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SOERE OLA : Description du Système d'Observation et d'Expérimentation, sur le long terme, pour la Recherche en Environnement de l'Observatoire des lacs alpins

Modélisation des communautés & processus limnologiques

Projet 5

Modélisation des communautés & processus limnologiques
© Jean Guillard, CARRTEL
Membres partenaires : LEESU, CARRTEL, Pôle Plans d’eau

pisci_Bourget

1. Modélisation des risques de prolifération de cyanobactéries toxiques              

L’objectif est de développer un modèle couplé de lac et de son bassin versant, adapté aux lacs péri-alpins, permettant d’étudier l’évolution des communautés planctoniques en réponse au changement climatique et aux changements du bassin versant. Le site d’étude est le lac du Bourget dont la base de données historique permet de suivre l’émergence des proliférations de cyanobactéries à la fin des années 1990 puis leur déclin à partir de 2010 (Jacquet et al 2005, 2014). La modélisation écologique basée sur la "driver trait theory" (Enquist, 2011) se fera en cohérence avec la démarche entamée dans le projet GLM Multi-lake Comparison Project (GLM-MLCP) développé en collaboration avec les réseaux GLEON et AEMON. Cela permettra une généralisation à d’autres lacs sub-alpins et des inter-comparaisons à l’échelle internationale. L’évolution des apports en nutriments sera prise en compte grâce à une modélisation hydrologique du bassin versant.

Par ailleurs, l’hétérogénéité spatiale dans le lac du Bourget, a été étudiée par le projet DYLACHEM (Dynamique lacustre et hétérogénéités biogéochimiques). L’influence des ondes internes sur les processus biologiques a particulièrement été mise en évidence (Cuypers et al. 2011). La modélisation hydrodynamique 3D, utilisant le modèle Delft3D-Flow, a démarré et devrait permettre de mieux comprendre la variabilité spatio-temporelle des proliférations de cyanobactéries. 

 

2. Modélisation des réseaux trophiques                                                        

Afin de comprendre les réponses de ces écosystèmes aux pressions (locales et globales), il est nécessaire de développer une approche portant à la fois sur l'analyse de la composition et la structure des communautés (abondance des populations, diversité taxonomique et fonctionnelle) et l'analyse de processus fonctionnels (interactions biotiques, importance relative des facteurs de régulations, flux et transferts trophiques). La modélisation de la structure des réseaux trophiques et la quantification des flux entre compartiments est un outil pertinent permettant d’appréhender cette double perspective. Il s’agira donc de décrire la structure des réseaux trophiques de trois lacs péri-alpins qui ont connu des trajectoires d’eutrophisation contrastées, grâce à l’ajustement d’un modèle Ecopath, puis de modéliser l’évolution de ces systèmes en réponse à la variation de plusieurs facteurs de forçages, en utilisant les modèles Ecosim et EcoTroph. Ce travail permettra de : (i) caractériser le fonctionnement trophique de ces écosystèmes, (ii) appréhender les évolutions selon les différents facteurs de forçage, en particulier le changement climatique mais aussi les modifications de teneur en phosphore, (iii) identifier l’évolution du mode de régulation (top-down, bottom-up) des communautés, (iv) évaluer l’impact de différents modes de gestion halieutique dans ces contextes d’évolutions des écosystèmes. Il contribuera à une meilleure caractérisation des changements observés et des évolutions possibles des grands lacs péri alpins et répondra à des objectifs scientifiques fondamentaux mais également finalisés, utilisables pour la gestion de ces milieux.

 

3. Modélisation thermodynamique des plans d’eau DCE

En lien avec le projet 1.2 décrit précédemment, une modélisation du fonctionnement thermodynamique des plans d’eau est en cours de développement au Pôle Onema-Irstea. Son objectif est de proposer un outil à l’échelle national qui permettra i) d’appréhender les dynamiques de mélange et de stratification des plans d’eau, ii) d’évaluer les risques de changement imminent de type de fonctionnement qui pourraient avoir des répercussions sur les équilibres des caractéristiques physico-chimiques et biologiques des écosystèmes, et iii) poser les bases de modélisations physico-chimiques (e.g. oxygène) des écosystèmes lacustres. Ce travail repose sur l’utilisation des données (température et transparence) de suivi DCE (2004-2014), de suivis observatoires (dont SORE OLA, données pluri-décennales), et issues de la télédétection et modélisation (e.g. SAFRAN pour les conditions météo et Loieau pour les débits).