Les sédiments du lit des cours d'eau : quantification de leur influence sur les peuplements de macro-invertébrés par une approche multi-sites

For a long time, bed-sediments are recognised as a major component of streams because they support a diversified fauna and primary production and transformation processes. Composition, structure and physic-chemical properties define the habitat for invertebrates. These characteristics are affected by longitudinal, lateral and vertical gradients acting at large scale - geology, climate, watershed characteristics - and local scale - geomorphology, hydraulic vertical gradients -. The habitat also exhibit temporal variations in response to scouring. These spatial and temporal variations create a template to which invertebrates communities are adapted to. The central questions is to determine the true variables governing communities structure. The first part of this work deals with the relations between bed-sediment characteristics and invertebrate assemblages. We tested the influence of grain-size distribution, bed-packing and geology on the availability of the interstitial habitat for invertebrates, using about 100 frozen cores collected in 17 sites. The effective porosity influences abundance, richness and morphological traits of the invertebrates. Invertebrates that are small or with a cylindrical body shape exhibit are more abundant in habitats having low porosity. These preferences were found to explain variations in invertebrate abundance and invertebrate morphology among 17 sites. The second part deals with the role of floods scouring bed-sediments on communities. The downward migration of invertebrates in response to floods was tested in 2 streams using a new technique that simulates the increase in velocity like in a flood. We rejected the hypothesis and we observed an increase in drifting animals with some differences between taxa. Floods are relative discrete events, frequent in time that are quantified in terms of frequency and duration. We tested their influence on community and functional structures of 9 streams differing by disturbance regime. / Le fond du lit des cours d'eau est depuis longtemps reconnu comme un élément fondamental des systèmes aquatiques en raison des nombreuses fonctions de production et de transformation d'énergie qui s'y produisent et par la faune diversifiée qu'il abrite. Il est caractérisé par des gradients longitudinal, latéral et vertical qui affectent sa composition, sa structure et ses propriétés physico-chimiques. Les variables qui définissent l'habitat interstitiel sont contrôlées par des facteurs à large échelle - géologie, climat, occupation du sol - et des facteurs locaux - géomorphologie, échanges hydriques -. Par ailleurs, cet habitat varie dans le temps en réponse à la mobilisation par les crues. Les peuplements d'invertébrés s'ajustent dans l'espace et dans le temps en réponse à ces variations d'habitat. Dans ce contexte, la problématique centrale réside dans la détermination des variables clés qui contrôlent l'ajustement des peuplements à cet habitat. Une première partie est consacrée à explorer les relations entre les caractéristiques physiques des sédiments et le peuplement de macroinvertébrés. Les relations entre la composition granulométrique, le tassement vertical, la nature géologique des sédiments et la disponibilité de l'habitat interstitiel - porosité efficace - ont été testées sur près de 100 carottes de sédiments prélevés dans 17 sites d'étude. La disponibilité locale de l'habitat influence l'abondance et la diversité du peuplement, ainsi que l'assemblage des espèces par l'intermédiaire de leur morphologie qui détermine leur capacité à pénétrer dans les sédiments. Les invertébrés de petite taille et de forme cylindrique sont proportionnellement plus abondants dans les sédiments à faible porosité - c'est à dire les sédiments colmatés -. Ces préférences d'habitat basées sur la morphologie permettent d'expliquer des différences dans la structure des peuplements au niveau de sites d'étude se distinguant par leur degré de colmatage. Une deuxième partie est consacrée à explorer l'influence sur les invertébrés des crues d'intensité suffisante pour mobiliser les sédiments du lit. L'hypothèse de la migration verticale des invertébrés en réponse à ces crues a été testée dans deux cours d'eau à l'aide d'un simulateur de crue. L'hypothèse a été rejetée mais une réduction de l'abondance en surface et une augmentation de la dérive ont été observées avec des différences entre les taxons. Les crues sont des événements fréquents qui peuvent être quantifiés par leur fréquence, leur intensité et leur durée. Nous avons testé leur influence sur les structures faunistique et fonctionnelle de 9 cours d'eau au régime hydrologique contrasté.