La maison d'alzaz ou le blog de l'écologie

1 octobre 2010

Les indicateurs biologiques

Nous avons exposé, dans les articles précédents, les effets que pouvaient avoir les facteurs écologiques, biotiques et abiotiques, sur les êtres vivants des différents écosystèmes. Connaissant maintenant les exigences biologiques strictes et la sensibilité de certaines espèces animales et végétales, on peut tout à fait connaître l’état dans lequel se trouve un écosystème donné en observant la présence ou l’absence de ces espèces, tout au moins de celles qui sont inféodées naturellement à cet écosystème. 30 à 50% des terres émergées ont été transformées par l’homme selon le biogéochimiste Vitousek. Il reste donc relativement peu d’écosystèmes au vrai sens du terme. Bien souvent, il nous faudrait employer le mot agrosystème qui lui est préférable. Notre milieu environnant, et certains le clament depuis plus de quarante ans, est abîmé, il a beaucoup souffert de la main mise par l’homme et les régions non peuplées ne souffrent pas moins. Nous devons dorénavant en faire le constat officiellement et honnêtement. Je dirais : assumons les erreurs innombrables commises par nos prédécesseurs et corrigeons-nous nous-mêmes.

L’étude des changements naturels et des dégradations, commises essentiellement par l’homme depuis 200000 ans mais avec une accélération sans précédent dans l’histoire de l’humanité depuis deux siècles environ, nous est facilitée grâce aux espèces qu’on dit indicatrices de milieux biologiques. Le phytosociologue, dont la spécialité est de mettre en relation ses connaissances de l’écologie des espèces et les associations végétales d’un paysage donné, sera à même de juger de l’influence d’un climat, d’une pratique humaine ou d’un substrat biologique sur un tapis végétal (ce sera le thème du prochain article). L’ornithologue, par le comptage des individus de populations d’oiseaux, pourra décrire la richesse ou la pauvreté écologique d’un écosystème régional. Mais, c’est par une focalisation sur certains végétaux ou animaux, particulièrement sensibles à leurs conditions de vie, que nous pourrons diagnostiquer les effets d’un polluant, largué dans l’atmosphère ou dans le milieu aquatique, sur l’écosystème tout entier, à l’échelle du paysage le plus souvent.

Ainsi, les lichens sont classés parmi les meilleures sentinelles de l’environnement. Si vous n’en voyez pas, c’est que l’atmosphère n’est pas, très honnêtement dit, normalement respirable pour d’autres espèces, dont l’homme n’échappe pas. Si de nombreux plantains sont, au contraire, présents, c’est qu’alors le risque grandit de s’intoxiquer, à petit feu. Nous devons biologiquement nous adapter à cet air vicié (polluants cancérogènes, anhydride sulfureux, radio-éléments…) par nos usines et nos autos, ou bien accepter ce sort fatidique qui fixe à un humain sur deux le nombre de personnes atteintes d’un cancer dans le monde occidental, ce à l’heure où j’écris cet article. Une eau, dangereuse au simple contact si l’on a une plaie, contiendra des vers tubifex, des larves de mouches érystales et de moustiques, des sangsues ; aucun de es animalcules n’est gêné par les plus forts de nos polluants, bien au contraire, cela les fait plutôt pulluler.

Quant aux eaux,qu’elles soient douces ou salées, ne sont donc pas en reste, et certaines espèces aquatiques, comme les moules, les huîtres, le plancton (végétal ou animal), s’y comportent comme des amplificateurs en accumulant, en concentrant les matières organiques que fixe leur organisme après filtration de l’eau, afin d’en extraire les nutriments. Lorsque nous dégustons notre petite douzaine d’huîtres, c’est un à dix millions de fois la dose de toxines contenues dans le même volume d’eau de mer que nous ingurgitons ! Accepteriez-vous même de boire un bon verre d’eau de mer ? alors, c’est que vous ne pouvez concevoir ce qui y traîne ou flotte invisiblement !

LES LICHENS ET AUTRES VEGETAUX BIO-INDICATEURS

Les lichens fonctionnent comme des éponges, absorbant tout se qui se présente à eux. Leur teneur en eau, qui est inférieure à 20% du poids sec lorsque le thalle est totalement déshydraté, peut monter à plus de 150%. En s’imbibant d’eau de pluie, un lichen fixe également, en les concentrant, les polluants atmosphériques qu’elle contient, notamment les isotopes radioactifs des retombées d’essais nucléaires aériens. Nous connaissons une cinquantaine d’espèces de lichens, dont on sait la sensibilité à divers polluants, ce qui permet de réaliser une cartographie des pollutions en zones industrielles et urbaines. Ces cartes reflètent, en général, l’influence de la forme du relief et des vents dominants sur la répartition de la pollution quotidienne.

Seuls les spécialistes des lichens, sont capables de construire et d’interpréter de tels documents car ils savent en déterminer chacune des espèces. Le travail est long pour dresser une carte fidèle de l’écologie locale des différents lichens en présence ; Il est nécessaire de pratiquer à des comptages statistiques minutieux un peu partout dans la zone à étudier, leur nombre change selon qu’on s’éloigne ou qu’on se rapproche de la source de pollution. Certains lichens sont très résistants aux polluants atmosphériques alors que d’autres disparaissent partiellement ou totalement en fonction des teneurs en aérosols toxiques. Dans les zones les plus polluées, aucun ne tiendra bien longtemps !

 

Zonation des lichens dans le milieu urbain et péri-urbain

 

Un organisme, capable de traduire de façon directe et évidente des modifications quantitatives ou qualitatives de son écosystème, est un bio-indicateur. Le champion en est le lichen (pas tous), tout au moins dans son aspect pédagogique, mais nous disposons maintenant d’un catalogue de différentes espèces autres, toutes particulièrement sensibles aux modifications de leur environnement et, surtout, facile d’utilisation pour les diagnostiques à poser ; notamment dans le milieu aquatique où nous excellons à le faire depuis de nombreuses années. Il faut dire que c’est le milieu pionnier en matière de souffrance écologique, avant l’air qui n’est pas en reste.

La pollution d’une rivière peut être mesurée par les méthodes analytiques classiques de la physique et de la chimie. Cependant, les polluants sont souvent déversés par intermittence ou en quantité trop faible pour être facilement décelables. En pratiquant des relevés biologiques in situ ou des tests en laboratoire, le diagnostique devient aisé. Sur le terrain, on peut observer certaines mousses, poussant sur les murs de pierre, bordant les canaux, et indiquant la présence de métaux lourds ou d’éléments radioactifs, qu’elles absorbent et accumulent dans leurs tissus. Quant au laboratoire, on y utilise des algues – leur élevage est d’une assez grande simplicité – pour leur homogénéité génétique ; Les tests biologiques, qu’elles permettent, sont utilisés pour définir la qualité d’une eau, y relever des traces d’herbicides et vérifier si elle est potable ou pas.

Dans le milieu terrestre, tabac et haricot sont de bons indicateurs biologiques, car extrêmement sensibles à la pollution de l’air. Les résineux souffrent plus que les feuillus quand la qualité de l’air se détériore, nous l’avons vu lors des épisodes des pluies acides, il y a plus de vingt ans maintenant.

LES POISSONS DE RIVIERE

La truite arc-en-ciel tient une place royale pour ce qui est de l’évaluation des teneurs en oxygène (en ammoniac ou autres toxiques) des eaux nettoyées par les stations d’épuration, ce poisson étant très sensible à de faibles variations. Un dispositif permet de contrôler la qualité des eaux de sorties de la station, normalement devenues potables, car extrêmement purifiées : des bacs contiennent des poissons – normalement des truites mais on peut utiliser des carpes ou des vairons – placés en amont d’un champ électrique qu’ils répugnent à franchir ; les truites nagent tant qu’elles peuvent à contre-courant pour échapper à l’électrocution ; un couvercle leur sert d’abri pour se cacher – c’est un réflexe ; si l’eau s’appauvrit en oxygène (ou bien contient une toxine), les truites perdent rapidement leurs forces et finissent par entrer dans la zone de champ, des cellules photo-électriques déclanchant, alors, une sonnerie d’alarme. Les truites sont changées toutes les semaines, bien qu’elles puissent vivre ainsi, sans manger, durant trois semaines. On peut utiliser le même dispositif en changeant les cellules photo-électriques par des capteurs d’ultra-sons ; quand les truites cessent de nager, elles n’émettent plus de sons, le signal est donné…

MYTILIMETRE ET CONCHYLIMETRE

L’IFREMER utilise des moules comme sentinelles de la pollution marine. En cas de pollution importante, ce mollusque bivalve se referme et s’isole, alors que normalement, les moules se regroupent et gardent leurs coquilles ouvertes 98% de leur temps. Des micro-processeurs, branchés sur ordinateur, repèrent la fermeture et sa durée, donnant l’alarme quand il le faut. L’usage de ce dispositif, utilisant des moules comme bio-indicateurs, est limité à de fortes pollutions.

Cependant, les bivalves vivent fixés à un support et filtrent l’eau pour se nourrir. A la moindre pollution, leur système immunitaire est sollicité et une analyse fine de l’activité d’une protéine digestive particulière de l’animal, effectuée par les scientifiques, pourrait permettre de mieux appréhender les problèmes de pollution diffuse en milieu marin.

INDICE BIOTIQUE D’UN MILIEU AQUATIQUE

Une petite faune spécifique et peu mobiles se développe sur le fond des cours d’eau (microfaune benthique). Chaque station d’une rivière, où il règne des conditions particulières, possède la sienne en propre. Une analyse de la distribution des espèces, tout au long des berges, permet d’apprécier à coup sûr la qualité biologique d’une eau, sachant que de l’amont vers l »aval, des usines et des bourgs rejettent leurs effluents si souvent délétères. Des comptages, effectués en aval d’une pollution présumée, peuvent montrer son ampleur en fonction de la composition microfaunistique observée. De raréfaction en disparition des différentes espèces naturellement présentes, jusqu’à l’apparition ou la prolifération d’animalcules normalement absentes, on sait quel degré atteint la spoliation du milieu aquatique.

Avant pollution, les plécoptères, les éphéméroptères et les trichoptères (avec ou sans fourreau) indiqueront une eau que l’on qualifiera de pure. Ce seront les premières victimes qui disparaîtront en cas d’accident écologique commis sur la rivière.

Dans la zone immédiate du rejet d’un polluant, prolifèrent les diptères comme le chironome ou la simulie, dans les pires cas, l’éristale. On y rencontre également des vers de vase ou tubifex.

Quand la pollution se dilue légèrement un peu plus bas, la diversité augmente avec l’apparition d’arthropodes tels les odonates (demoiselles et libellules), de crustacés comme l’aselle et le gammare, et du mollusque Valavta piscinalis. Les sangsues peuvent également être présentes.

Plus en aval, la pollution s’est diluée dans le cours d’eau, au point de n’avoir presque plus d’effet, et le nombre d’arthropodes (trichoptères, hydracariens, psychodides…), de crustacés, de vers divers (planaires) et de mollusques (planorbe et Physe fontinalis) croît encore jusqu’à retour à la normale.

METHODE DE DETERMINATION DE L’INDICE BIOTIQUE D’UN MILIEU AQUATIQUE

l’échantillonnage (observé et compté) de la microfaune du benthos (fond) d’une rivière, permet de définir l’indice biotique en ses différentes stations. Coté de 0 à 10, cet indice permet de construire une échelle approximative de pollution qui pourra compléter l’analyse physico-chimique effectuée en laboratoire. On peu boire une eau d’indice compris entre 6 et 10 ; il ne faudra pas même mettre les pieds dans une eau d’indice 0.

 

Méthode issue des travaux de Tuffery et Vernaux

 

LA METHODE : On réalise des prélèvements de la faune du fond du cours d’eau (faune benthique) à l’aide de filets de tailles et mailles, appropriés. Pour chaque station, on effectue plusieurs prélèvements dans des habitats distincts. Les animaux récoltés, sont convenablement fixés, puis identifiés. Ils permettent de définir les groupes faunistiques (lignes horizontales, à gauche, au nombre de 7; les groupes 1, 2 et 3 ont leur ligne dédoublée en fonction du nombre de l’espèce de référence). On recherche parmi les animaux récoltés ceux qui sont le plus sensibles à la pollution et qui définissent les groupes faunistiques 1, 2 et 3 de référence. Leur richesse est estimée en tenant compte du nombre d’espèces animales qui s’y rattachent. Les groupes faunistiques 4, 5 et 6 manifestent une résistance croissante à la pollution. Par ailleurs, on effectue pour chaque prélèvement un comptage de toutes les espèces animales rencontrées. Les résultats s’inscrivent dans des fourchettes de valeur qui définissent les colonnes I, II, III, IV et V. L’indice biotique se lit au croisement d’une ligne horizontale et d’une colonne.

Exemple virtuel :

Station 1

Parmi les espèces récoltées :

2 espèces plécoptères et 2 espèces éphéméroptères ecdyonuridées auxquelles s’ajoutent 12 espèces d’animaux différents (au total 16 espèces), soit Groupe 1, ligne 1 et colonne IV —> indice biotique 9 —> l’eau est pure.

Station 2

1 espèce de diptère chironome, 1 espèce de ver tubifex, accompagnées de 2 autres espèces d’animalcules (au total 4 espèces), soit Groupe 6, ligne 9 et colonne II —> indice biotique 2 —> l’eau est polluée.

Station 3

1 espèce de crustacés aselle, 3 espèces de mollusques dont des sphaeridés, 1 espèce de sangsue, 1 espèce d’odonate (au total 6 espèces), soit Groupe 5, ligne 8 et colonne III —> indice biotique 4 —> l’eau est de qualité très médiocre.

Station 4

Une vingtaine d’espèces sont recensées, dont 2 espèces d’odonate, 2 espèces de crustacés, 4 espèces de mollusques, 2 espèces d’hémiptères, 2 espèces d’éphéméroptères, 2 espèces de trichoptères, etc…, soit Groupe 4, ligne 7 et colonne V —> indice biotique 6 —> l’eau est de bonne qualité.

Méthode et exemple virtuel d’après Le guide illustré de l’écologie, Editions de La Martinière, de Bernard Fischesser et Marie-France Dupuis-Tate.

L’AVIFAUNE, INDICATRICE DE GESTES DE GENIE GENETIQUE

En France, on compte pas plus de 360 espèces d’oiseaux nicheurs et hivernants, il est donc assez aisé d’apprendre à les reconnaître. Dès les années 1950, les ornithologues (amateurs le plus souvent)  réfléchissaient déjà sur les problèmes d’ornithologie quantitative. On apprenait à identifier les oiseaux, soit à la vue ou bien au chant – et c’était pur plaisir, on les observait vivre (éthologie) et on les comptait plutôt vaguement. Les années 1960 représentent une période charnière dans l’étude avifaunistique, qui débouche, en 1970 et après, sur d’importantes recherches, portant sur les concepts qui permettent de définir les fonctionnements démographiques des populations d’oiseaux. Généticiens et écologues ont travaillé ensemble pour découvrir les mécanismes de la biologie des populations naturelles, sachant que tous les membres d’une population locale, partagent un seul pool de gènes. Les années 1980 tirent le signal d’alarme qui va nous faire réagir : 132 espèces françaises se trouvent dans une situation démographique préoccupante, pendant que les populations de mouettes et de goélands explosent littéralement depuis les années 20, à cause des décharges d’ordures ménagères à ciel ouvert, des déchets de la pêche en mer, des rejets de l’industrie agro-alimentaire ou encore des labours agricoles, tout simplement.

Dans la nature, la vie n’est pas facile pour un oiseau et, à chaque instant, il court un risque mortel : prédation, conditions météorologiques (vague de froid, tempêtes), maladies, parasitoses, accidents et interférences avec les activités humaines (destruction ou altération de l’habitat, pesticides…). Une population peut donc voir chuter ou augmenter ses effectifs en fonction de ces paramètres, et il est nécessaire de connaître l’évolution des taux de natalité et de mortalité populationnelles, sur une décennie au moins. Le suivi des oiseaux se fait grâce à leur capture, un baguage inoffensif est pratiqué avant libération de l’animal. Ainsi, on sait approximativement l’âge moyen des individus d’une population donnée. Pour exemple, une mésange bleue a une espérance de vie de moins de 12 mois (la doyenne peut atteindre l’âge de 12 ans quand même !), avec un taux de mortalité annuelle de 70%, alors que le flamant rose possède une vingtaine d’années d’espérance de vie, car son taux de mortalité n’est que de 5%. En général, la longévité des oiseaux migrateurs (gobe-mouches, hirondelles…) est légèrement inférieure à celles des sédentaires ou apparentés.

Par la diversité de leurs exigences écologiques et à leur soumission contrainte au biotope qui les voit naître, les oiseaux sont de bons indicateurs biologiques. Ils nous renseignent sur la richesse biologique des milieux ou sur les distorsions que l’homme peut leur causer : pollution, eutrophisation excessive, transformation du paysage par les pratiques agricoles et sylvicoles… Les dérèglements écosystémiques et antropiques (dus à l’homme) entraînent parfois la prolifération d’espèces d’oiseaux qui, du coup, sont considérés comme nuisibles. C’est le cas de l’étourneau qui sait profiter de la distribution accrue d’aliments granulés et de grains aux élevages. La nuit, ces oiseaux se regroupent pour former des dortoirs à l’intérieur des villes alors que le jour, ils pillent à qui mieux-mieux les cultures avoisinantes auxquelles ils prélèvent, chaque hiver, quelques 200000 t de nourriture. Inversement, le râle des genêts, normalement bien représenté dans nos régions, subit, depuis les années 1950, de sévères agressions, du fait de l’évolution des pratiques agricoles.

L’habitat du tétra-lyre (voir article sur la niche écologique), oiseau rescapé des dernières glaciations du quaternaire, subit, en plus des effets dévastateurs des pluies de printemps, l’impact immédiat de l’industrie touristique en haute montagne. L’accumulation de nuisances anthropiques, menace l’espèce toute entière de disparition : exploitation forestière intensive et irréfléchie, pratique des sports d’hiver (ski de fond et hors piste notamment), extension du tourisme pédestre en été, morcellement des massifs par la multiplication des routes et installation de remontées mécaniques ou de canons à neige. Perpétuellement dérangés, les grands coqs de bruyère ne trouvent plus guère le temps de se nourrir, or, ils ne disposent que d’une période très courte pour le faire.

La restriction de l’aire de répartition du pin laricio de Corse à quelques dizaines de kilomètres carrés entraîne la raréfaction de la sitelle corse (espèce endémique). La chasse et le braconnage ne sont pas en reste, ils contribuent à la régression et parfois la quasi-disparition de nombreuses espèces. N’oublions pas les collectionneurs d’oeufs qui en prélèvent, sans compter, dans le milieu ambiant. L’intensification des remembrements et des travaux hydro-agricoles (drainage, remblayage et curage des cours d’eau…), pour une monoculture toujours plus intensive mais qui conduit à une simplification excessive des milieux de plaine, forestiers ou aquatiques, les épandages massifs de produits chimiques (engrais, pesticides), l’abandon des pâtures jadis fauchées… tout cela perturbent également, en causant son déclin, l’avifaune nicheuse (chouettes, busards, cailles, outardes, râles, crave à bec rouge…). De plus en plus nombreuses sont les espèces qui cessent définitivement de se reproduire en France : érismature à tête blanche (1955), aigle pomarin (début du XXème siècle), faucon d’Eléonore (XVIIème siècle), pygargue à queue blanche (1959), grue cendrée (début du XXème siècle), outarde barbue (1845), sterne caspienne (milieu du XIXème siècle)… D’autres ne nichent plus en France qu’occasionnelement : grèbe jougris, ibis falcinelle, oie cendrée, cigogne noire, canards siffleur et pilet, sarcelle marbrée, fuligule nyroca, guifette leucoptère, phragmite aquatique…

Mais des signes peuvent être encourageants et nous pousser davantage vers l’adoption de gestes bénéfiques de la part du génie génétique quand il se met au service de l’écologie. L’eider à duvet, le bécasseau variable, les sternes élégante et arctique, la chouette de Tengmalm, et pleins d’autres espèces, profitent de ces actions scientifiques en voyant leurs effectifs remonter. En variant la composition des cultures végétales (contre la monoculture définitivement !), l’homme peut contribuer au maintien d’une biodiversité satisfaisante dans les milieux perturbés ; c’est possible : en recherchant les mélanges résineux-feuillus dans nos forêts (forêts mixtes), en n’éliminant pas les essences secondaires (bouleau, fruitiers sauvages…), en maintenant de vielles parcelles où l’avifaune est la plus riche, la plus dense, la plus diversifiée, en maintenant sur pied des arbres secs avec des cavités, laisser à l’abandon nos vieilles ruines (murs de pierres, bâtisses ou corps de ferme délabrés…), laisser de nombreuses haies et autres constructions végétales buissonnantes, c’est l’abri de prédilection des petits passereaux (mais aussi de tous les auxiliaires de culture), en faisant attention pendant la période de nidification (fauchage, nettoyage des fourrés), en protégeant et en enrichissant les lisières et les clairières… Allez les gars, au boulot !

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