Projet de recherche EV/33 (Action de recherche EV)
Contexte
Il est de mieux en mieux établi que les quantités de substances nutritives apportées aux rivières via les bassins amont sont en général supérieures aux quantités exportées vers les estuaires et les zones côtières adjacentes. Ce phénomène confirme l'existence de mécanismes de rétention et de transformation ayant lieu durant le transport de ces substances le long du bassin hydrographique. Les recherches antérieures consacrées à l'Escaut ont essentiellement porté sur l'étude des processus biogéochimiques se déroulant dans l'environnement estuarien; les sous-bassins amont, où la production de macrophytes est fortement stimulée, n'ont pas reçu la même attention. Cette production biologique massive peut certes avoir des effets négatifs sur le plan hydraulique (relèvement des niveaux d'eau), mais la biomasse peut cependant jouer un rôle de filtre biologique vis-à-vis des matières dissoutes et particulaires. L'autre groupe important de producteurs primaires, le phytoplancton, ne devient dominant que dans des zones présentant des caractéristiques différentes par rapport aux zones favorables au développement des macrophytes. Les deux groupes peuvent toutefois atteindre des productions annuelles comparables.
Description du projet
Objectifs
Le projet vise à une meilleure compréhension des éléments suivants:
- les facteurs contrôlant l'apparition et le développement des macrophytes dans un cours d'eau;
- l'impact d'une biomasse élevée de macrophytes sur le bilan du carbone, de l'azote et du phosphore au sein d'un bassin soumis à un tel développement;
- l'effet des macrophytes sur l'exportation de nutriments vers les zones situées en aval;
- la gestion optimale des zones à macrophytes, en tenant compte d'un ensemble de critères tels que la capacité d'écoulement, la valeur récréative, la rétention des nutriments, la biodiversité et les critères de qualité écologique.
Méthodologie
Les questions précédentes seront abordées (1) par un inventaire détaillé des espèces de macrophytes présentes dans le bassin de la rivière Nete et par l'analyse des facteurs physiques et chimiques. Cette analyse conduira au développement d'un modèle prédictif d'apparition et de développement des macrophytes; (2) par un ensemble de déterminations des bilans massiques, ainsi que par des études de processus réalisées d'une part sur un tronçon expérimental situé sur la rivière Aa (affluent de la Petite Nete), et d'autre part au laboratoire. L'évolution temporelle de la biomasse des communautés macrophytiques sera suivie pendant toute la durée d'une saison de croissance. Des essais en canaux sous conditions contrôlées viseront à déterminer la rétention des nutriments par les macrophytes et le relargage de nutriments par les sédiments, et à estimer l'influence de paramètres tels que la vitesse d'écoulement et la densité de macrophytes. Ces études seront complétées par des bilans massiques de nutriments relevés in situ, en présence et en absence de peuplement macrophytique. Le processus de décomposition des macrophytes sera également suivi, ainsi que la contribution des débris de macrophytes à la charge totale des matières organiques en suspension. L'utilisation des nutriments au cours de la synthèse et l'évolution ultérieure des matières organiques seront également étudiées via la composition en isotopes stables des principaux substrats minéraux et organiques.
Les résultats du projet seront utilisés pour développer un modèle 1D de transport-réaction appliqué au tronçon expérimental de la rivière Aa, afin de vérifier la cohérence des diverses approches et de tester la validité des formulations de processus et des expressions cinétiques. En parallèle, un outil de modélisation existant sera adapté au cas de la Petite Nete. Ce modèle sera utilisé à des fins prédictives pour évaluer l'impact de diverses statégies de gestion sur la rétention de nutriments dans le système, et sur l'exportation de nutriments vers les zones situées en aval. Outre la mise au point d'instruments prévisionnels pour l'estimation quantitative des flux, les résultats du projet pourront également être utilisés pour le support à la décision en matière de gestion du bassin, plus particulièrement en ce qui concerne la problématique du développement des macrophytes. A cette fin, on s'appuiera sur des critères tels que la prévention des inondations, la valeur récréative et la préservation de la biodiversité.
Interaction entre les différents partenaires
L'activité de l'UA sera centrée sur l'étude de la distribution des macrophytes dans le bassin hydrographique, en relation avec les facteurs environnementaux. Cette information est nécessaire pour le développement des modèles réalisé par l'ULB, et pour l'évaluation des alternatives de gestion (UA, ULB). Les trois partenaires (UA, ULB et VUB) aborderont le problème de l'effet des macrophytes sur le bilan du carbone et de l'azote en utilisant trois approches différentes. La première approche sera menée par la VUB, les deux autres seront menées conjointement. L'ensemble des résultats sera également utilisé pour le développement des modèles (ULB).
Liens avec les programmes internationaux
- Directive-cadre européenne sur l'eau.
- OMES: Recherches sur les conséquences environnementales du "Sigmaplan".
- SedNet: European Sediment research Network (EU-5FP).
- EUROTROPH: Cycle des nutriments et statut trophique des écosystèmes côtiers (EU-5FP).
Résultats et/ou produits attendus
Les résultats attendus doivent fournir une meilleure connaissance quant à la dynamique des nutriments et à l'écologie des macrophytes dans les rivières. Le développement de modèles fondés sur une compréhension accrue du système rivière et sur l'intégration des résultats de la recherche est une étape essentielle pour simuler l'impact des alternatives de gestion et introduire la problématique des macrophytes dans une approche de gestion intégrée. Bien que ces modèles soient avant tout des outils de recherche, leurs résultats constitueront un vecteur de diffusion des nouvelles connaissances vers tous les utilisateurs finaux. La présentation des résultats aura lieu lors de séminaires spécialement organisés à l'attention des gestionnaires de bassin fluvial. Une brochure sera également publiée et distribuée à tous les gestionnaires ayant un intérêt potentiel pour la problématique abordée. On y détaillera le rôle des macrophytes, l'impact des pratiques de fauchage en rivière sur la dynamique des nutriments, ainsi que les différentes stratégies pouvant être mises en oeuvre afin d'optimiser l'élimination des nutriments en milieu aquatique et de minimiser l'impact de ces stratégies sur l'écosystème aquatique.
Partenaires
Activités
Les recherches menées à l'UA visent à fournir les bases scientifiques nécessaires à la gestion d'écosystèmes étendus. Les principaux thèmes concernent l'interaction entre les nutriments et le développement de la végétation, et l'étude des alternatives pour la restauration écologique des rivières et des zones inondables.
L'ULB étudie les mécanismes réactionnels et la cinétique des processus biogéochimiques dans les milieux aquatiques, ainsi que la façon dont ces processus affectent le cycle de divers éléments, à l'échelle locale et globale. Le développement et l'utilisation de modèles constituent également un thème central de recherche du laboratoire.
Le thème de recherche principal de la VUB est l'estimation des transformations biogéochimiques du carbone et de l'azote dans les environnements fluviaux, estuariens et à travers la structure trophique. Les études portent notamment sur la variabilité des rapports isotopiques pour les isotopes naturels stables du carbone et de l'azote dans différents compartiments des écosystèmes.
Coordonnées
Coordinateur
Patrick Meire
Universiteit Antwerpen (UA)
Departement Biologie - Onderzoeksgroep Ecosysteembeheer
Universiteitsplein 1
B-2610 Wilrijk
Tel: +32 (0)3 820 22 64
Fax: +32 (0)3 820 22 71
patrick.meire@ua.ac.be
www.ua.ac.be/ecobe
Partenaires
Jean-Pierre Vanderborght
Universite Libre de Bruxelles (ULB)
Laboratoire d'Océanographie Chimique et Géochimie des Eaux
Campus de la Plaine - CP 208
Boulevard du Triomphe
B-1050 Bruxelles
Tel: +32 (0)2 650 52 14
Fax: +32 (0)2 646 34 92
vdborght@ulb.ac.be
http://www.ulb.ac.be/sciences/dste/ocean/
Frank Dehairs
Vrije Universiteit Brussel (VUB)
Analytische en Milieuchemie
Pleinlaan 2
B-1050 Brussel
Tel: +32 (0)2 629 32 60
Fax: +32 (0)2 629 32 74
fdehairs@vub.ac.be
http://anchweb.vub.ac.be
Comité d'utilisateurs
Le comité d'utilisateurs est constitué de personnes appartenant à des institutions chargées de la surveillance, de la gestion et de la politique de l'eau. Ces institutions sont directement impliquées dans la problématique abordée par le projet.
Anik Schneiders - Institute pour la conservation de la nature (IN)
Didier Soens - Provence d’Anvers
Monique Sys - Institute pour la recherche de l’environnement
Philippe D´Hondt - Vlaamse Milieu Maatschappij (VMM)
Frank Mostaert - AWZ - Afdeling Waterbouwkundig Laboratorium en Hydrologisch Onderzoek
Arnould Lefébure - Commission Internationale pour la Protection de l'Escaut
Marc Florus - AMINAL - Département Eau
Macrophytes and nutrient dynamics in the upper reaches of the Schelde basin (MANUDYN I) : final report
Brussels : Federal Science Policy, 2007 (SP1821)
[Pour télécharger]
[Epuisé]
