plan du Cours

1. Biocénoses aquatiques et descripteurs
2. Échantillonnage et bio-indication
3. Écologie générale du macrobenthos
4. Groupes benthiques non arthropodes
5. Mollusques dulçaquicoles
6. Crustacés et écrevisses
7. Insectes aquatiques et cycles
8. Ordres d’insectes bio-indicateurs
9. Facteurs de répartition et biocénotypes
10. Biocénoses des cours d’eau
11. Biocénoses des lacs

📖 1. Biocénoses aquatiques et descripteurs

🔑 Notions clés & Définitions

• Biocénose aquatique : Ensemble des organismes vivants dont une partie du cycle vital se déroule obligatoirement en eau libre ou dont certaines activités dépendent de l’eau libre.
• Richesse spécifique : Nombre d’espèces ou de taxons coexistant dans un milieu donné et correspond à la diversité alpha.
• Densité : Nombre d’individus rapporté à une unité de surface ou de volume.
• Diversité : Répartition des effectifs entre les espèces, mesurable par l’exponentielle de l’entropie ou par des indices.

★ À maîtriser

• L’espèce est l’unité taxonomique de base utilisée pour étudier une biocénose.

Compléments

• Le système aquatique comprend la partie immergée, tandis que le bassin versant désigne le territoire dont les eaux convergent vers un même exutoire ; l’hydrosphère désigne l’ensemble des eaux de la Terre.

📖 2. Échantillonnage et bio-indication

🔑 Notions clés & Définitions

• Bio-indicateur : Groupe taxonomique permettant de mettre en évidence une altération du milieu grâce à une bonne connaissance de sa biologie et de ses exigences écologiques.

★ À maîtriser

• L’image d’une biocénose observée dépend des limites choisies pour le biotope, de l’échelle d’étude, de l’effort d’échantillonnage et des organismes retenus.

• Les biocénoses reflètent les caractéristiques du biotope, et toute modification du milieu peut modifier les communautés qui y vivent.

Compléments

• Les courbes d’accumulation ou de raréfaction relient le nombre d’espèces observées au nombre d’échantillons et aident à évaluer l’effort d’échantillonnage.

• Un échantillonnage supplémentaire n’est utile que si l’objectif exige de rechercher une espèce particulière ou de vérifier qu’elle est absente ou négligeable.

• Les bio-indicateurs aquatiques cités sont :

  • les diatomées
  • les macrophytes
  • les amphibiens
  • les poissons
  • les oiseaux
  • les macroinvertébrés benthiques

💡 Astuce mémo

Modification du biotope → modification des biocénoses

📖 3. Écologie générale du macrobenthos

🔑 Notions clés & Définitions

• Macrobenthos : Ensemble des animaux pluricellulaires invertébrés vivant sur ou dans les substrats aquatiques et mesurant au moins 500 μm, avec un seuil parfois donné à 250 μm.

★ À maîtriser

📌 Les taxons rhéophiles préfèrent les courants forts et se trouvent souvent sur des substrats grossiers, tandis que les taxons limnophiles préfèrent les eaux calmes et les substrats fins.

📌 Les taxons sténotopes ont des exigences étroites en matière d’habitat, tandis que les taxons eurytopes tolèrent une gamme plus large d’habitats.

Compléments

• La colonisation des eaux continentales par les macroinvertébrés débute au Paléozoïque, entre −540 et −245 Ma.

📌 Les peuplements macrobenthiques ont une origine aquatique marine, par remontée depuis les estuaires et les milieux saumâtres, ou une origine terrestre. - Hutchinson, 1967

• Les macroinvertébrés colonisent les milieux lentiques ou lotiques, permanents ou temporaires, et occupent des substrats et des profondeurs très variés.

• Les exigences écologiques distinguent notamment :

  • les eurythermes
  • les psychrosténothermes
  • les thermophiles
  • les eury-oxybiontes
  • les sténoxybiontes
  • les saprobiontes
  • les oligosaprobiontes

💡 Astuce mémo

Sténotopes exigeants ; eurytopes tolérants

📖 4. Groupes benthiques non arthropodes

★ À maîtriser

• Les oligochètes sont des annélides détritiphages des substrats meubles, importants pour la bioturbation et comme proies, et leur prolifération signale souvent un excès de matière organique et une hypoxie.

Compléments

• Les spongiaires possèdent des spicules siliceux et des gemmules qui contribuent à leur résistance et à leur dispersion.

• Les cnidaires comprennent des formes polypes et méduses et possèdent des cnidocystes.

• Les bryozoaires sont des colonies de polypides portant un lophophore dans des cystides.

• Les planaires possèdent un système digestif à trois branches, un orifice ventral unique et un pharynx musculeux ; elles peuvent se reproduire par voie sexuée ou par scissiparité.

• Les sangsues comprennent :

  • des formes prédatrices par ingestion
  • des formes prédatrices par aspiration
  • des formes parasites hématophages

📖 5. Mollusques dulçaquicoles

★ À maîtriser

📌 Les gastéropodes possèdent une coquille à une valve, tandis que les bivalves possèdent deux valves.

📌 Les prosobranches respirent par des branchies et possèdent un opercule, tandis que les pulmonés respirent à l’air atmosphérique par un pneumostome et n’ont pas d’opercule.

• La sensibilité des mollusques à la pollution organique décroît dans l’ordre suivant : Margaritiferidae, gastéropodes prosobranches, gastéropodes pulmonés, Sphaeridae, Unionidae, Corbiculidae et Dreissenidae.

Compléments

• Les gastéropodes raclent le périphyton et peuvent être ovipares ou ovovivipares.

• Les bivalves sont des filtreurs microphages qui consomment notamment du phytoplancton et respirent par des branchies.

• Les longévités citées sont de 10 à 30 ans chez les Unionidae, jusqu’à 100 ans chez Margaritiferidae, de 3 à 4 ans chez les Sphaeridae et de 5 à 10 ans chez les Dreissenidae.

• En France, 30 % des espèces de bivalves d’eau douce sont en danger critique, en danger ou vulnérables, contre 15 % des gastéropodes, et 62 % des espèces ont des données insuffisantes.

📖 6. Crustacés et écrevisses

★ À maîtriser

• Les trois espèces autochtones d’écrevisses sont protégées et en voie de disparition, tandis que quatre espèces exotiques entrent en compétition avec elles.

• La peste de l’écrevisse est provoquée par Aphanomyces astaci ; les espèces autochtones y sont sensibles et la plupart des espèces allochtones sont porteuses saines, sauf Astacus leptodactylus.

• Les écrevisses autochtones sont défavorisées par la compétition avec des espèces allochtones à croissance plus rapide, plus agressives et plus prolifiques, qui peuvent se reproduire dès un an contre au moins trois ans pour les autochtones.

Compléments

• Les crustacés malacostracés du macrobenthos comprennent les amphipodes, dont le corps est aplati latéralement, et les isopodes, dont le corps est aplati dorso-ventralement.

• Les gammares et les aselles sont des broyeurs détritiphages, les gammares consommant notamment de la matière organique moins fine que celle consommée par les aselles.

📌 Les Cambaridae ont un éperon sur la carpopodite de la première paire de péréiopodes, tandis que les Astacidae n’en ont pas.

• Les écrevisses ont une reproduction sexuée à sexes séparés, avec fécondation externe après accouplement, ponte et soins aux œufs et aux juvéniles.

📖 7. Insectes aquatiques et cycles

★ À maîtriser

📌 Un cycle amphibie alterne entre milieux aquatique et aérien, tandis qu’un cycle holobiotique se déroule dans un seul milieu.

Compléments

• Les insectes représentent 87 % des espèces de macroinvertébrés aquatiques et les diptères constituent l’ordre le plus riche en espèces aquatiques, avec 46 000 espèces et 41 familles dans les chiffres cités.

• Chez les insectes hétérométaboles, les larves grandissent par mues successives et la dernière mue produit l’imago sans métamorphose complète.

• Chez les éphéméroptères, un pré-imago incapable de se reproduire effectue une dernière mue pour devenir l’imago.

• Chez les insectes holométaboles, la larve subit une nymphose qui reconstitue un individu lors d’une véritable métamorphose.

• Les larves possèdent généralement une tête, un thorax à trois segments portant une paire de pattes par segment sauf chez les diptères, et un abdomen de 9 à 11 segments.

• Les insectes adultes possèdent généralement une tête, un thorax portant des ailes (une seule paire chez les diptères, aucune chez les formes aptères), et un abdomen dont les segments terminaux portent les pièces copulatrices.

💡 Astuce mémo

Hétérométaboles : mues ; holométaboles : métamorphose

📖 8. Ordres d’insectes bio-indicateurs

★ À maîtriser

• Les plécoptères ont un cycle de un à trois ans, sont très polluosensibles et se caractérisent par deux griffes à chaque patte larvaire, deux cerques et l’absence de branchies abdominales.

• Les larves d’éphéméroptères possèdent des branchies abdominales et une seule griffe par patte, contrairement aux plécoptères qui ont deux griffes et pas de branchies abdominales.

📌 Les larves de trichoptères à fourreau sont eruciformes, avec des pygopodes courts servant à l’ancrage, tandis que les formes libres campodeiformes ont des pygopodes plus longs participant à la locomotion.

Compléments

• Les larves d’éphéméroptères peuvent être :

  • fouisseuses
  • épibenthiques
  • pétricoles
  • nageuses

• Les larves d’odonates sont des prédatrices voraces munies d’un masque préhensile et leur cycle dure un à trois ans.

• Les larves d’hétéroptères aquatiques respirent par des stigmates et remontent à la surface pour renouveler leur air.

• Les trichoptères, éphéméroptères et plécoptères forment le groupe TEP, dont la sensibilité à la pollution varie selon les familles.

• Les larves de diptères se répartissent en :

  • formes eucéphales
  • formes hémicéphales
  • formes acéphales

📖 9. Facteurs de répartition et biocénotypes

🔑 Notions clés & Définitions

• Biocénotype : Communauté caractéristique correspondant aux conditions naturelles et structurelles d’un type de milieu aquatique.

📝 Points essentiels

• Les facteurs physiques et morphologiques comprennent :

  • la température
  • le courant
  • le substrat
  • la profondeur
  • la morphologie du lit
  • les berges
  • la ripisylve

• Les caractéristiques chimiques comprennent :

  • l’oxygène dissous
  • la nature et la quantité de matière organique
  • la nature et la quantité des minéraux dissous

💡 Astuce mémo

Physique et morphologie → chimie → communautés benthiques

📖 10. Biocénoses des cours d’eau

🔑 Notions clés & Définitions

• Eutrophisation : Enrichissement progressif d’un milieu en ressources nutritives, qui augmente sa capacité à nourrir des organismes et ne désigne pas nécessairement une pollution par l’azote et le phosphore.

★ À maîtriser

• Dans les cours d’eau, les caractéristiques thermiques, trophiques et morphodynamiques évoluent longitudinalement de l’amont vers l’aval.

• Les niveaux typologiques reposent sur :

  • la thermie
  • la richesse en ions dissous
  • la pente
  • l’altitude
  • la largeur du lit
  • la distance à la source

• Les zones longitudinales se succèdent ainsi :

  • le crénon
  • l’épirhithron
  • le métarhithron
  • l’hyporhithron
  • le potamon

Compléments

• Les secteurs apicaux des cours d’eau favorisent notamment les plécoptères et les trichoptères, tandis que les mollusques et les poissons y sont peu représentés.

• La richesse spécifique potentielle des cours d’eau augmente jusqu’à un maximum, situé vers B7 dans le cours, puis diminue lorsque les conditions deviennent plus contraignantes.

📌 Dans un niveau typologique donné, l’abondance d’espèces adaptées aux matières organiques peut signaler une perturbation si la communauté attendue comprend plutôt des espèces oligosaprobes.

💡 Astuce mémo

Crénon → épirhithron → métarhithron → hyporhithron → potamon

📖 11. Biocénoses des lacs

★ À maîtriser

📌 Un lac oligotrophe contient peu d’éléments dissous et produit peu de matière organique, tandis qu’un lac eutrophe est enrichi et présente une production primaire plus élevée.

• Dans un lac eutrophe, l’eau plus turbide limite la pénétration de la lumière, concentre la production primaire près de la surface et réduit l’oxygène disponible en profondeur.

Compléments

• Dans un lac oligotrophe, l’eau transparente permet à la lumière de pénétrer profondément et l’oxygène est réparti dans une grande partie de la masse d’eau.

• Dans un lac eutrophe, une quantité importante de matière organique s’accumule normalement en profondeur et la communauté présente des réseaux trophiques plus complexes.

• Au cours de la sénescence lacustre, l’accumulation progressive de matière transforme le lac en marais ou en tourbière, puis peut conduire à une forêt sur des millénaires.

💡 Astuce mémo

Oligotrophe : eau claire et oxygénée ; eutrophe : production et sédimentation fortes

📊 Tableaux de synthèse

Lacs oligotrophes et eutrophes