Influence du bassin versant sur le fonctionnement trophique des lacs : importance de la qualité nutritionnelle de la matière organique dans les couplages entre compartiments benthiques et pélagiques

Laboratoire d’accueil
Laboratoire Chrono-environnement, UMR 6249
CNRS - Université de Franche-Comté
Campus de la Bouloie,
16 route de Gray
25030 Besançon Cedex

Encadrement
Laurent Millet (Directeur de Recherche CNRS, HDR)
laurent.millet chez univ-fcomte.fr, 03 81 66 65 43
Hélène Masclaux (Maître de conférences)
helene.masclaux chez univ-fcomte.fr, 03 81 66 63 66

Financement
Conseil Régional Bourgogne-Franche-Comté
Contrat doctoral Université de Bourgogne-Franche-Comté : rémunération brute mensuelle de 1758€

Contexte
L’intensification des activités humaines sur le bassin versant des lacs entraine une augmentation des apports en matière organique et en nutriments qui se combinent aux changements climatiques pour modifier le fonctionnement trophique des systèmes lacustres et ainsi remettre en cause les biens et services associés (Anneville, 2002 ; Millet et al., 2010 ; Perga et al., 2010). Des études récentes sur les lacs jurassiens ont montré que le développement des activités agropastorales locales (occupation des sols, pratiques…) ont conduit à une accumulation de matière organique dans le compartiment sédimentaire et à l’apparition et au développement de l’hypoxie et de l’anoxie dans la zone profonde des lacs (Belle et al., 2016). Les conséquences de ces bascules fonctionnelles sur les sources et les voies de transfert du carbone et de l’énergie dans l’édifice trophique restent mal connues.
Dans les écosystèmes lacustres, le maintien de la structure du réseau trophique et de la production piscicole dépend en partie de la disponibilité en nutriments qui conditionne la production primaire à la base du réseau trophique (Smith, Tilman & Nekola, 1999 ; Schindler, 2006), mais également de l’efficience des transferts d’énergie d’un niveau trophique à l’autre (Lindeman, 1942 ; Brett & Müller-Navarra, 1997). Cette efficience des transferts d’énergie a été largement documentée (Brett & Müller-Navarra, 1997 ; Masclaux et al., 2009 ; Gladyshev et al., 2011), et il a été montré qu’en milieu aquatique la stoechiométrie (proportion relative en carbone, phosphore et azote), et la teneur en acides gras essentiels étaient les deux principaux facteurs contrôlant le développement des consommateurs (Hessen, 1990 ; Müller-Navarra et al., 2000 ; Masclaux et al., 2009 ; Danger et al., 2013), et donc contrôlant l’efficience des transferts d’énergie dans le réseau trophique. La compréhension du fonctionnement des lacs et la mise en place d’une gestion adaptée ne peuvent donc être complètes sans la prise en compte des couplages existants entre habitats pélagiques, benthiques et terrestres, et notamment sans la prise en compte de l’influence des apports allochtones provenant du bassin versant sur la composition et la qualité nutritionnelle de la matière organique disponible au niveau des sédiments.

Objectif
L’objectif du projet est d’évaluer comment les facteurs de perturbation à l’échelle locale (occupation des sols, pratiques agro-pastorales…) peuvent influencer les couplages entre compartiments benthiques et pélagiques au sein des réseaux trophiques lacustres. Il s’agit donc tout d’abord d’évaluer comment l’occupation des sols des bassins versants, et les apports allochtones associés, déterminent la quantité et la qualité de la matière organique à la base du réseau trophique, à différentes échelles spatiales et temporelles. Dans un second temps, il s’agit de déterminer comment des changements de quantité et de qualité de la matière organique benthique peuvent influencer les premiers maillons du réseau trophique en ciblant plus précisément les communautés de macroinvertébrés et microcrustacés.

Méthodes

• Suivi spatial et temporel (mensuel) des différents compartiments trophiques sur quatre lacs couvrant des situations typologiques différentes.
• Développement d’une approche simplifiée sur un plus grand nombre de systèmes
  couvrant des gradients typologiques et spatiaux large.
• Approches paléolimnologiques sur quelques lacs cibles.

Mots clefs
Ecologie fonctionnelle, limnologie, environnement benthique, couplage, qualité nutritionnelle, réseaux trophiques.

Compétences requises
L’étudiant(e) devra avoir de bonnes connaissances en écologie et plus particulièrement en écologie aquatique. Il/Elle devra faire preuve de rigueur, d’autonomie et être force de proposition dans le déroulement du projet. Il/Elle devra également être à l’aise avec le traitement statistique des données et la rédaction en anglais nécessaire à la valorisation des résultats. Enfin, il/elle devra présenter des motivations pour le travail de terrain.

Pour candidater, les candidats intéressés doivent envoyer :

• une lettre de motivation,
• un curriculum vitae,
• un relevé de notes officiel (et le classement obtenu) en master 1 et si possible en master 2
• un court résumé du stage de master 2
  à Laurent Millet et Hélène Masclaux.
  Merci d’envoyer vos candidatures au plus tard le mercredi 27 juin 2018.
  Les candidats présélectionnés seront ensuite invités à un entretien entre le 2 et le 6 juillet à Besançon (ou éventuellement par visioconférence).

Références
Anneville O. (2002) Long-term study (1974-1998) of seasonal changes in the phytoplankton in Lake Geneva : a multi-table approach. Journal of Plankton Research 24, 993–1008.
Belle S., Millet L., Verneaux V., Lami A., David E., Murgia L., et al. (2016) 20th century human pressures drive reductions in deepwater oxygen leading to losses of benthic methane-based food webs. Quaternary Science Reviews 137, 209–220.
Brett M.T. & Müller-Navarra D.C. (1997) The role of highly unsaturated fatty acids in aquatic food web processes. Freshwater Biology 38, 483–499.
Danger M., Arce Funck J., Devin S., Heberle J. & Felten V. (2013) Phosphorus content in detritus controls life-history traits of a detritivore. Functional Ecology 27, 807–815.
Gladyshev M.I., Sushchik N.N., Anishchenko O.V., Makhutova O.N., Kolmakov V.I., Kalachova G.S., et al. (2011) Efficiency of transfer of essential polyunsaturated fatty acids versus organic carbon from producers to consumers in a eutrophic reservoir. Oecologia 165, 521–531.
Hessen D.O. (1990) Carbon, nitrogen and phosphorus status in Daphnia at varying food conditions. J. Plankton Res. 12, 1239–1249.
Lindeman R.L. (1942) The trophic-dynamic aspect of ecology. Ecology 23, 399–418.
Masclaux H., Bec A., Kainz M.J., Desvilettes C., Jouve L. & Bourdier G. (2009) Combined effects of food quality and temperature on somatic growth and reproduction of two freshwater cladocerans. Limnology and Oceanography 54, 1323–1332.
Millet L., Giguet-Covex C., Verneaux V., Druart J., Adatte T. & Arnaud F. (2010) Reconstruction of the recent history of a large deep prealpine lake (Lake Bourget, France) using subfossil chironomids, diatoms, and organic matter analysis : towards the definition of a lake-specific reference state. Journal of Paleolimnology 44, 963–978.
Müller-Navarra D.C., Brett M.T., Liston A.M. & Goldman C.R. (2000) A highly unsaturated fatty acid predicts carbon transfer between primary producers and consumers. Nature 403, 74–77.
Perga M.-E., Desmet M., Enters D. & Reyss J.-L. (2010) A century of bottom-up- and top-down-driven changes on a lake planktonic food web : A paleoecological and paleoisotopic study of Lake Annecy, France. Limnology and Oceanography 55, 803–816.
Schindler D.W. (2006) Recent advances in the understanding and management of eutrophication. Limnology and Oceanography 51, 356–363.
Smith V.H., Tilman G.D. & Nekola J.C. (1999) Eutrophication : impacts of excess nutrient inputs on freshwater, marine, and terrestrial ecosystems. Environmental Pollution 100, 179–196.