Un indice biologique lacustre basé sur l'examen des oligochètes An environmental index based on lacustrine oligochaetes

Résumé

L'utilisation des indices oligochètes relevés dans la littérature pose un certain nombre de problèmes conceptuels et pratiques lorsque l'on étudie des lacs de taille réduite, le rôle des sédiments dans la distribution des oligochètes étant la plupart du temps ignoré.

A partir d'analyses en composantes principales normées (ACP) comprenant, comme variables actives, 12 variables physico-chimiques des sédiments profonds de 12 lacs situés dans le Jura et les Vosges, nous avons projeté, en données supplémentaires, la physico-chimie des eaux et des variables biologiques (nombre d'espèces et effectifs d'oligochètes).

Les analyses mettent en évidence un premier facteur F1, commun aux sédiments de tous les lacs étudiés et caractérisé par un antagonisme entre la matière organique (C, N, P) et les carbonates. Ce facteur est considéré ici comme exprimant une capacité métabolique des plans d'eau à minéraliser la matière organique. Les variables physico-chimiques des eaux se projettent sur cette structure et ne contredisent pas la signification accordée au facteur F1. Les variables biologiques ne se révèlent fortement corrélées qu'avec F1, et s'opposent aux variables décrivant les teneurs en matières organiques.

Par une régression multiple où la variable à expliquer est constituée par la première coordonnée factorielle des stations d'échantillonnage, on obtient l'indice EOLA = nombre d'espèces d'oligochètes + 3.log10 des effectifs d'oligochètes/0,1 m², qui est corrélé avec la structure physico-chimique mise en évidence dans les ACP. Cet indice est considéré comme une potentialité biologique liée à la capacité des lacs à minéraliser la matière organique, capacité qui peut se révéler faible en raison de la présence d'apports d'origine autochtone ou allochtone (en particulier les rejets humains).

Mots-clés:

• Lacs,
• sédiments,
• oligochètes,
• indice biologique

Abstract

Oligochaetes are often considered as good descriptors of the ecological situation in lakes. Unfortunately, the rote of sediments in the distribution of species is not well known, particularly in mail lakes. This problem needed re-examination, the importance of the sediments being emphasized. Twelve physico-chemical variables of the sediments (table 2) were taken into account and analysed by means of a standardized principal component analysis (PCA). The physico-chemical variables of the waters as well as the biological variables (species richness and abundance of oligochaetes, table 2) were projected as supplementary data in the PCA.

The first principal component is characterized by an opposition between the organic matter (C, N, P) and the CaCO₃ contents of the sediments (table 3). The second factor represents the total phosphorus. Lakes from cristalline area (Longemer and Gérardmer) are very contributive to the factor 2 as the total phosphorus contents of their sediments are very high (fig. 1 and table 6). When these lakes are removed from the data set, the second PCA indicates no changes in the signification of factor 1 (table 4). In both analyses, physicochemical variables of waters are correlated with the first factor, and do not contradict its signification. Biological variables are only correlated with factor 1 and show an opposite direction to organic matter (fig. 2).

It is suggested that the first factor represents the capacities of the lakes to mineralize the organic matter. The first co-ordinates of sampling stations (COF1), the mean number of oligochaete species (NSPS) and the mean log10 of their abundance/0.1 m² (EFFE) were compared by means of a multiple regression (table 5). The following biological index is obtained : EOLA = NSPS + 3EFFE. This oligochaete index is related to the factor 1 and it is suggested that if gives an assessment of the biological potentialities of lakes, these potentialities being related to the mineralizing capacities. Low values of the index EOLA are obtained both from human and natural organic enrichment.

Keywords:

• Lakes,
• sediments,
• Oligochaeta,
• biological index