Les macroinvertébrés benthiques d’eau douce (dulcicoles) sont des macroinvertébrés benthiques faisant partie du benthos, c'est-à-dire dont la forme adulte au moins vit sur le fond (benthique) des ruisseaux, des lacs, et des marais. Leur habitat est fait de matière submergée comme de la litière, des branches, des débris de bois et des algues.
Ce sont des organismes que l’on peut voir à l’œil nu (macro) car ils mesurent plus de . Ils sont importants pour la formation de la chaîne alimentaire aquatique d'eau douce car ils font partie du régime alimentaire de nombreuses espèces de poissons, d’oiseaux et d’amphibiens.
En eau douce, les macroinvertébrés aquatiques sont surtout des insectes (quasi absents des milieux marins et très saumâtres). On les trouve sur le fond sous la forme de larves et de nymphes. Ils comprennent aussi des vers, des mollusques et des crustacés.
Écologie Communautés
On regroupe les macroinvertébrés en plusieurs compartiments :
Les macroinvertébrés épibenthiques, qui vivent à l’interface entre l’eau et le sédiment tels que les larves d’insectes, les isopodes et les mollusques. Les macroinvertébrés suprabenthiques, qui vivent au contact du sédiment mais qui peuvent aussi devenir pélagiques en se déplaçant dans l’eau (exemple d’organismes : larves de diptères et crustacés amphipodes) Les macroinvertébrés endobenthiques, qui sont des organismes fouisseurs tels que les oligochètes, les nématodes et les larves de chironomes.
Zonation des communautés
Dans un lac, la répartition des macroinvertébrés varie selon la profondeur. La topographie d’un lac est la suivante : il y a d’abord la zone littorale peu profonde, une zone sublittorale un peu plus profonde et la zone profonde, qui correspond au fond du lac.
La zone littorale est la plus diversifiée et formée de macroinvertébrés épibenthiques (gastéropodes, larves d’éphémères et de trichoptères…).
La zone sublittorale est une zone de changements : de la température, de l’oxygène, de la répartition des algues, c’est donc une zone ou la densité de macroinvertébrés se réduit.
Enfin la zone profonde est peu diversifiée et regroupe surtout des larves de chironomes et des oligochètes de petite taille.
Certains organismes effectuent des migrations entre la zone profonde et la zone littorale, la zone profonde étant utilisée comme refuge pour l’hibernation et la zone littorale pour la reproduction.
On note que la zonation, dans le sédiment, des organismes fouisseurs dépend de leur propre comportement, en effet l’activité des larves de chironomes et des oligochètes peut aller jusqu’à de profondeur (en période d’hivernage) alors qu’elle est à de profondeur en période d’alimentation.
Dans une rivière, la répartition des macroinvertébrés dépend surtout de la vitesse du courant, de la granulométrie du substrat, de la quantité de lumière incidente, de la transparence des eaux et de l’enrichissement en nutriments.
Cycles biologiques
Un cycle biologique est l’ensemble des étapes que doit traverser un individu au cours de sa vie. La durée du cycle est très variables selon les macroinvertébrés considérés, ils peuvent s’écouler sur plusieurs mois ou sur plusieurs années.
Groupes trophiques
Les macroinvertébrés benthiques ont un régime alimentaire très varié : bactéries, détritus, algues, micro-benthos et macro-benthos. On peut classer les macroinvertébrés benthiques selon 5 groupes trophiques : Les Filtreurs (bivalves, ostracodes, chironomes…) : filtrent de fines particules en suspension dans l’eau. Les Prédateurs (nématodes, oligochètes, odonates, hémiptères, trichoptères…) : se nourrissent de zooplancton (cladocères, copépodes) ou d’autres macroinvertébrés benthiques. Les Détritivores (nématodes, oligochètes, éphémères, trichoptères, chironomes…) : se nourrissent de détritus, de cadavres et de matières organiques dissoutes. Les Herbivores (éphémères, coléoptères, chironomes, gastéropodes…) : se nourrissent principalement de macrophytes et d’algues. Les Omnivores (éphémères, coléoptères, chironomes, gastéropodes…) : se nourrissent à la fois de débris végétaux et de débris animaux. Dans les lacs, les décomposeurs sont dominants lorsqu’il y a beaucoup de plantes aquatiques (macrophytes) car c’est une source importante de matière organique. Ce cas est souvent rencontré dans les lacs peu profonds. Dans les cours d’eau ou dans des lacs peu chargés en éléments nutritifs, ce sont les herbivores qui sont dominants s'il y a assez de lumière permettant le développement d’algues.
Selon les différents groupes taxonomiques présents dans les diverses types de cours d’eau et plans d’eau, les macroinvertébrés jouent des rôles essentiels dans la chaîne trophique. Les groupes fonctionnels tels que les filtreurs, les détritivores, les prédateurs, les herbivores ainsi que les omnivores exercent une importante influence dans les forces “buttom-up” et “top-down”. Cependant, ils sont également eux-mêmes soumis à ces forces qui régulent leurs populations et donc l’entière communauté de macroinvertébrés benthiques du plan d’eau respectif. Plusieurs espèces exploitent les propriétés physiques de certains types de cours d’eau pour acquérir leur nourriture. Ces organismes ont également une influence importante dans les cycles des nutriments tels que l’azote, le phosphore et la matière organique. Dans le cas par exemple des herbivores et détritivores, ils contribuent incontestablement au contrôle de la quantité de biomasse en influençant la production primaire, ainsi que sur le taux de décomposition de la matière. De plus, les macroinvertébrés représentent eux-mêmes une source de nourriture pour de nombreuses espèces de poissonsWallace, J. B., & Webster, J. R. (1996). The role of macroinvertebrates in stream ecosystem function. Annual review of entomology, 41(1), 115-139..
En ce qui concerne l’effet des macroinvertébrés sur l’industrie de la pêche, le lien paraît à priori bien simple. Quelques études ont démontré qu’il existe une relation directe entre la productivité d’organismes benthiques et les populations de salmonidés. Cependant, il existe des relations prédateurs/ proies en fonction de l’habitat bien plus complexes qui permettraient de déterminer de façon plus précise les liens trophiques régissant ces communautés.
Influence de facteurs environnementaux et anthropiques
Les macroinvertébrés benthiques sont tous poïkilothermes (à température corporelle variant fortement en fonction de celle de l’environnement). Ils sont donc très dépendant de la température de leur milieu de vie car elle conditionne leur cycle biologique (développement des œufs, croissance des larves, métabolisme).
L’anoxie des eaux, la trophie du milieu (degré d'abondance du milieu) et la nature des plantes aquatiques ainsi que la granulométrie des substratsBourassa, N. (1993). Effet de la trophie et de la taille du substrat sur le spectre de taille des invertébrés benthiques en ruisseaux. University of Ottawa (Canada).. sont aussi des facteurs importants notamment pour leur taille et abondance (ainsi, les abondances les plus élevées sont retrouvées sur des sédiments fins et riches en détritus).
Les oligochètes et les chironomes sont les plus tolérants à l'anoxie grâce à un pigment rouge ressemblant à l’hémoglobine, leur permettant de survivre même avec de faible quantité d’oxygène.
La vitesse de courant est aussi déterminante car elle conditionne le transport des nutriments, le renouvellement de l’oxygène et la dérive d'une partie de la nourriture et des invertébrés eux-mêmes. Beaucoup d'invertébrés ont développé des adaptations morphologiques pour résister au courant. Ainsi les larves de trichoptères sont recouvertes de petits cailloux et de bouts de bois, ceci leur permet de se protéger et de s’orienter face au courant. Certaines larves d’éphémères sont aplaties afin de réduire la surface de leur corps exposée au courant, ce qui leur permet de moins se faire entraîner.
Les modifications (ou destruction) des zones humides par l'homme affectent les communautés de macroinvertébrés Brown SC, Smith K & Batzer D (1997) Macroinvertebrate responses to wet-land restoration in Northern New York. Environmental Entomology 26:1016-1024
En effet, de nombreux paramètres physico-chimiques associés ou non à des facteurs anthropiques ont un important impact sur l’occurrence, l’abondance ainsi que la distribution des communautés de macroinvertébrés. Selon une étude menée dans un milieu humide au centre des montagnes himalayennes de l’Inde, d’importantes relations statistiques significatives ressortent en corrélant l’abondance et la diversité des macroinvertébrés avec des fluctuations de facteurs environnementaux causés par les perturbations dues aux activités anthropiques. La turbidité, la transparence de l’eau, la quantité d’oxygène dissout, la quantité totale de solides dissous, la profondeur hydromédiane et la température de l’eau sont donc corrélés positivement ou négativement avec la densité des macroinvertébrésSharma, R. C., & Rawat, J. S. (2009). Monitoring of aquatic macroinvertebrates as bioindicator for assessing the health of wetlands: A case study in the Central Himalayas, India. Ecological Indicators, 9(1), 118-128..
Entre autres, en tant que facteur influent dans le développement et la croissance des communautés de macroinvertébrés, le type, la composition ainsi que la taille des plantes émergentes se trouvant dans les points d’eau sont d’importants paramètresTessier, C., Cattaneo, A., Pinel-Alloul, B., Hudon, C., & Borcard, D. (2008). Invertebrate communities and epiphytic biomass associated with metaphyton and emergent and submerged macrophytes in a large river. Aquatic Sciences,70(1), 10-20.. En effet, une étude menée aux États-Unis démontre que l’abondance des macroinvertébrés se nourrissant de macrophytes est influencée par différents types de structures de plantes. Ce faisant, certaines structures particulières de plantes représentent un meilleur substrat pour la recherche de nourriture ou tout simplement une bonne cachette pour les macroinvertébrés prédateurs. Finalement, il est démontré que la densité et la biomasse des macroinvertébrés peuvent varier en fonction de la structure et le type de plantes, impactant par le fait même le reste du plan d’eauCheruvelil, K. S., Soranno, P. A., Madsen, J. D., & Roberson, M. J. (2002). Plant architecture and epiphytic macroinvertebrate communities: the role of an exotic dissected macrophyte. Journal of the North American Benthological Society, 21(2), 261-277.. Une étude similaire ayant eu lieu au Zimbabwe a démontré que la densité de macrophytes n’affecte pas nécessairement la structure de la communauté de macroinvertébrés, dont l’abondance, la richesse et la diversité, mais plutôt la distribution de taille des divers taxonsPhiri, C., Chakona, A., & Day, J. A. (2011). The effect of plant density on epiphytic macroinvertebrates associated with a submerged macrophyte, Lagarosiphon ilicifolius Obermeyer, in Lake Kariba, Zimbabwe. African Journal of Aquatic Science, 36(3), 289-297..
Les macroinvertébrés benthiques en tant que bioindicateurs Importance de leur échantillonnageAvec les effets néfastes grandissants de la pollution anthropique, il devient important de se préoccuper non seulement de la santé des écosystèmes naturels, mais également de celle des villes. En effet, l’MediaWiki:Badtitletext prend de plus en plus d’ampleur dans les préoccupations gouvernementales. C’est pour cette raison que les suivis environnementaux sont nécessaires à l’amélioration et au bon maintien de l’intégrité écologique des villes.