Ecologie

Le Rissbach, qui coule librement dans les Alpes du Tyrol et de Bavière .

Sommaire

Connectivité

Connectivité. 1 : longitudinale, entre les tronçons du cours principal et entre le cours principal et ses affluents ; 2 : latérale, entre les écosystèmes terrestres et aquatiques ; 3 : verticale, entre le lit et la nappe phréatique. Illustration d’après Malmqvist 2002.

Pour vivre, les cours d’eau ont besoin d’une connectivité intacte dans les trois dimensions : longitudinale, verticale et latérale. La connectivité longitudinale est importante pour le déplacement des organismes aquatiques. Les poissons au comportement migrateur marqué – tels le saumon – ne sont pas les seuls à devoir être en mesure de se déplacer sans obstacle vers l’amont et vers l’aval ; les autres espèces de poissons et les organismes aquatiques plus petits montrent aussi cette exigence (p. ex. pour rechercher leur nourriture, trouver des zones de frai ou de refuge). Le bon fonctionnement du régime de charriage (lit, habitat et frayère bien structurés) est important pour la connectivité longitudinale. La zone de transition entre les milieux aquatiques et terrestres est potentiellement un habitat très riche en espèces. Plus cette zone riveraine est richement structurée et variée (connectivité latérale), plus la mosaïque d’habitats qui en résulte est riche en espèces. Ce lien est particulièrement marqué dans les zones alluviales. Les espèces amphibies dépendent d’une bonne connectivité latérale et de la présence d’un grand nombre d’habitats différents dans la zone de transition entre l’eau et la terre.

Les cours d’eau jouent un rôle important dans la connectivité de l’ensemble du paysage ainsi que pour compléter et assurer l’infrastructure écologique. Nous rassemblerons sur ce site internet les informations les plus importantes concernant l’infrastructure écologique.

Enfin, les échanges entre les eaux de surface et les eaux souterraines (connectivité verticale) sont indispensables au cycle naturel de l’eau. Les échanges empêchent d’une part le dessèchement des surfaces alluviales et garantissent leur approvisionnement en eau fraîche et pauvre en nutriments depuis le sous-sol ; d’autre part, le milieu hyporhéique (interstices remplis d’eau dans les sédiments du fond, frontière entre le lit du cours d’eau et l’eau souterraine) est un habitat d’importance pour plusieurs espèces macrozoobenthiques. Il existe toutefois des systèmes hydrologiques présentant une eau souterraine riche en nutriments, provenant surtout de l’agriculture, ainsi que des situations de dessèchement estival anthropogènes ou naturelles (par exemple la Töss dans le canton de Zurich). La grande biodiversité des systèmes hydrologiques ne peut être conservée à long terme qu’à condition que les différents habitats qui les constituent soient interconnectés dans toutes les dimensions.

Le lit de la rivière comme habitat : une mosaïque de microhabitats et ses habitants caractéristiques. (Schéma tiré de Bostelmann 2003)

Liens

• Uehlinger, U. (2001). Du tronçon de cours d’eau au bassain hydrogeographique. L’importance écologique de l’hétérogénéité spatiale et temporelle. p. 16–17
• Werth, S. et al. (2012). Connectivité des cours d’eau. Fiche 4
• WWF Suisse (2009). Factsheet réseautage. Relier les biotopes par des cours d’eau connectés

Dynamique naturelle

Sur la rivière Inn, en Allemagne, une berge concave comme dans les livres

Diversité des habitats, dynamique hydraulique

Les habitats composant les cours d’eau sont continuellement remodelés par les fluctuations de débit et de charriage des sédiments. Cette dynamique est essentielle au maintien de cours d’eaux naturels. Plus les variations de débit et de charriage sont importantes, plus la diversité des habitats est élevée, ce qui accroît par conséquent aussi le développement de biocénoses spécifiques. Les zones alluviales sont des exemples typiques d’habitats dynamiques. Dans ces zones de transition entre l’eau et les rives s’étend une mosaïque extrêmement riche accueillant une grande diversité d’espèces animales et végétales. Malheureusement, seule une infime partie des milieux aquatiques de Suisse est encore régie par une dynamique naturelle ; depuis 1860 environ, de nombreux cours d’eau ont en effet été canalisés. Un objectif majeur des revitalisations est de rétablir cette dynamique naturelle. Les bases à ce sujet sont décrites dans la fiche sur l’amélioration de la dynamique.

Une grande activité a été déployée en Argovie pour revitaliser les cours d’eau, dont on a tiré cet important constat : Le régime de charriage, élément essentiel de la dynamique, ne peut être restauré que de façon très limitée, sur quelques tronçons, et presque jamais à long terme.

Liens

• Scheidegger, C. et al. (2012). Amélioration de la dynamique. Fiche 1
• Fischer, M., et al. (2015). Etat de la biodiversité en Suisse en 2014. Berne, Forum biodiversité Suisse. P. 19 ss
• Patt, H. et al. (Hrsg.) (2016). Fließgewässer- und Auenentwicklung: Grundlagen und Erfahrungen. Berlin Heidelberg, Springer Vieweg. (en allemand)

Diversité structurale

Le bois mort, un habitat

La diversité des espèces nécessite la diversité des structures. Pour qu’un cours d’eau puisse se développer de façon naturelle et qu’il soit capable de remplir ses fonctions naturelles, il lui faut suffisamment d’espace pour qu’une grande diversité structurale puisse se créer. Par « diversité structurale du cours d’eau », on entend la présence de structures fluviales variées (zones à courant rapide et à courant lent ; cascades, fosses d’affouillement, etc.) provoquées par des structures du lit différentes (profondeur, largeur, berges et fond de la rivière plus ou moins marqués), la présence d’éléments structuraux particuliers (bois mort, feuilles, blocs, etc.) et la connexion étroite entre les milieux aquatique et terrestre. Dans un cours d’eau naturel, ces structures variées forment une mosaïque d’habitats étroitement imbriqués et hébergeant une grande diversité de plantes et d’animaux. Hélas, les cours d’eau de Suisse sont à l’heure actuelle dans une grande mesure canalisés, ils présentent une diversité structurale fortement perturbée et leurs fonctions naturelles sont de ce fait réduites.

Liens

• Office fédéral de l’environnement OFEV (2009). Ecomorphologie des cours d’eau suisses. Etat du lit, des berges et des rives. Résultats des relevés écomorphologiques (avril 2009)
• WWF Suisse (2016). Quel est l’état de nos cours d’eau? Valeur et situation des cours d’eau suisses
• Bayrisches Landesamt für Wasserwirtschaft (2005). Totholz bring Leben in Flüsse und Bäche (en allemend)
• Peter, A. (2009). Il est urgent de revitaliser les cours d’eau en Suisse
• WWF Suisse (2007). Factsheet bois mort

Habitats et espèces

Le Petit Gravelot est un habitant caractéristique des bancs de gravier

Les cours d’eau sont composés de complexes d’habitats comprenant des bras principaux et secondaires, des bancs de gravier, des berges concaves, des remontées d’eau souterraine, des mares, des forêts alluviales, des ourlets de buissons, des prairies maigres, etc. Les zones alluviales, les marges proglaciaires et les plaines alluviales alpines sont traitées ci-dessous. Comme il existe une abondante littérature sur la biologie et l’écologie des cours d’eau, nous avons intégré les liens permettant de consulter les informations les plus importantes.

Zones alluviales

La zonation d’une zone alluviale.

Les zones alluviales comptent parmi les habitats les plus riches. On y a dénombré jusqu’à présent 1200 espèces de plantes. La diversité zoologique est également élevée : papillons, libellules, orthoptères utilisent les différents biotopes alluviaux – et amphibiens, poissons et de nombreux oiseaux et mammifères y trouvent refuge et nourriture. 84 pour cent de toutes les espèces indigènes peuvent se trouver dans cet écosystème. Une mosaïque à petite échelle d’habitats variés caractérise les zones alluviales, sous forme d’alternance irrégulière de stations inondées, humides et périodiquement asséchées, ouvertes et boisées, pauvres et riches en humus, acides et basiques, pauvres et riches en nutriments.

On peut diviser grossièrement les zones alluviales en trois zones : Le lit de la rivière est remodelé à intervalle régulier par la force de l’eau. C’est le royaume des espèces pionnières telles que le Petit Gravelot (Charadrius dubius) ou l’Epilobe de Fleischer (Epilobium fleischeri), capables de s’adapter à des conditions très changeantes. Le milieu hyporhéique est le système d’interstices entre les cailloux et graviers du lit de la rivière. Bien que cet habitat ne soit pas très apparent à nos yeux humains, la majorité des petits organismes aquatiques trouvent leurs biotopes de prédilection dans ces interstices sous le lit de la rivière et dans la zone riveraine voisine. Ils sont utilisés comme refuges, par de nombreux macro-invertébrés et par les petits poissons, et également par les poissons adultes pour frayer.

Les terrasses alluviales sont colonisées par les saules et les aulnes. Dans cette zone, la nappe phréatique est haute. Le sol est suffisamment stable pour permettre le développement d’une forêt alluviale de bois tendre. Les secteurs plus éloignés de la rivière ou surélevés ne sont que rarement inondés mais sont au moins en partie influencés par la nappe phréatique. C’est là que se développe la forêt alluviale de bois dur. Le sol peut être localement tellement sec que des pelouses maigres s’installent<!—auf Deutsch hat es hier noch den Ausdruck "Brenne". Eva hat in der Übersetzung gefragt, was das ist. Sandrine fragen-->.

La diversité structurale des eaux alluviales va des bras morts et eaux stagnantes aux flaques et mares temporaires, idéales pour les amphibiens comme le Sonneur à ventre jaune, en passant par les remontées d’eau souterraine.

La brochure de l’OFEV "Zones Alluviales Suisse" donne une vue synthétique des zones alluviales de Suisse.

Les eaux alluviales imprègnent souvent les rives des zones alluviales.

Disponible depuis 1992, l’inventaire fédéral des zones alluviales est une base importante pour la protection et la conservation des zones alluviales encore existantes "Zones alluviales". Ce lien vous permet de consulter différents documents de principe importants, notamment un guide d’application de l’ordonnance sur les zones alluviales.

Marges proglaciaires et plaines alluviales alpines

à gauche : Plaine de la Greina aux Grisons; à droite : Marge proglaciaire « Vadret da Morteratsch » en Haute-Engadine.

Les marges proglaciaires se sont développées sur les surfaces libérées de la glace après le petit âge glaciaire (autour de 1850). Dans la zone d’influence du torrent glaciaire, se trouve une zone de transition intéressante entre l’eau et la terre (zonation), soumise aux inondations, à l’érosion et à la sédimentation. En dehors de cette zone à forte dynamique, le glacier a laissé, en se retirant, un terrain structuralement diversifié qui accueille le développement d’habitats successifs très variés (succession). Les plaines alluviales alpines se trouvent dans les vallées d’altitude relativement larges et planes des Alpes. Elles montrent une zonation semblable à celle des zones alluviales et sont généralement exploitées par l’agriculture de montagne.

Les 65 marges proglaciaires et plaines alluviales alpines d’importance nationale sont recensées dans l’inventaire des zones alluviales.

Flore et faune

Le Tamarin d’Allemagne (Myricaria germanica) est une espèce très rare des bancs de gravier de rivières telles que le Rhône et le Rhin

Dans le recueil de fiches sur l’aménagement et l’écologie des cours d’eau (OFEV, 2012), la fiche 2 présente les espèces caractéristiques des paysages fluviatiles naturels, comme le Tamarin d’Allemagne (Myricaria germanica), la Rainette verte (Hyla arborea) et le Criquet des iscles (Chorthippus pullus).

Les listes de Fauna Indicativa peuvent être triées par habitat.

La base de données de la faune alluviale permet de faire des recherches selon onze groupes d’espèces parmi 2700 espèces.

Service conseil Zones alluviales

Pour la Suisse romande, il existe le Service conseil Zones alluviales.

Liens et livres

En plus des liens mentionnés dans le corps du texte, les sites et documents suivants sont particulièrement utiles.

• Zones alluviales :
  
  • Office fédéral de l'environnement OFEV. Zones alluviales
  • L’office fédéral de protection de la nature allemand (Bundesamt für Naturschutz) a publié divers documents très intéressants sur les zones alluviales (en allemand)
  • o Bras morts et eaux mortes : Hrsg.: Patt, H., Podraza, P., Arzet, K., Baumgart, H.-C., Binder, W., Schackers, B., 2016. Fließgewässer- und Auenentwicklung: Grundlagen und Erfahrungen, 2. Auflage. ed. Springer Vieweg, Berlin Heidelberg.
• Milieu hyporhéique :
  
  • Brunke, M., Mutz, M., Marxsen, J., Schmidt, C., Schmidt, S. & Fleckenstein, J.H. (2015): Das hyporheische Interstitial von Fließgewässern: Strukturen, Prozesse und Funktionen. In: Grundwassergeprägte Lebensräume – Eine Übersicht über Grundwasser, Quellen, das hyporheische Interstitial und weitere Habitate (Hrsg. Brendelberger H., Martin, P., Brunke, M., Hahn, H.J.). Limnologie Aktuell, Bd. 14, 133-214p. E. Schweizerbart’sche Verlagsbuchhandlung, Stuttgart. ISBN 978-3-510-53012-0

Chimie de l’eau et bilan nutritif

La plupart des processus chimiques, physiques et biologiques sur lesquels repose la vie dans les cours d’eau se déroulent dans l’eau. La flore et la faune sont donc directement et indirectement dépendantes de la qualité des eaux. Celle-ci est influencée par les processus chimiques naturels, par l’apport de nutriments (carbone, phosphore, azote) et de composés organiques ou minéraux (pesticides, micropolluants, etc.) provenant de différentes sources, et par la formation et la décomposition de la biomasse. La compréhension et l’interprétation de la présence des substances et de leurs concentrations dans un cours d’eau requièrent de prendre en compte les processus d’altération, les échanges entre l’eau et l’atmosphère, les interactions entre les organismes et l’eau, et les apports anthropiques.

Les compositions typiques de différents cours d’eau et les indicateurs correspondants (température, nitrate, oxygène, phosphate, COD, etc.), ainsi que les bases théoriques étendues à ce propos, se trouvent dans les ouvrages de référence. Un aperçu global de l’état actuel de nos cours d’eau est publié chaque année par l’OFEV dans l’Annuaire hydrologique de la Suisse. Le magazine de l’OFEV « Environnement » (1/2017) est consacré à la qualité des eaux et aux micropolluants. Diverses publications de l’OFEV et de l’Eawag donnent un aperçu des méthodes spécifiques utilisées pour les relevés physico-chimiques (principalement nutriments) et sur les micropolluants et les nutriments. La bioindication joue un très grand rôle pour l’évaluation de la qualité des eaux parce qu’elle autorise indirectement des déductions sur les pollutions par les nutriments ou les contaminations.

L’observation nationale de la qualité des eaux de surface (NAWA) et la surveillance nationale continue des concentrations et des flux de substances dans les cours d’eau suisse (NADUF) (dès 1972 ; nutriments, substances géogènes, métaux lourds, débit et température) mesurent des indicateurs importants à l’échelle nationale. Les programmes de mesures TREND (observation continue à long terme au moyen de paramètres physico-chimiques sur 11 stations de mesure ; même lien que NAWA) et NAWA SPEZ (Études sur la pollution par les pesticides dans les eaux de surface) complètent les observations à d’autres niveaux.

Informations de base

• Koelle, W. (2017). Wasseranalysen - richtig beurteilt. Grundlagen, Parameter, Wassertypen, Inhaltsstoffe. 4. Auflage. Weinheim, Wiley-VCH.
• Sigg, L. & Stumm, W. (2016). Aquatische Chemie - Einführung in die Chemie natürlicher Gewässer. 6. Auflage. Zürich, vdf Hochschulverlag AG an der ETH Zürich.

Autres articles sur le thème des ours d’eaux

• Cours d’eaux
• Renaturation et revitalisation
• Entretien (suivra dans un deuxième temps)
• Informations de base
• Exemples pratiques

Auteurs

Text	Aqua Viva
	Association biodivers	info@biodivers.ch
Review	Robert Bänziger	Bänziger Kocher Ingenieure AG
	Willy Müller	LANAT Amt für Landwirtschaft und Natur, Fischerei
	Bruno Schelbert	Umwelt, Natur und Landschaft Aargau
	André Stapfer