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OLA : Description de l'Observatoire des LAcs

Evolution des indicateurs biologiques: intégration des outils de détection satellite, prise en compte des traits fonctionnels, apports du metabarcoding

Projet 4

Membres partenaires : CARRTEL, LMGE, Pôle Plans d’eau

1. Caractérisation des propriétés optiques inhérentes des plans d’eau : étape vers un suivi satellite des indicateurs ‘Chlorophylle a et niveau de productivité’.

Afin de préparer l’exploitation des images des futurs satellites européens (Sentinel-2, résolution spatiale de 10 m et temporelle de 5 jours et Sentinel-3, 300 m et 1 jour) dans le cas de petits plans d’eau, les pôles Onema-Irstea d’Aix en Provence et de Lyon et le Laboratoire d’Océanographie de Villefranche (LOV) vont i) réaliser un suivi des propriétés optiques inhérentes sur un lac modèle, ii) développer des algorithmes de correction atmosphérique, iii) développer des algorithmes de corrections des effets des berges, et iv) tester l’application des images traitées pour la surveillance, l’évaluation écologique et la modélisation physico-chimique (e.g. température, oxygène) de plans d’eau. Une phase de calage est d’abord réalisée sur un site modèle avant application large (plans d’eau DCE, lacs de l’observatoire).

 

2. La structure en taille du phytoplancton : intégrer le compartiment picophytoplanctonique dans les modèles de fonctionnement des réseaux trophiques.

Longtemps ignoré en raison de sa petite taille, le picoplancton (taille <2-3 µm) est aujourd’hui reconnu comme une composante importante des réseaux trophiques aquatiques. La communauté picophytoplanctonique peut en effet être une source de carbone plus importante que les bactéries hétérotrophes (Weisse 1993), et affecter positivement la productivité de l’ensemble de la chaîne trophique jusqu’aux poissons. Des travaux précédents ont démontré l’importance quantitative des picocyanobactéries dans les lacs alpins (Personnic et al 2009), ainsi que leur diversité génétique (Zhong et al 2013). Ces communautés semblent prendre une place encore plus importante dans les situations de ré-oligotrophsation des lacs (cas du Bourget et du Léman) dans lesquels sont attendus (i) l’augmentation progressive de l’importance relative du compartiment picophytoplanctonique à la biomasse et production phytoplanctonique  (ii) une augmentation de la contribution de ce compartiment dans les flux de matière soutenant les niveaux trophiques supérieurs.

Le projet permettra sur les 3 lacs péri alpins (Léman, Bourget, Annecy) de

-            Poursuivre l’énumération des populations picoplanctoniques selon un suivi temporel et spatial qui sera mise en lien avec les facteurs environnementaux (et qui sera intégrée dans le SI OLA).

-            Poursuivre l’isolement, la mise en culture et la caractérisation de ces populations;

-            déterminer leur contribution à la biomasse et à la production phytoplanctonique totale.

L’ensemble des données acquises vise à mieux cerner le potentiel bioindicateur des ces communautés picophytoplanctoniques, notamment au travers de la proportion du pico-, nano- et microphytoplancton en terme d’abondance, biomasse ou production. A ce jour, les différents indicateurs  basés sur le phytoplancton utilisent uniquement des espèces facilement observables et identifiables en microscopie classique, sans inclure donc le compartiment picophytoplanctonique.

 

3. Poursuite et évolution des approches metabarcoding du plancton microbien

L’application des méthodes de séquençage massif a récemment apporté une lecture approfondie des assemblages microbiens. Ces méthodes d’inventaires biologiques sont maintenant progressivement intégrées dans les démarches observatoires et les suivis environnementaux (e.g.  OLA Hugoni et al 2015, Debroas et al 2015) apportant des informations inédites sur la composition phylogénétique et les patrons de diversité des micro-organismes en milieu lacustre.

La collecte d’échantillons ADN concernant les fractions microbienne planctoniques et benthiques (lac du Bourget) sera poursuivie (bancarisation d’échantillons) en vue d’une analyse temporelle s’appuyant sur un pas de temps long afin de compléter les données déjà traitées (2 ans).

Par ailleurs alors que les analyses ont pour l’instant concerné uniquement les communautés procaryotes et eucaryotes de taille inférieures à 5µm, nous nous engageons vers un élargissement des communautés planctoniques analysées par métabarcoding. L’objectif est en particulier de comparer les inventaires taxonomiques obtenus par dénombrements classiques (microscopie) et par séquençage sur amplicons d’ADN et ARN (les transcrits étant susceptible de fournir une vision plus juste des taxa actifs). Des gènes marqueurs différents seront utilisés pour analyser la composition des assemblages planctoniques. Ce type de comparaison (microscopie-ADN) a déjà été initié pour des groupes spécifiques, les diatomées (e.g. Kermarrec et al 2013, 2014) et sera donc appliqué plus largement sur l’assemblage planctonique.