mardi 12 août 2014

Histoire de la typologie des cours d'eau


1. Histoire de la zonation piscicole et typologie des cours d'eau


Historiquement, la typologie des cours d'eau ne tenait compte que d'une classification géographique et de la topographie. 

1.1. Topographie

Sur le plan topographique, on distingue alors :
  • Les sources ou crénon, qui sont dans la continuité des eaux souterraines 
    • source vraie (eucrénon), issues de la nappe ou de la fonte des glaciers
    • émergences karstiques, résurgence d'un cours d'eau
A elles seules, les sources pourraient faire l'objet d'une typologie tant il existe de particularités : les sources thermales (en générale sources volcaniques) développent une biologie qui lui est propre. Idem pour les couzes qui sont considérées comme les "trop plein" des lacs dont elles sont issues (et portent d'ailleurs souvent le nom du lac dans le massif central).

  • Le ruisseau ou hypocrénon (issu de source), que l'on définit en fonction de la minéralisation et des vitesses de courant
  • Les rivières pour lesquelles on distingue 2 grandes catégories en fonction du couple érosion / sédimentation
    • le rhithral : l'érosion est dominante, température faible (salmonidés)
    • le potamal : les cours d'eau de plaine à sédimentation dominante et grande amplitude thermique annuelle (cyprinidés).
  •  L'estuaire, l'embouchure sur la mer où la salinité est variable. Par conséquent, l'estuaire n'est généralement pas inclus dans la typologie des eaux douces
Chaque cours d'eau possède une différenciation longitudinale très progressive et il est difficile de mettre des limites entre le ruisseau, la rivières, les cours d'eau de plaine etc. Et surtout, cette différenciation ne tient pas compte des éventuels accidents géologiques ou modifications humaines qui génèrent des modification du fonctionnement du cours d'eau.

1.2. Biotypologie

La zonation ne se base plus que sur le facteur "amont /aval" mais sur la biologie des cours d'eau, et les composantes physiques et chimiques du système. 

1909, LEGER traite de la capacité biogénique des cours d'eau en considérant une production potentielle en kg de poissons en fonction du type de rivière et d'un coefficient. 

1920-1930, HESSE et THIENEMANN sont les premiers à établir une zonation piscicole en parlant de zone salmonicole et zone cyprinicole qui sera alors largement reprise en pisciculture. Mais cette classification reste empirique.

1947, HUET, formule "la règle des pentes" qui établit un lien moins empirique entre la population piscicole et les pentes et largeurs des cours d'eau. 


Toutefois, il n'y a pas de prise en compte des facteurs essentiels que sont la température, la minéralisation etc. Ainsi les observations de Huet ne sont valables que pour la zone biogéographique où il a réalisé son étude. ARRIGNON en 1976 va faire évoluer le modèle en fonction d'autres secteurs géographiques. 


De plus, le choix des espèces repères est discutable. La truite peut ainsi tout à fait être présente dans la zone à ombre. La présence d'une espèce n'est donc pas suffisante pour conclure que l'observation de celle-ci correspond à une zone définie du cours d'eau. 

1963, ILLIES ET BOTOSANEANU sont les vrais pères de la biotypologie. Ils tiennent compte des zones de débits et étudient l'ensemble des espèces présentes, en particulier le macrobenthos. 
Ils reprennent en partie le vocabulaire topographique et chaque confluence d'égale importance (doublement du débit) génère un changement de type et de groupement faunistique :
  • crénon : source
  • hypocrénon : ruisseau
  • épirhithron : rivière amont
  • métarhithron : rivière medium
  • hyporhithron : rivière aval
  • épipotamon : fleuve amont
  • métapotamon : fleuve medium
  • métapotamon : fleuve aval
Ce principe des doublements de débits aux confluences est un concept qui avait déjà été développé par HORTON en 1945 est encore utilisé sous le nom de "stream order" ou range de Strahler, (STRAHLER, 1952)



1973, VERNEAUX : se base sur les travaux d'Illiès mais remarque qu'ils ne sont pas applicables à toutes les régions. En travaillant sur les macroinvertebrés et les poissons de Franche-Comté et en multipliant les stations afin d'avoir un panel statistiquement acceptable, il définit une biotypologie (probabilité de présence de chaque espèce de poissons) en fonction de nombreux facteurs physiques mais aussi chimiques : 
  • section mouillée
  • largeur du lit mineur
  • température 
  • dureté
  • hauteur d'eau moyenne
Via ses calculs, 3 variables permettent alors la description d'un cours d'eau :
  • facteur thermique
  • facteur géotrophique
  • facteur morphodynamique
Il définit ainsi 9 groupements socio-écologiques numérotés de B0 à B9 (B pour biocénotype). Les espèces qui constituent ces associations présentent des exigences écologiques proches.

1980, VANNOTE développe le "river continuum concept" qui prend en compte le degré de trophie des espèces de macroinvertebrés.  Il y a bien une variation amont / aval des paramètres trophiques.

Le lien entre toutes les typologies ainsi proposées peut  se résumer dans le tableau suivant :

source ONEMA http://www.onema.fr/IMG/Hydromorphologie/15_conn11_typol_vbat.pdf

 ZONE A TRUITE

  • 4 mètres de largeur au maximum
  • courant rapide (200 à 75 cm/sec)
  • déclivité importante (9/1000)
  • eaux toujours froides (5 à 10° C)
  • bonne oxygénation (9,5 à 1,4 mgO2/l à 20° C)
  • fond rocheux, pierreux, caillouteux
  • faune: larves d’insectes capables de se fixer aux pierres
  • présence de poissons tels que la truite fario, le goujon, le vairon, le chabot, la loche franche et la lamproie de rivière.
     
ZONE A OMBRE

  • largeur de 15 m au maximum
  • alternance de zones à courant rapide et à courant lent (75 à 70 cm/sec)
  • pente de 4,5/1000
  • température un peu plus élevée (8 à 14° C)
  • teneur en oxygène importante (7,5 à 8,5 mg – O2/l à 20° C)
  • fond composé de matériaux moins gros, cailloutis, gravier
  • plus grande variété au niveau de la faune et de la flore
  • présence de poissons tels que l’ombre, la truite, le chevaine, le hotu, le brochet, le goujon, l’ablette.

ZONE A BARBEAU

  • largeur de 40 m au maximum
  • courant modéré (25 cm/sec)
  • déclivité faible (1/1000)
  • températures plus élevées (supérieures à 20°C en été)
  • eaux moins bien oxygénées (6 à 6,5 mg – O2/l)
  • fond mou et sablonneux
  • faune et flore riches
  • présence de poissons tels que le barbeau, la vandoise, le gardon, le brochet, la carpe, le rotengle, la perche

ZONE A BRÈME

  • largeur supérieure à 40 m
  • courant lent (moins de 25 cm/sec)
  • pente quasi inexistante (0,15/1000)
  • températures élevées (30° C en été)
  • très faible oxygénation (moins de 6 mg-O2/l)
  • fond stable (limon, argile) avec une abondante végétation
  • faune très riche
  • présence de la brème, la tanche, la carpe, le sandre, l’anguille, la perche, le brochet.

 

  2. Lien avec la mythologie


Pour alléger un peu cet article dont le vocabulaire est parfois lourd, j'ai choisi de faire le lien entre la zonation d'ILLIES et BOTOSANEANU et la mythologie. Après tout, c'est l'origine même d'une partie de l'histoire !

L'étymologie nous aide à comprendre le choix de vocabulaire de description des rivières. Allons ainsi à la rencontre des Naïades, ces nymphes aquatiques de la mythologie grecque. (naïade signifie "couler"). Filles de Zeus, elles restent jeunes et belles toute leur longue vie (en moyenne, elles vivaient 9620 ans).



On distingue 4 catégories de Naïades, en fonction de l'endroit où elles vivent :
  • Les crénées ou pégées vivent dans les fontaines ( au sens de sources... Souvenez-vous, les sources sont appelées "le crénon"
  • Les héléades vivent dans les marais (les hélophytes sont les plantes caractéristiques des zones humides, ayant les pieds dans l'eau mais dont les tiges et les feuilles sont aériennes)
  • les limnades vivent dans les lacs (l'adjectif limnique s'applique pour décrire un écosystème de lac mais aussi l'ensemble des systèmes continentaux d'eau douce)
  • les potamides vivent dans les rivières et les fleuves
Notons que l'origine grecque et donc les noms des nymphes reviennent souvent en hydrobiologie, notamment dans le nom des macroinvertebrés. ces noms décrivent souvent leur mode de vie.


La nymphe Astacidé (comme Astacus l'écrevisse...) provient d'un lac du nord de l'Anatolie
Les limnées sont des gastéropodes d'eau douce ... Drôle d'évolution pour une naïade....



*** Cet article est largement inspirée du cours de Jean Verneaux de DESS de Besançon 2003, complété grâce à la publication de l'association internationale de limnologie théorique et appliquée "problèmes et méthodes de classification et de la zonation écologique des eaux courantes, considerées surtout du point de vue faunistique" publié par ILLIES et BOTOSANEANU en 1963. 

L'ONEMA a publié une plaquette sur la typologie des cours d'eau à télécharger ici 

L'ouvrage de l'IRSTEA sur la typologie des cours d'eau français (2006) est téléchargeable ici


 

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