Dans le domaine de l’écologie des systèmes lotiques, la notion de dérive désigne le flux d’organismes (vivants ou morts Bournaud, M., & Thibault, M. (1973) La dérive des organismes dans les eaux courantes (étude bibliographique pour la littérature publiée avant 1970) ; Ann. Hydrobiol., 1973, 4(1), II-49 (1).) emportés par le courant, et la « dérive des invertébrés aquatiques » désigne le cas particulier des migrations ou petits déplacements (actifs, c'est-à-dire comportementaux, ou passifs et accidentels) d’invertébrés dans le sens du courantPrevot G & Prevot R (1986), Impact d'une crue sur la communauté d'invertébrés de la Moyenne Durance. Rôle de la dérive dans la reconstitution du peuplement du chenal principal, In Annales de limnologie (Vol. 22, , ). EDP Sciences. .
Elle concerne les invertébrés vivant sur le fond, dits benthiques, et les organismes planctoniques de pleine eau. Un phénomène assez similaire est constaté pour les alevins si des crues se produisent en leur présence. De nombreux poissons prédateurs se montrent également plus actifs aux heures auxquelles se produit cette dérive (aube, crépuscule).
Il s’agit parfois de l’une des formes de la migration animale et elle peut être associée à des phénomènes de migration verticale dans la colonne d'eau, souvent selon un cycle jour-nuit et/ou saisonnier.
Divers auteurs, dont Bournaud & Thibault en 1973, notent que . Selon eux, . Selon Bogadov (1984), grâce au flux de propagules et organismes adultes qui constituent la dérive, les communautés d’invertébrés et d’autres organismes benthiques sont plus stables et plus résilientesBogatov V (1984). "Influence du flux de benthos dans les processus de productivité biologique dans les rivièresInfluence of benthos flux in the process of stream biological productivity."(Notice/résumé Inist-CNRS, Èkologiâ no3, pp. 52-60 (18 ref.) ISSN 0367-0597 .
Le mot employé en allemand et en anglais pour désigner cette dérive est « drift », utilisé au moins depuis 1925 (par le naturaliste américain W.L. McAtee) dans ce contexteMc Atee W.L (1925) Notes on drift, begetable balls, and aquatic insectes as a food product of insland waters. Ecology, 6, 3, 288-302.
Espèces concernées De très nombreuses espèces sont concernées ; dont en France concernant le benthos : des larves d'éphéméroptères (de la famille des Baetidae notamment), de plécoptères (Nemouridae notamment), de diptères (larves de simulies notamment, et parfois chironomes), des crustacés amphipodes tels que les aselles et gammares et des coléoptères aquatiques (larves et imagos de Dryopidae notamment). Les larves de trichoptères dérivent quand elles sont très jeunes, mais non pour celles qui construisent un fourreau minéral (une fois qu’elles l’ont construit) car ce fourreau est assez lourd pour les maintenir au fond. Le nombre d’hydracariens en dérive peut être sous-estimé si les mailles du filet sont trop grandes.
En période de crue, les filets utilisés par les biologistes pour évaluer cette dérive recueillent aussi de nombreux organismes ripicoles, semi-aquatiques ou non ripicoles et exogènes au cours d’eau (ex : 33 taxons qui représentaient 12,7 % de tous les organismes en dérive collectés dans le chenal principal de la Moyenne-Durance au milieu des années 1980.
Histoire scientifique Ce thème a commencé à être scientifiquement étudié dans les années 1960-1970, dans différentes parties du monde et différents types de fleuves, rivières, torrents et ruisseaux, quand on a pris conscience de l’importance du flux de dérive d’invertébrés, de nuit notamment, et des enjeux pour les poissons carnivores ou omnivores et leurs alevins (salmonidés notammentWaters, T. F. (1969). Invertebrate drift-ecology and significance to stream fishes. In Symposium on salmon and trout in streams (). Institute of Fisheries, University of British Columbia.) ou encore d'enjeux écoépidémiologiques avec les mouvements d'organismes aquatiques ou semi-aquatiques vecteurs de maladies et zoonoses (Malaria par exemple).
En 1962, Waters confirme expérimentalement que l'accumulation d'invertébrés dans les filets de dérive résulte bien d'un déplacement permanent des organismes de l'amont vers l'aval, et qu'il ne s'agit pas du résultat d'une activité aléatoire et non-directionnelle des organismes situés dans le voisinage immédiat des filets.
En 1966, le même Waters a évalué la dérive à 0,001 à à, , ce qui correspondait dans ce cas à 1 centième à un tiers de toute la biomasse disparaissant chaque jour vers l'aval (suivant l'époque de l’année)Waters T.F (1966) Production rate, population density and drift of a stream invertebrate Ecology, 47, 595-605. Ce chiffre peut paraître élevé mais, dans ce même contexte, la production journalière était comprise entre 9,1 et rien que pour Baetis vagans, et un turn-over important est connu pour de nombreux organismesWaters T.F (1969), The turnover ratio in production ecology of freshwater invertebrates. American Naturalist, 173-185., le dépeuplement induit par la dérive est donc dans une grande mesure compensé par les nouveaux individus amenés par la dérive elle-même et par les individus nés sur place. Les conséquences de ces phénomènes ont suscité l'intérêt de divers scientifiques et justifié de nombreuses études, sans que le phénomène soit encore complètement cerné en termes d'enjeux écologiques notamment relatifs à la fragmentation écologique des cours d'eau et bassins versants, ou au contraire de liens artificiellement créés entre différents cours d'eau par les canaux, ou encore en termes de services écosystémiques.
Des informations sur la connectivité fonctionnelle et l’intégrité écologique du cours d’eau peuvent être obtenues en comparant les données de dévalaison d'alevins ou de poissons matures, la dérive du plancton et des macroinvertébrés benthiques. La comparaison peut aussi porter sur les dates et intensités de flux de matière organique, par exemple dans le cadre du «River Continuum Concept» (RCC). Un travail fait sur le Rhône a conclu à un . Dans ce cas, les auteurs précisent que , ce qui invite à penser que les effets de l’artificialisation des berges de nombreux cours d’eau pourraient avoir été sous-estimés.
Caractérisation et mesure du phénomène L'étude de ces dérives implique d'évaluer sur toute la largeur d'un cours d'eau (ou des cours d'eau d'un bassin versant) la densité et la masse des organismes (invertébrés dans le cadre du présent article) qui y passe et d'en expliquer la temporalité par deux types de facteurs : facteurs biotiques et endogènes (rythme nycthéméral, taxies, activité locomotrice, migrations, prédation, dérangement, phénomènes de compétition, etc.) ; facteurs abiotiques (température, teneur en oxygène, pollution éventuelle de l'eau).
Pour cela, les hydrobiologistes ont cherché à mieux caractériser son intensité, sa durée et sa périodicité, en mesurant notamment : « le taux de dérive », c'est-à-dire le nombre d’invertébrés dérivant par heure ou par jour ; « l’intensité de dérive », qui est le nombre d'individus passant à travers de section en une heure. Elle augmente généralement quand on s’approche du fond et dans les zones de fort courant, pouvant atteindre plusieurs millions d’individus par 24h sur une section de 10 à de large ; « la densité de dérive », qui s’évalue en comptant le nombre d’individus dérivants par unité de volume d’eau filtrée (en m3). Cette mesure permet des comparaisons entre différents sections du cours d’eau où le débit diffère ; « la distance de dérive » ; son évaluation nécessite de marquer les individus et des techniques de capture/recapture, plus complexes et difficiles à mettre en œuvre dans les cours d’eau à fort courant ou en période de crue. C’est un paramètre encore mal connu, d’autant que certains organismes après s’être laissé dériver vont remonter vers l’amont (de par jour en migration de préémergence dans le cas de Leptophlebia cupida (éphéméroptère) étudié par Neave en 1930 ou de 30 à par jour pour Gammarus bousfieldi étudié par Minckley en 1964. Les invertébrés peuvent aussi utiliser les contre-courants près des berges pour faciliter leur remontée vers l’amont Bournaud & Thibault (1973) suggèrent d’ailleurs de ne pas omettre d’y installer des filets de contrôle quand on étudie les migrations des invertébrés aquatiques (les filets de dérive sont généralement placés là où le courant est le plus fort, c'est-à-dire loin des zones de contre-courant). Près des estuaires des espèces peuvent s’aider des courants de marées pour remonter vers l’amont après avoir dérivé comme cela a été montré en automne pour Gammarus zaddachi (espèces univoltine) dans la Slack (petit fleuve côtier de la région Nord-Pas-de-Calais-Picardie). Hughes (1970) mesure (en laboratoire) des gammares qui remontent le courant à la vitesse de par heure ; cette remontée cessant au moment de la distribution de nourriture, et diminuant fortement quand le courant atteint par secondeHugues D.A (1970) Some factors affecting drift and upstream movements of gammarus pulex ; Ecology, 51, 2, 301-305. De grands crabes marins comme le « dormeur » utilisent une partie du courant de marée pour se déplacer contre le courant sur de grandes distancesContribution à l'étude de la biologie du crabe-tourteau Cancer pagurus sur les côtes de Bretagne sud ; Anne Le Foll, Ifremer. La mauvaise connaissance de cette distance de dérive pour la plupart des espèces marines ou de cours d'eau fait qu’on ne peut attribuer une origine aux organismes trouvés dans les filets ou filtres placés en travers du courant. « Les heures et saisons de dérive » ; hormis pour quelques groupes qui migrent plus de jour, les pics de dérive pour la plupart des espèces sont constatés de nuit, et ils prennent deux formes que Bournaud & Thibault (1973) nomment et selon la forme de la courbe correspondant aux intensités de migration pour l'espèce.
Outils et méthodes de mesure Ces mesures se font par différentes méthodes et en respectant certains principes nécessaires à la comparabilité : L'outil de base est le filet à maille fine dont il existe des modèles plus adaptés à certains courants ou pour l'échantillonnage au fond, en pleine eau ou encore en surface/subsurface. Mais Décamps et ses collègues ont en 1973 mis au point un échantillonneur de dérive associant un système Venturi et un manomètre différentiel permettant d’aussi connaitre le débit d'eau filtré Décamps, H., H. Laville, and D. Trivellato. "Utilisation d'un venturi pour un échantillonneur de dérive en eau courante." Annales de Limnologie. Vol. 9. No. 02. EDP Sciences, 1973. (résumé). une méthode générale a été proposée par Elouard & Lévèque en 1975 Elouard JM & Lévèque C (1975) Observations préliminaires sur la dérive des invertébrés et des poissons dans quelques rivières de cöte d'Ivoire, ORSTOM-OMS, n° 394, 14 pqui utilise trois filets à mailles fines disposés durant une certaine unité de temps en travers du courant, dans des zones de fort courant. Les individus et espèces piégées sont ensuite triés et comptés, permettant le calcul d’un IMD (« Indice moyen de dérive ») qui représente le nombre moyen théorique d'organismes dérivants, par seconde et par mètre cube d'eau, pour le cours d'eau étudié. Pour bien prendre en compte la dérive de surface, le filet doit dépasser le niveau de l’eau. Pour ne mesurer que la dérive de fond, il est plaqué au fond. le filet peut aussi être placé sous une chute d’eau (et éventuellement alors mesurer la totalité de la dérive sans que le débit soit modifié par la présence du filet dont les mailles sont souvent très fines (cas du filet à plancton).