Projet de recherche SD/AR/02A (Action de recherche SD)
Contexte
Les grands lacs du Rift Africain ont subi des changements rapides au cours des dernières décennies. Ils ont typiquement une productivité plus élevée que les grands lacs tempérés et ont des pêcheries actives qui fournissent aux populations locales une source de protéines relativement bon marché. Cependant, les changements liés à l’activité humaine, y compris les changements climatiques, peuvent affecter significativement la production primaire de ces lacs, ainsi qu’on l’a montré pour le lac Tanganyika. Il est probable que des diminutions de production primaire ont affecté les producteurs secondaires et les pêcheries mais, avant de pouvoir prédire quel est le degré de réduction de la production primaire et quels sont les effets sur tout l’écosystème, une meilleure compréhension du fonctionnement de cet écosystème et du réseau trophique est nécessaire.
Description du project
Le lac Kivu, situé au nord du lac Tanganyika, a subi des changements récents suite à l’introduction d’espèces exotiques et des impacts environnementaux, qui ont affecté la biodiversité, la productivité et les ressources de ce lac. L’exploitation du méthane prévue dans un futur proche est une menace supplémentaire pour le développement durable des ressources de l’écosystème. Pour différentes raisons, le lac Kivu constitue un modèle adéquat pour étudier les réponses des grands lacs tropicaux aux changements liés à l’activité humaine : en effet, malgré ses particularités physiques et biogéochimiques, les processus limnologiques et écologiques de ses eaux pélagiques sont sujets aux mêmes forçages que dans les autres grands lacs de la même région, ainsi que l’ont montré des études récentes. De plus, son réseau trophique pélagique simplifié peut faciliter la compréhension du fonctionnement de l’écosystème et des perturbations induites par l’Homme. Enfin, l’investigation des changements dans le passé, révélés par l’analyse des sédiments, peut être améliorée par l’utilisation d’un ensemble de proxies, par le développement de nouveaux proxies et par inférence à partir de processus écologiques actuels qui se produisent dans le mixolimnion.
Objectifs
L’objectif général du projet EAGLES est de comprendre, de mesurer et de prédire les réponses de l’écosystème d’un grand lac africain, le lac Kivu, aux changements anthropiques, de façon à prédire les effets de l’exploitation actuelle et future de ses ressources, en fonction de différents scénarios de changement climatique..
Méthodologie
Dans ce projet, nous exploiterons l’importante base de données acquises au cours de la période 2002-2009. La base de données existante comprend des variables limnologiques, planctoniques (diversité, biomasse et production du phyto- et du zooplancton), les abondances des poissons des données météorologiques. Cette base de données sera complétée par des archives sédimentaires (proxies biogéochimiques et biologiques) et par des données satellitaires de biomasse de phytoplancton et de caractéristiques hydrologiques de surface, afin de prendre en compte l’hétérogénéité spatiale et temporelle..
De nouvelles études in situ seront menées pour étendre la base de données et améliorer la compréhension de la biodiversité et du fonctionnement de l’écosystème. Des études en laboratoire seront entreprises pour déterminer les exigences écophysiologiques de diatomées isolées du lac Kivu ; et pour étudier le fractionnement isotopique de la silice par différentes espèces, dans la colonne d’eau et les sédiments.
L’étape finale sera consacrée au traitement des données et à la modélisation, afin de :
• relier le forçage atmosphérique et la physique du lac : relation entre les conditions atmosphériques et la température et la structure de la colonne d’eau, avec comme but de comprendre et simuler la variabilité des processus de mélange saisonniers et de prédire les changements à long terme
• relier les processus physique et les processus biologiques et écologiques (ex. la disponibilité des nutriments) : diversité and biomasse du plancton, devenir de la production primaire dans le réseau trophique planctonique, abondance des poissons et rendement des pêches
• prédire les changements futurs des processus et des ressources de l’écosystème, en fonction de la gestion des pêcheries, de l’exploitation du méthane des eaux profondes et du changement climatique (en établissant la liaison entre le climat global et le climat régional).
Enfin, nous examinerons comment les méthodologies utilisées et développées dans ce projet de recherche pourraient être appliquées à d’autres grands lacs africains, en particulier au lac Tanganyika.
Interaction entre les différents partenaires
- Compilation et exploitation des jeux de données existants sur le lac Kivu (P1, P2, P4, P5 and P8)
- Acquisition de nouvelles données, incluant : extension des séries de données limnologiques et planctonologiques (P1, SC1, SC2), mesures à haute fréquence à l’aide de mouillages de sondes (SC2, P4), télédétection (P1, P6), inventaires de stocks de poissons (SC1, SC2, P8), transfert de carbone dans le réseau trophique (P1, P3, P4), données paléolimnologiques (P1, P2, P3, P5).
- Développement de proxies de productivité de la colonne d’eau par des études en laboratoire (P2, P5)
- Analyse des réponses de l’écosystème sur la période 2002-2013, basée sur l’analyse des données (tous les partenaires) et modélisation (P7, P4)
- Prédiction de changements futurs par modélisation numérique (P7, P4).
Relation avec des programmes internationaux
EAGLES contribue au réseau EAGLO (the East African Great Lakes Observatory) financé par ESPA (http://www.nerc.ac.uk/research/programmes/espa/)
Résultats attendus et/ou produits
- Bases de données historiques (acquises par différents partenaires dans d’autres projets et à partir de la récupération de données d’études parallèles) sur la chimie et la biologie de la colonne d’eau.
- Nouveaux jeu de données et bases de données sur la chimie et la biologie de la colonne d’eau et des sédiments, incluant des paléo-reconstructions
- Séries de données de télédétection reconstruites (température de surface, chlorophylle a et données brutes de K490)
- Statistiques des stocks de poissons et des pêches (de 2011 à 2013)
- Modèle éco-hydrodynamique du fonctionnement actuel de l’écosystème du lac Kivu et analyse des impacts futurs (changement climatique, extraction du CH4).
- Recommandations et avis sur le développement durable des pêcheries et l’extraction du CH4 au lac Kivu
- Site web (http://www.eagles-kivu.be/)
Partenaires
Activités
P1/C: Le Laboratoire d’Ecologie des Eaux douces, un groupe de recherche au sein de l’URBE, Université de Namur, est impliqué depuis une décennie dans des projets dxe recherche sur les grands lacs de l’Est africain, en liaison avec la variabilité climatique et les changements environnementaux
P2: Le groupe de Biogéochimie du Musée Royal d’Afrique Centrale est impliqué depuis un dizaine d’années dans des réseaux de projets nationaux et internationaux sur l’utilisation des isotopes de la Si pour mieux évaluer : (1) la productivité des diatomées dans les eaux douces et marines; (2) les différents vecteurs de l’érosion continentales; (3) l’impact de l’occupation du sol sur le cycle de la Si; (4) des processus de silicification passés et récents.
P3: Le groupe de la section Soil and Water Management, qui fait partie du départment Earth and Environmental Sciences de la K.U. Leuven, se consacre à l’élucidation des sources et des transferts de carbone dans les écosystèmes aquatiques, depuis les milieux côtiers jusqu’aux rivières et aux lacs, et fait un usage extensif des isotopes stables et d’expériences de marquage isotopique.
P4: L’Unité d’Océanographie Chimique de l’Université de Liège (COU-ULg) étudie le fonctionnement biogéochimique dans les systèmes aquatiques (eaux douces, milieu côtiers et océaniques), avec un accent sur le métabolisme des communautés, sur base d’approches intégrées de bilan de masse et d’échange avec l’atmosphère de gaz à effet de serre CO2, CH4 and N2O).
P5 Le laboratoire Protistology and Aquatic Ecology (PAE) étudie l’écologie des micro-algues et les archives sédimentaires afin de reconstituer des changements passés dus aux conditions environnementales et à la variabilité climatique.
P6: L’Unité de Géomatique de l’ULg est impliqué depuis plus de 20 ans dans des projets de télédétection de très haute à très basse résolution spatiale.
P7: Le groupe de la KULeuven Regional Climate Studies a une expertise en modélisation climatique régionale dans différentes parties du monde, avec un accent sur les interactions sol-atmosphère. Ces modèles sont aussi utilisés pour développer des scenarios climatiques régionaux.
P8: UMR-Carrtel : le Dr J. Guillard est spécialisé dans l’estimation de stocks de poissons par hydroacoustique, spécialement dans des eaux douces, comme les grands lacs alpins et les écosystèmes tropicaux. Il est impliqué dans le développement de standards CEN en hydroacoustique.
Coordonnées
P1/C : Prof. Jean-Pierre Descy, Laboratoire d’Ecologie des Eaux Douces, URBE, Département de Biologie, Université de Namur, rue de Bruxelles 61, B-5000 Namur. Belgique. Ph + 32 (0)81 724405 fax + 32 (0)81 23039. jpdescy@fundp.ac.be (http://perso.fundp.ac.be/~jpdescy/).
P2 : Prof. L. André, Section de Minéralogie-Pétrographie-Géochimie, Musée Royal de l’Afrique centrale, Leuvensesteenweg, 13, B-3080 Tervuren. Ph : +32-2-7695459 ; Fax : +32-2-7695432 ; lucandre@africamuseum.be; http://www.africamuseum.be/home
P3 : Steven Bouillon, K.U.Leuven, Dept. of Earth & Environmental Sciences, Celestijnenlaan 200E, 3001 Leuven, Ph: +32 16 326451, Fax: +32 16 329760, steven.bouillon@ees.kuleuven.be , http://ees.kuleuven.be
P4 : Alberto BORGES, Université de Liège, Unité d’Océanographie Chimique, Institut de Physique (B5), Allée du 6 Août, 17, B-4000 Liège, PH: +32-4-3663187 FX: +32-4-3663367, alberto.borges@ulg.ac.be, http://www.co2.ulg.ac.be/
P5: Prof. Wim Vyverman, Laboratory of Protistology and Aquatic Ecology, Ghent University, Krijgslaan 281 S8, 9000 Gent, Belgium. Ph + 32 9 264 85 01; Fax + 32 9 264 85 99, Wim.vyverman@ugent.be; www.pae.ugent.be
P6: Yves CORNET, Université de Liège, Remote Sensing and Photogrammetry (Geomatics Unit), Institut de Physique (B5), Allée du 6 Août, 17, B-4000 Liège, PH: +32-4-3665371 FX: +32-4-3665693, ycornet@ulg.ac.be,
http://www.geo.ulg.ac.be/cms/index.php?page=english/home
P7 : Prof. Nicole van Lipzig, KULeuven, Department of Earth and Environmental Sciences, Celestijnenlaan 200e, 3001 Heverlee, tel. +32 16 326453 / +32 16 322980, fax +32 16 327800, email nicole.vanlipzig@ees.kuleuven.be
P8: Dr J. Guillard, UMR CARRTEL Centre Alpin de Recherche sur les Réseaux Trophiques et Ecosystèmes Limniques, 75, avenue de Corzent, F-74203 Thonon-les-Bains cedex – France, Tél: 33(0) 4 50 26 78 51 Fax: 33(0) 4 50 26 07 60,,http:// www.thonon.inra.fr, http://www.researcherid.com/rid/A-2577-2011, E.Mail : jean.guillard@thonon.inra.fr
Comité de suivi
Comité en Europe :
• Schmid Martin, Eawag, Surface Waters - Research and Management (Surf), Switzerland
• Anne Lebourges-Dhaussy, IRD, Acoustique/écosystèmes marins, France
• Loiselle Steven, Università degli Studi di Siena, Environmental Spectroscopy Group, Italy
• Abril Gwenael, IRD (France), Universidad Federal do Amazonas (Brasil)
• Servais Pierre, Université Libre de Bruxelles, ESA, Belgium
Comité en Afrique (réunion lors des missions) :
• Mukankomeje Rose , Rwanda Environmental Management Authority, Rwanda
• Parsa Ahmad, CTB Rwanda, Rwanda
• Zurdo Diego, EEAS-KIGALI, Rwanda
• Umutoni Augusta MC, Lake Kivu Monitoring, Ministry of Infrastructure, Rwanda
• Mambo-Leo Ya-Pathy Patrick, coordonnateur provincial de l'Environnement au Sud-Kivu, RD Congo
Auteurs :
Claire Delvaux, Royal Museum for Central Africa
Laurence Monin, Royal Museum for central Africa
Cédric Morana, KU Leuven
François Darchambeau, University of Liège
Fleur Roland, Univerity of Liège
Elie Verleyen, Ghent University
Evelien Van de Vyver, Ghent University
Claas Steigüber, Ghent University
Nadia Poncelet, University of Liège
Igor Tomazic, University of Liège
Wim Thiery, KU Leuven
David Docquier, KU Leuven
Niels Souverijns, KU Leuven
Pascal Isumbisho, ISP-Bukavu, DR Congo
Parfait Yongabo, University of Rwanda
Laetitia Nyinawamwiza, University of Rwanda
East African Great Lake Ecosystem Sensitivity to changes (EAGLES) : final report
Delvaux, Claire - Monin, Laurence - Morana, Cédric ... et al Brussels : Belgian Scientific Policy, 2015 (SP2634)
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East African Great Lake Ecosystem Sensitivity to changes (EAGLES) : annex 1
Delvaux, Claire - Monin, Laurence - Morana, Cédric ... et al Brussels : Belgian Scientific Policy, 2015 (SP2635)
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East African Great Lake Ecosystem Sensitivity to changes (EAGLES) : annex 2
Delvaux, Claire - Monin, Laurence - Morana, Cédric ... et al Brussels : Belgian Scientific Policy, 2015 (SP2636)
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