vignette|Herbier de macrophytes submergées : algues, Potamogeton et Ceratophyllum.
Un macrophyte est un végétal aquatique de zones humides continentales (habituellement gorgées ou inondées d'eau douce) et littorales (eau salée ou (saumâtre), visible à l'œil nu (par opposition au microphyte). Il peut s'agir de phanérogames (plantes à fleur), de bryophytes (mousses et hépatiques), de ptéridophytes (prêles, fougères), d'algues macroscopiques ou en colonies macroscopiques (des rhodophytes ou algues rouges, des chlorophytes ou algues vertes, des Xanthophycées ou algues jaunes), des bacillariophytes (diatomées) ou des Characées.
Les peuplements de macrophytes sont souvent modifiés et perturbés du fait de la dégradation de la qualité écologique des écosystèmes aquatiques (pollution de l'eau, réchauffement, acidification par les pluies, eutrophisation, invasion biologique, modification du régime hydrologique).En tant que producteurs primaires dans l'écosystème, les communautés de macrophytes sont particulièrement sensibles aux phénomènes d'eutrophisation qui touchent les lacsRasmussen, P., & John Anderson, N. (2005). Natural and anthropogenic forcing of aquatic macrophyte development in a shallow Danish lake during the last 7000 years. Journal of Biogeography, 32(11), 1993-2005. et les zones humides, mais également les cours d'eau.
Certaines espèces sont utilisées comme plantes décoratives de bassins ou pour l'épuration de l'eau dans les lagunages naturels Brix, H. (1997). Do macrophytes play a role in constructed treatment wetlands ? . Water science and technology, 35(5), 11-17Brix, H. (1994). Functions of macrophytes in constructed wetlands. Water Science and Technology, 29(4), 71-78., les zones de rejets végétalisés et les zones tampons humides artificielles. Elles sont également parfois replantées lors d’opérations de restauration de berges de lacs ou de cours d’eau.
Très sensibles à leur environnement et en particulier à l’augmentation du niveau trophique, les communautés de macrophytes ont fait l’objet de recherches pour les utiliser comme bioindicateurs de l’état des milieux aquatiques. Ces indicateurs ont en particulier été développés depuis le début des années 2000 comme outils d’évaluation, dans le cadre de la mise en œuvre de la Directive cadre européenne sur l’eau.
Types de plantes macrophytes aquatiques vignette|redresse=1.5|Classement des macrophytes selon leurs groupes fonctionnels. (1) Flottants libres. (2) Immergés enracinés. (3) Immergés libres. (4) Émergés. (5) Immergés à feuilles flottantes. (6) Amphiphytes (semi-aquatiques).. vignette|Plantes aquatiques du marais audomarois (62) : au premier plan acores odorants et butomes fleuris (plantes émergées) et au second plan nymphéas (plantes à feuilles flottantes). Les macrophytes peuvent être classés en groupes fonctionnels selon la vision que l’on souhaite adopter pour leur organisation :
Selon leur morphologie et leur rôle dans le milieu : les plantes émergées les pieds dans l'eau (hélophytes) comme le roseau, le scirpe et la massette, les plantes à organes submergés et flottants (hydrophytes à feuilles flottantes) comme le nénuphar, les plantes flottantes (hydrophytes flottants) comme les lentilles d’eau, les plantes entièrement submergées (hydrophytes immergées) qui peuvent former des herbiers denses, comme les callitriches, le cornifle immergé, l'élodée, les potamots, la renoncule aquatique, la zannichellie des marais.
Selon leur forme de croissance
Plusieurs classifications des macrophytes visent à les ranger selon leur forme de croissance (growth forms). Ces classifications sont utiles dans les travaux utilisant les traits fonctionnels pour analyser les communautés. La classification la plus complète adaptée spécifiquement aux macrophytes aquatiques est celle de Wiegleb. Répartition La répartition des populations de macrophytes est déterminée par des facteurs physiques du milieu (hydrogéochimieComposition chimique liée à la lithologie du bassin versant., charge en nutriment, accès à la lumière qui dépend de la profondeur et de la turbidité de l'eau, substratComposition chimique, caractère fixe ou mobile., morphologie des berges, hydrologieVitesse du courant, niveau de l'eau.…) et des facteurs anthropiques (rejets ou prélèvements d'eau tels que les barrages, les pompages ou les captages…)..
Haury & al distinguent trois niveaux complémentaires de distribution : la zonation longitudinale des cours d'eau, les variations locales, correspondant aux faciès d’écoulement (selon la profondeur, la vitesse du courant et la granulométrie du lit). et aux séquences qu’ils forment, les variations temporelles en termes de variations saisonnières J. Haury, L. Gouesse Aidara, 1998. Quantifying macrophyte cover and standing crops in a river and its tributaries (Brittany, Northwestern France). In : A. Monteriro, T. Vasconcelos & L.Catarino (ed.) Management and ecology of aquatic plants pp. 195- 198. Proc. 10th EWRS Symposium on Aquatic Weeds, 21-25 Septembre 1998, Lisbon ou à plus long terme..
Rôles et fonctions dans l’écosystème aquatique Les macrophytes font partie d’un écosystème complexe avec d’autres organismes comme les invertébrés benthiques (vers, mollusques, crustacés, insectes, etc.), les champignons aquatiques, les poissons et les oiseaux d’eau. En tant que producteurs primaires de matière organique, ils sont à la base des réseaux trophiques et du fonctionnement écologique des milieux aquatiques. Créée par l'intermédiaire de la photosynthèse, la biomasse produite a deux devenirs principaux : une part est consommée "en vert" par des animaux herbivores, une autre sous forme de matière organique morte par des recycleurs. Les macrophytes peuvent également servir d’habitats, de lieux de refuge et de reproduction. A ce titre, ils constituent des éléments structurants de l'habitat aquatique pour les autres compartiments biologiques. Les herbiers subaquatiques sont souvent des zones importantes pour les alevins et juvéniles (zones riches en plancton ayant valeur de nourriceries, mais aussi riches en cachettes diminuant le risque de prédation pour ceux-ciGrenouillet, G., Pont, D., & Olivier, J. M. (2000). Habitat occupancy patterns of juvenile fishes in a large lowland river: interactions with macrophytes. Archiv für Hydrobiologie, 149(2), 307-326.(résumé)). Les masses végétales de ces herbiers peuvent réduire les effets mécaniques des mouvements d'eau et donc limiter les phénomènes d'érosions des berges. De plus, comme presque tous les végétaux, les macrophytes produisent de l’oxygène par photosynthèse et jouent un rôle essentiel dans les équilibres chimiques de l'eau. Cependant, selon les types biologiques et leur densité, on peut parfois observer des dérèglements du cycle journalier dus à des phénomènes d'eutrophisation : sursaturation en oxygène dépassant 200% en milieu de journée, sous-saturation notables en fin de nuit due à la respiration de la biomasse. Cette amplitude journalière de la teneur en oxygène s'accompagne d'une variation de pH qui peut dépasser deux unités, liée au déplacement des équilibres calco-carboniques (bilan acide du CO2 dissous, rejeté par la respiration et absorbé par la photosynthèse). Ces variations de forte amplitude ont des impacts négatifs sur la faune aquatique (mortalité de poissons pendant les crises estivales, par exemple).
Aux échelles de l'écologie du paysage, les macrophytes interfèrent avec l'eau (son flux, sa qualité, sa quantité, ses conditions d'écoulement...)Madsen, J. D., Chambers, P. A., James, W. F., Koch, E. W., & Westlake, D. F. (2001). The interaction between water movement, sediment dynamics and submersed macrophytes. Hydrobiologia, 444(1-3), 71-84.. Ils jouent un rôle physique important près des écotones souvent mouvants dans l'espace et le temps que sont les berges naturelles et à faible profondeur (où la lumière du soleil pénètre mieux l'eau) et dans les petits cours d'eau (notions d'espèces ingénieurs).
La productivité des communautés de macrophytes peut être élevée. En milieu eutrophe (marais, étangs, lacs enrichis en nutriments), lorsque la ressource en nutriments et en lumière est abondante, la production de biomasse peut être extrêmement élevée. Cette forte productivité est utilisée pour la production de biomasse à destination de production de protéines (lentilles d’eau, jacinthes d’eau), d’épuration des eaux en lagunage ou en installation plantée (jacinthes d’eau, roseaux). La production de biomasse macrophytique est en équilibre avec celle des autres compartiments photosynthétiques comme le phytoplancton ou le phyto-périphytonGrimshaw, H. J., Wetzel, R. G., Brandenburg, M., Segerblom, K., Wenkert, L. J., Marsh, G. A., ... & Carraher, C. (1997). Shading of periphyton communities by wetland emergent macrophytes: decoupling of algal photosynthesis from microbial nutrient retention. Archiv für Hydrobiologie, 139(1), 17-27. Notice Inist-CNRS/résumé. Dans le marais des Everglades en Floride on a ainsi montré que sous le couvert des macrophytes typiques des zones eutrophes et moins eutrophes, le rayonnement solaire utilisable par le périphyton photosynthétique a été réduit de 35 % sous les Cladium mariscus mais de 85 % ou plus dans la roselière dense à massettes (Typha domingensis). L'activité photosynthétique des cyanobactéries périphytiques étaient réduites (de 70 % environ) dans les tapis herbacés de Cladium par rapport aux taux mesurés dans les habitats aquatiques "ouverts" du même marais, et la productivité des communautés périphytiques des roselières était réduite de 80 ± 8 % par rapport à celle de ces mêmes communautés en milieux plus ouverts. Ceci semble avoir des conséquences sur la capacité à minéraliser le phosphore (P) et l'azote (N) : les concentrations de P (inorganique et organique) sont très réduites dans l'eau des habitats à haute photosynthèse périphytique, alors que les taux d'azote (inorganique et organique) étaient plus bas dans les habitats eutrophes de la roselière à massettes. Ces deux dernières observations pourraient selon leurs auteurs être liées à la concurrence pour la lumière entre le périphyton et la roselière (suppression de la photosynthèse périphytique par l'ombrage créé par les macrophytes). Dans les zones eutrophes de cette même région, le périphyton peut former un épais qui forme un tapis dense au sol lors des périodes de sécheresse. Ce tapis empêche toutes les graines des macrophytes d'atteindre le sol et d'y germer, hormis celles de deux espèces qui peuvent le pénétrer et germer (Cladium jamaicense et Eleocharis)Sawgrass & Spike Rush, Atlss.org, consulté 2015-05-31 en excluant d'autres espèces, dont l'herbacée Muhlenbergia filipes.
Les macrophytes sont limités principalement, dans la nature, par l'herbivorie de nombreux vertébrés et invertébrés Lodge, D. M. (1991). Herbivory on freshwater macrophytes. Aquatic Botany, 41(1), 195-224 (résumé): mollusques aquatiques (limnées, planorbes), trichoptères herbivores, poissons phytophages (tanches, carpes) oiseaux aquatiques (canards),mammifères aquatiques (castors, ragondins). Dans certaines régions, de grands mammifères se nourrissent également de plantes aquatiques (élans et orignaux). Le bétail peut parfois aussi exercer une forte pression sur les peuplements d’hélophytes de berges. Certaines espèces de plantes ont une stratégie de défense contre les brouteurs par la synthèse de composés phénoliques qui selon D.M. Lodge (1991) se montrent plus efficaces que les alcaloïdes qu'ils produisent également.
Bioindication
vignette|Inventaire des communautés de macrophytes ripariens à Lacanau en Gironde|alt=