Déterminants spatio-temporels de la qualité des cours d’eau dans un contexte de déprise et de changement des activités : rôle possible des facteurs du passé - Université de Lorraine Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2020

Spatio-temporal determinants of the quality of streams into a context of decrease and changing of human activities : possible role of factors of the past

Déterminants spatio-temporels de la qualité des cours d’eau dans un contexte de déprise et de changement des activités : rôle possible des facteurs du passé

Résumé

Human activities have been continuously affecting natural ecosystems functioning during the Holocene and it actually have an impact at a global scale. There is particular concern over the integrity of freshwater ecosystems, however local past activities can also still impact these ecosystems and are rarely considered for the management of streams. The headwater streams especially, whose functioning is based on terrestrial organic matter inputs, are sensitive to human uses of neighboring lands, and so may be actually affected by stresses of historical origin. It seems pertinent to identify such effects of past activities on freshwater ecosystems and to understand the mechanisms involved in these processes. During this thesis project we conducted a prospective in situ study, to determine the influence of the legacy of potential historical activities on the current ecological quality of headwater catchment streams. We combined an approach of historical ecology of landscapes (anthracology, study of old maps, …) with a study of biotic and abiotic parameters of streams. The first approach aimed to study the woodland composition of last centuries and to georeference old human uses (deforested areas, charcoal production sites, homes, ponds, …). The second aimed to determine the integrity of stream by multiparametric analyses. The results of this study, realized on forested catchments of northern Vosges mountains, revealed that the streams which are situated in a low-impacted landscape, globally have a good ecological quality. Some ponds with different ages have an impact on the composition of aquatic macroinvertebrates communities and deviation to good ecological state, maybe due to urban pollutions or acidic rainfalls. Nevertheless the exploitation of forest for the production of wood charcoal until the beginning of XXth century lead to the creation of thousands of charcoal production sites (CPS) that affect the availability of phosphorus both in environment. Moreover, woodland dynamic seems to have been conditioned by the sylviculture, leading to a higher proportion of coniferous species today than in the past (before the beginning of charcoal production). These aspects lead us to believe that human activities have been influencing organic matter inputs into streams. We can conclude that the historical building of ponds and the charcoal production in these woodlands have an influence on actual characteristics of streams, in parallel to modern stresses. Thus, this project open strong lines of research about the nutrients fluxes in aquatic and terrestrial ecosystems under the influence of charcoal production sites. This could help us to better understand the impact of this activity across history.
Au cours de l’holocène, les activités humaines ont continuellement affecté le fonctionnement des écosystèmes naturels et ont aujourd’hui un impact à l’échelle globale. La situation actuelle est notamment préoccupante pour l’état des écosystèmes d’eau douce, mais les activités locales historiques peuvent également toujours avoir un impact sur ces écosystèmes et sont très rarement pris en compte dans la gestion des cours d’eau. Les ruisseaux de têtes de bassin versant, dont le fonctionnement est basé sur les apports de matière organique terrestre, sont particulièrement sensibles aux usages des territoires adjacents et sont donc susceptibles d’être actuellement affectés par des stress d’origine historique. Il semble donc pertinent d’identifier de tels effets des activités passées sur les milieux dulçaquicoles et d’en comprendre les mécanismes (persistance des perturbations dans le paysage, résistance/résilience des milieux naturels). Durant ce doctorat, nous avons mené une étude prospective in situ pour tenter de déterminer si les héritages d’éventuelles activités historiques dans des paysages de tête de bassin versant peuvent influencer la qualité écologique actuelle des ruisseaux locaux. Pour cela, nous avons associé une approche d’écologie historique des paysages (anthracologie, étude de cartes anciennes, …) et une étude des paramètres biotiques et abiotiques des ruisseaux. Respectivement, le premier aspect avait pour but d’étudier l’histoire des écosystèmes forestiers au cours des derniers siècles et de référencer des aménagements anthropiques anciens (zones déboisées, sites de production de charbon, habitations, étangs) dans ces milieux. Le second aspect consistait à déterminer l’état écologique des ruisseaux par une approche multiparamétrique. Les résultats de cette approche menée sur des bassins versant forestiers du massif des Vosges du Nord ont révélé que ces ruisseaux, sur un territoire à la naturalité importante, présentent dans leur ensemble une bonne qualité écologique. Si la présence d’étangs d’âges variables impacte les communautés d’invertébrés benthiques, les écarts au bon état écologique sont très probablement d’origines contemporaines, comme des rejets urbains ou des pluies acides. Néanmoins, l’exploitation de la forêt pour la production de charbon de bois jusqu’au début du XXème siècle a engendré l’existence de milliers de sites de charbonnières qui semblent influencer la disponibilité du phosphore dans l’environnement. De plus, la dynamique forestière semble avoir été conditionnée par la gestion sylvicole, avec par exemple une composition floristique actuelle plus riche en résineux que par le passé (avant le charbonnage). Ces aspects nous amènent à penser que les activités anthropiques ont en partie influencé la composition des apports en matière organique vers les ruisseaux. Nous pouvons conclure que la construction d’étangs et le charbonnage historique réalisés dans ces forêts influent sur les caractéristiques des ruisseaux en parallèles des stress actuels. Ainsi, ce doctorat ouvre des pistes fortes de recherche à propos des flux de nutriments dans les compartiments aquatiques et terrestres, sous influence des charbonnières, pour mieux comprendre l’impact réel de cette pratique au cours du temps.
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  • HAL Id : tel-02970022 , version 1

Citer

David Gocel-Chalte. Déterminants spatio-temporels de la qualité des cours d’eau dans un contexte de déprise et de changement des activités : rôle possible des facteurs du passé. Sciences de l'environnement. Université de Lorraine, 2020. Français. ⟨NNT : 2020LORR0094⟩. ⟨tel-02970022⟩
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