Effets de la pulvérisation foliaire de la jacinthe d'eau (Pontederia crassipes) au chlorure de sodium sur la communauté des macroinvertébrés benthiques

Résumé

La présente étude vise à évaluer les effets indirects de la pulvérisation foliaire de la jacinthe d'eau par le chlorure de sodium sur la communauté des macroinvertébrés benthiques dans un étang. Le dispositif expérimental a été composé de deux milieux distincts: eau sous-jacinthe (ESJ) pulvérisé et eau libre (EL) sans traitement. Les échantillons ont été prélevés avant et un mois après le traitement dans chaque milieu, et les macroinvertébrés ont été identifiés au niveau taxonomique le plus bas possible. Les tests non paramétriques de Wilcoxon ont été réalisés pour comparer au seuil de 5% l'abondance des macroinvertébrés avant et après pulvérisation. Les résultats montrent une diminution de la diversité des macroinvertébrés dans l'eau sous-jacinthe, ainsi qu'une modification de la composition taxonomique avec une augmentation de la densité plus marquée dans l’ESJ après pulvérisation. Malgré ces changements, la richesse taxonomique globale n'a pas présenté de différence significative entre l'eau sous-jacinthe et l'eau libre. En conclusion, cette méthode de lutte a entrainé une augmentation de la densité globale de certains taxons mais une diminution de la diversité des taxons, particulièrement ceux associés à la jacinthe d’eau, ce qui pourrait avoir des implications pour l'équilibre écologique de l'écosystème aquatique.

Mots clés: Pulvérisation foliaire, NaCl, Pontederia crassipes, Macroinvertébrés benthiques, Étang

INTRODUCTION

Les écosystèmes aquatiques jouent un rôle essentiel dans le maintien de la biodiversité et dans la préservation de la santé environnementale. Cependant, ces écosystèmes sont de plus en plus menacés par l’invasion de plantes aquatiques envahissantes, dont la jacinthe d’eau (Pontederia crassipes Mart.,1823); une espèce végétale originaire d'Amérique du Sud (Robles et Martínez, 2021). La jacinthe d'eau se développe rapidement dans les plans d'eau, formant des tapis denses à la surface, ce qui entraîne une diminution de la lumière et de l'oxygène dissous, une augmentation des solides dissouts et perturbe l'équilibre écologique de l'écosystème (Coetzee et al., 2020; Gezie et al., 2018). Elle peut causer des changements dans la composition et la structure de l’écosystème, ainsi que dans la disponibilité des ressources.

Pour lutter contre la propagation de la jacinthe d’eau et limiter son impact néfaste sur les écosystèmes aquatiques, diverses mesures ont été mises en place. Les méthodes d’élimination comprennent l’élimination mécanique (coupe), le traitement chimique (herbicide, sel…) ou la lutte biologique (agents de biocontrôle tels que les poissons et insectes herbivores) (Guézo et al., 2022; Thiemer et al., 2021) des méthodes basées sur le chlorure de sodium NaCl ont été mises au point pour lutter contre la prolifération de cette macrophyte envahissante.

Cette étude évalue l’impact de la technique mise au point sur la qualité physico-chimique de l’eau et présente l’état physico-chimique de l’eau d’un écosystème semi-artificiel (étang). Ces mesures peuvent avoir d’autres incidences sur le fonctionnement de l’écosystème comme la réduction de la biodiversité (Misteli et al., 2023)et la prolifération de moustiques (Thiemer et al., 2021; Gezie et al., 2018). L’une de ces mesures est l’utilisation du chlorure de sodium (NaCl) en pulvérisation foliaire. Cependant, cette pratique peut entraîner une modification de la physico-chimie du milieu, notamment une diminution de l’oxygène dissous dans le milieu et une augmentation de la conductivité de l’eau, de la DCO et de la DBO5 à la suite de la décomposition des plantes de jacinthe (Guézo et al., 2022). Ceci soulève des interrogations quant à ses effets indirects sur la faune aquatique, notamment sur la communauté des macroinvertébrés benthiques. En effet, les macroinvertébrés jouent un rôle important dans les écosystèmes aquatiques en tant que maillons de la chaîne alimentaire et en participant à des processus écologiques tels que la décomposition des matières organiques (Bonacina et al., 2023). Ainsi, comprendre comment cette méthode, utilisant le NaCl, affecte les macroinvertébrés aide à évaluer l’efficacité de cette mesure de lutte spécifique et à identifier d’éventuels effets indésirables ou non intentionnels sur d’autres composantes de l’écosystème. Cela peut contribuer à développer des approches de gestion plus durables et respectueuses de l’environnement. Des études ont essayé d’évaluer les effets de cette méthode de lutte sur les communautés de macroinvertébrés, mais elles se sont limitées aux familles (Garcia et al., 2021); notre étude abordera les taxons les plus inférieurs possibles. Cela favorisera une meilleure compréhension des écosystèmes et une gestion plus efficace et durable de la biodiversité. Ainsi, cette étude vise à évaluer l’impact de l’utilisation du chlorure de sodium contre le développement de la jacinthe d’eau sur la densité et la diversité des macroinvertébrés benthiques dans un étang.

MATÉRIEL ET MÉTHODES

Milieu d’étude

Tous les travaux se sont déroulés sur le site du Laboratoire de Recherche sur les Zones Humides (LRZH) situé à l’Université d’Abomey-Calavi au Bénin (Figure 1). L’expérimentation s’est tenue dans un étang d’une surface de 33 m² et d’une profondeur 1,5 m. Le choix d’un étang comme milieu d’étude offre un compromis entre la facilité de contrôle expérimental, la reproductibilité des résultats, la facilité d’accès et de suivi, et la possibilité d’observer les interactions trophiques dans un cadre relativement contrôlé. L’étang regorgeait des organismes aquatiques tels que le phytoplancton, le zooplancton, les macroinvertébrés benthiques et quelques espèces de poissons (des familles cichlidae et cannidae) (Guézo et al., 2022), permettant ainsi de prendre en compte les interactions trophiques et par conséquent leur effet sur la dynamique de l’écosystème dans son ensemble. Un contexte plus complet de l’écosystème est donc pris pour l’étude.

Dispositif expérimental et application de traitement

Le dispositif expérimental (Figure 2) était constitué de deux milieux: eau sous-jacinthe (ESJ) et eau libre (EL). Le milieu «eau sous jacinthe» a été formé à l’aide de trois cages flottantes (paniers) de 1m de diamètre d’ouverture dans lesquelles ont été ensemencées des plantes de jacinthe d’eau.

L’eau libre est dépourvue de plantes de jacinthe et n’a pas subi de pulvérisation. 11,3 litres d’eau de mer ont servi à faire la pulvérisation foliaire des plantes de jacinthe ensemencées en une même journée, par cage, suivant la méthode utilisée par Guézo et al. (2022).

Échantillonnage de la communauté de macroinvertébrés

La méthode d’échantillonnage «avant et après traitement» a été utilisée. Un échantillonnage a été fait avant pulvérisation puis un mois après la pulvérisation dans chaque milieu. A l’aide d’un filet troubleau de 500 µm de vide de maille, la surface du fond d’étang a été raclée en suivant le diamètre des paniers. Trois prélèvements ont été faits au niveau de chaque milieu (ESJ et EL) permettant d’avoir 6 échantillons à chaque échantillonnage.

Les échantillons recueillis ont été conservés dans des bouteilles puis fixés au laboratoire avec du formol 10%. Au laboratoire, les échantillons ont été rincé, triés à la loupe binoculaire (Abahi et al., 2018) avant d’être identifiés au niveau taxonomique le plus bas possible grâce aux guides de Durand et Lévêque (1980) et Moisan (2010) et aux articles suivants: Kotzian et do Amaral (2013), Doannio et al. (2011). La base de données globale sur les noms scientifiques Catalogue of Life (COL, 2023) a été utilisée pour la vérification et la mise à jour des noms et des classifications des taxons.

Analyses statistiques

Les indices de diversité de Shannon-Wiener (H), d’Equitabilité de Piélou (J) et la richesse taxonomique (S) ont été calculés avec le package Vegan version 2.6-4 (Oksanen et al. 2022), à l’aide du logiciel R version 4.3.0, pour évaluer la biodiversité des macroinvertébrés dans les différents milieux avant et après la pulvérisation de la jacinthe d’eau. L’indice de diversité de Shannon-Wiener (H) a permis d’évaluer l’étendue de la diversité des espèces du milieu. Un indice élevé de Shannon-Wiener indique une grande diversité d’espèces et une répartition équitable entre elles. L’indice d’Équitabilité de Piélou (J) a permis de mesurer l’équitabilité (ou équirépartition) des espèces du peuplement par rapport à une répartition théorique égale pour l’ensemble des espèces (Odountan et Abou, 2016). Un indice égal à 1 indique une répartition équitable, tandis qu’un indice proche de 0 suggère une distribution inégale. La richesse taxonomique (S) mesure simplement le nombre total de taxons présents dans chaque milieu. Le test de Wilcoxon à échantillons appariés a été fait pour comparer l’abondance des macroinvertébrés avant et après pulvérisation dans chaque milieu (ESJ et EL). Le test de Wilcoxon à échantillons indépendants a été effectué pour comparer l’abondance des macroinvertébrés avant pulvérisation dans les deux milieux (ESJ et EL), puis après pulvérisation. Les tests statistiques ont été réalisés au seuil de 5%, avec le logiciel R version 4.3.0 (2023-04-21 ucrt).

RÉSULTATS

Influence du traitement sur la diversité des macroinvertébrés benthiques

Richesse taxonomique

Le peuplement de macroinvertébrés relevés au cours de l’expérimentation appartient aux familles: Thiaridae, Libellulidae, Lymnaeidae, Coenagrionidae, Chironomidae, Naididae et Belostomatidae; en plus des Hydracariens (sous-ordre des Prostigmata) qui n’ont pas été identifiés jusqu’au niveau de la famille.

Avant pulvérisation, la richesse taxonomique était plus élevée en ESJ qu’en EL; en effet, un total de 8 taxons puis de 6 taxons ont été identifiés respectivement au niveau de l’eau sous-jacinthe et de l’eau libre. Après pulvérisation, nous avons constaté qu’elle a diminué au niveau de l’eau sous-jacinthe (5 taxons) et l’eau libre (5 taxons) (Figure 3).

Indices de diversité

Les valeurs des indices de diversité (Shannon et Pielou) après pulvérisation sont inférieures à celles avant pulvérisation dans chaque milieu. Ces différents indices ont nettement diminué après la pulvérisation. L’indice de Shannon (H) passe d’une valeur de 0,57 à 0,24 en eau sous-jacinthe et de 0,59 à 0,35 en eau libre après pulvérisation. L’indice d’Équitabilité de Piélou (J) diminue d’une valeur de 0,27 à 0,15 en eau sous-jacinthe et une valeur de 0,33 à 0,02 en eau libre. Bien que l’indice de Shannon soit inférieur à 3 bits, témoignant ainsi d’une faible diversité dans tous les milieux tout au long de l’expérimentation, la valeur la plus faible a été obtenue en eau sous jacinthe après pulvérisation (Figure 4).

La même tendance est observée pour l’indice d’Équitabilité de Pielou qui traduit une inégale répartition des taxons dans les milieux durant l’expérimentation mais cette inégale répartition est beaucoup plus remarquée en eau sous-jacinthe après pulvérisation.

Influence du traitement sur la densité des macroinvertébrés benthiques

Densité globale

La figure 5 nous montre que la densité moyenne globale a augmenté nettement dans chaque milieu après la pulvérisation; elle varie de 133,7 à 465,7 individus en eau sous-jacinthe et de 38,7 à 88,0 individus en eau libre. Mais cette différence observée n’est pas statistiquement significative au seuil de 5% dans chaque milieu. La densité moyenne est plus élevée en ESJ qu’en EL, avant et après pulvérisation. Mais la différence n’est significative au seuil de 5%.

Abondance relative des taxons

Le tableau 1 présente les abondances relatives des taxons recensés avant et après le traitement. Le taxon le plus abondant avant et après pulvérisation est Melanoides spp, représentant au moins 80% de l’abondance totale dans tous les milieux. Il connaît une augmentation de son abondance après pulvérisation. Le deuxième taxon le plus abondant avant pulvérisation était Chironomus plumosus (10,7%), mais il a connu une forte diminution de son abondance après pulvérisation en eau sous-jacinthe. Les hydracariens n’ont été retrouvé qu’en eau sous-jacinthe avant pulvérisation avec une faible abondance.

DISCUSSION

Le peuplement de macroinvertébrés relevé au cours de l’expérimentation appartient aux familles: Thiaridae, Libellulidae, Lymnaeidae, Coenagrionidae, Chironomidae, Naididae et Belostomatidae; en plus des Hydracariens (sous-ordre des Prostigmata). Les Coenagrionidae, Belostomatidae et Chironomidae ont également été reportés comme familles inventoriées par Rhodes et Martinez (2021) dans un milieu infesté par la jacinthe d’eau. Après la pulvérisation, la richesse taxonomique et les indices de diversité (Shannon et Pielou) ont diminué dans les deux milieux. La diminution était plus prononcée dans l’eau sous-jacinthe, pour les trois paramètres de mesure de la diversité, témoignant ainsi d’une plus faible diversité et d’une forte inégale répartition des taxons dans l’eau sous-jacinthe après pulvérisation. Ceci peut être attribué à l’effet du traitement au chlorure de sodium. En effet, l’élimination des plants de jacinthe d’eau entraîne une pollution organique (Guézo et al., 2022), ce qui favoriserait la dominance des taxa polluo-tolérants au détriment des taxa polluo-sensibles d’où leur inégale répartition. Ces observations corroborent avec celles de Misteli et al. (2023), qui ont remarqué que l’enlèvement des macrophytes dans les écosystèmes aquatiques peut affecter négativement la diversité globale du milieu. La faible diminution de la richesse taxonomique et l’augmentation de la densité en eau libre non pulvérisé, observées, peuvent être dues à des facteurs liés à la dynamique temporelle naturelle de la communauté de macroinvertébrés. Cependant, la richesse spécifique était plus élevée en ESJ qu’en EL avant pulvérisation. Ceci peut s’expliquer par le fait que la jacinthe d’eau sert de biotope pour certaines espèces qui y sont associés. En effet les hydracariens, par exemple n’ont été échantillonnés que dans l’eau sous jacinthe et, avant pulvérisation. Des taxons d’hydracariens sont connus pour vivre associés aux plants de jacinthe d’eau (Ermilov, 2021). Quant à la densité moyenne plus élevée dans l’eau sous-jacinthe que dans l’eau libre, tant avant qu’après la pulvérisation, elle peut s’expliquer par le fait que l’eau sous-jacinthe offre un habitat plus favorable aux macroinvertébrés que l’eau libre. La présence de la jacinthe d’eau peut fournir des surfaces d’attache (Thiemer et al., 2021), des abris et des sources de nourriture supplémentaires pour les macroinvertébrés, même après la pulvérisation pour les taxons polluo-tolérants, ce qui favorise leur présence et leur abondance. Avant et après la pulvérisation, le taxon le plus abondant était Melanoides spp, qui représentait au moins 80% de l’abondance totale dans tous les milieux. En effet, Melanoides spp est un genre de mollusque d’eau douce, connu pour sa capacité à s’adapter à une large gamme de conditions environnementales (Patang et al., 2018). Après la pulvérisation, son abondance a augmenté, tandis que Chironomus plumosus a connu une forte diminution de son abondance dans l’eau sous-jacinthe. Cet effet d’augmentation de l’abondance d’un taxon et de diminution d’un autre après la disparition des plantes a été rapporté par des études en milieu naturel lentique (Misteli et al., 2023). La diminution de l’abondance de Chironomus plumosus après pulvérisation peut s’expliquer par le fait que les Chironomidae sont des taxons qui utilisent les macrophytes comme substrat (Thiemer et al., 2021). Les taxons de la famille des Chironomidae sont souvent présents dans les peuplements de P. crassipes (Robles et Martínez, 2021). Ainsi l’élimination des plants de jacinthe d’eau, revient à une destruction d’un habitat optimal ou privilégié de ces taxons. Mais l’élimination des jacinthes d’eau entraîne une intensification de la pollution organique dans le milieu (Guézo et al., 2022); ce qui aurait favorisé l’augmentation de Melanoides spp après pulvérisation.

CONCLUSION

La présente étude contribue à la compréhension des effets de la pulvérisation foliaire de la jacinthe d’eau au chlorure de sodium sur la communauté des macroinvertébrés benthiques dans un étang. Cette pulvérisation a eu des effets indirects sur la communauté des macroinvertébrés. Elle a entraîné une diminution de la diversité des espèces de macroinvertébrés dans l’eau sous-jacinthe, ainsi que des changements dans la composition taxonomique des populations. Malgré ces changements, la richesse taxonomique globale n’a pas présenté de différence significative entre l’eau sous-jacinthe (ESJ) et l’eau libre (EL). L’eau sous-jacinthe a été impactée par la pulvérisation, avec une nette diminution de la diversité des macroinvertébrés associée à la disparition des espèces étroitement liées à la présence de la jacinthe d’eau. Les résultats de cette étude soulignent l’importance de considérer les effets indirects des traitements de lutte contre les espèces envahissantes sur les écosystèmes aquatiques. Ils ont mis en évidence l’importance de protéger la biodiversité et l’équilibre des écosystèmes aquatiques tout en cherchant à contrôler la propagation de la jacinthe d’eau. Des recherches supplémentaires seront nécessaires pour mieux comprendre les mécanismes sous-jacents à ces changements et pour évaluer leurs impacts à long terme sur la biodiversité et le fonctionnement de l’étang.

RÉFÉRENCES

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