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Variations spatiales et temporelles de la biomasse et de la qualité nutritionnelle du périphyton dans un lac fluvial (lac Saint-Pierre, Québec) et les effets sur la croissance d’un herbivore benthique (Hyalella azteca)

Stuparu, A. (2008). Variations spatiales et temporelles de la biomasse et de la qualité nutritionnelle du périphyton dans un lac fluvial (lac Saint-Pierre, Québec) et les effets sur la croissance d’un herbivore benthique (Hyalella azteca). [Thèse universitaire]

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Stuparu_2008_biomasse_qualite nutritionnelle, periphyton_Lac Saint-Pierre_A.pdf

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Résumé

Ce projet de recherche comportait trois volets principaux. Le premier volet visait à analyser les variations spatiales et temporelles de la biomasse et de la qualité nutritionnelle du périphyton dans le lac Saint-Pierre, à trois stations aux caractéristiques physico-chimiques distinctes (Fig. 1). Pour ce faire, des substrats artificiels ont été installés à ces stations de façon à permettre la colonisation par le périphyton du lac. Les substrats artificiels étaient constitués de quatre tuiles en céramique à surface lisse réunies sur un support en polyéthylène et soutenues par deux briques permettant d'éviter le recouvrement par les sédiments. Cette expérience in situ était accompagnée du suivi temporel du niveau de l'eau, de la température de l'eau, de la quantité de lumière disponible pour la croissance des algues benthiques à ces stations, et des concentrations en nutriments dans l'eau, durant la période d'échantillonnage se déroulant de mai à août 2004. Les plus importantes variations en biomasse (chi a et poids sec du périphyton) ont été rencontrées aux stations nord amont et sud aval. Les stations du sud présentaient généralement plus de biomasse algale sur les substrats artificiels que la station au nord. Les variations de la biomasse du périphyton étaient liées au niveau d'eau, à l'azote totale (TN) dans l'eau et à la quantité de lumière disponible sous l'eau exprimée en fonction du coefficient d'atténuation de la lumière disponible pour la photosynthèse (Kd PAR) et de la matière organique chromophorique dissoute (CDOM). La biomasse ne variait pas entre les périodes de haut et bas niveau d'eau pour les stations du sud. Cependant, pour la station située sur la rive nord, il y avait plus de biomasse durant la période de bas niveau d'eau qu'en période de haut niveau d'eau. Le contenu en phosphore dans le périphyton, n'a pas montré des variations spatiales importantes entre le nord et le sud. Les échantillons de périphyton prélevés au mois d'août étaient relativement plus riches en phosphore que ceux échantillonnés au mois de juillet. Il n'y avait pas de relation évidente entre les niveaux d'eau et la concentration en phosphore total (PT) de l'eau ainsi que la teneur en phosphore du périphyton. Cependant les concentrations iv en PT de l'eau étaient relativement plus élevées en août qu'en juillet. Nous avons utilisé les structures de communautés algales en tant qu'indicateurs de la qualité alimentaire du périphyton, en se basant sur les relations taxon - qualité alimentaire disponibles dans la littérature. Le groupe des diatomées est reconnu, par exemple, pour son contenu en acides gras essentiels élevé en comparaison avec les chlorophytes et les cyanobactéries. La distribution des taxons dans les structures de communauté a montré des variations spatiales de la qualité alimentaire du périphyton entre le nord et le sud, notamment entre les stations nord amont et sud aval. Le sud aval présentait l'abondance absolue de diatomées la plus élevée, tandis que dans le nord amont, elles constituaient l'abondance relative du périphyton la plus élevée. Entre le sud amont et le sud aval, on a observé que les abondances absolues et relatives des diatomées étaient plus élevées en aval qu'en amont. Les abondances absolues des taxons, du sud et du nord présentaient des variations temporelles en fonction des changements de niveau d'eau tandis que du point de vue des abondances relatives, seulement les sites du sud variaient entre les niveaux d'eau. Le deuxième volet de ce projet consistait à réaliser deux expériences d'alimentation avec des individus de Hyalella azteca (Amphipode) incubés en laboratoire. Les individus ont été nourris de périphyton du lac ayant colonisé les substrats artificiels durant juillet et août 2004, respectivement, et la croissance instantanée a été mesurée à l'aide des ratios ARN: ADN. Nous n'avons pas observé des différences significatives de croissance instantanée chez les consommateurs utilisés dans les expériences d'alimentation. Ce résultat est en désaccord avec notre hypothèse initiale sur la réponse des consommateurs aux variations dans la biomasse du périphyton et dans sa qualité nutritionnelle (structure de communauté d'algues). Une possible explication pour cela est que les teneurs en phosphore (P) du périphyton (0.2% du poids sec) étaient inférieures aux teneurs de P chez H azteca (0.6% du poids sec), ce qui diminuerait la synthèse d'ARN (dont le P est une composante essentielle), ralentissant ainsi le taux de croissance instantanée. Une deuxième explication pour ce résultat est que les taux de croissance (ARN: ADN) des individus n'ont pas varié parce que les individus de H azteca étaient en présence de qualité alimentaire similaire. Les communautés algales sur les substrats artificiels ont été soumises aux conditions environnementales similaires (lumière et température contrôlés) durant nos expériences en laboratoire. Ceci nous permet de formuler l'hypothèse que cela a déterminé des changements au sein de communautés des algues en fonction des nouvelles conditions auxquelles elles ont été exposées, et par la suite les différences de qualité alimentaire du périphyton provenant des trois stations ont été minimisées. Le troisième volet de cette étude a été d'identifier la période optimale de réponse en croissance de H azteca et de suivre l'évolution temporelle du signal de croissance ainsi que de la teneur en phosphore de son organisme. Pour ce faire, une troisième expérience d'alimentation a été réalisée au cours de l'été 2005. Nous avons observé que la réponse optimale en croissance instantanée (ARN: ADN) de H azteca se manifestait après une période entre 4 heures et 24 heures après s'être alimenté. La teneur en phosphore de H azteca est plus élevée chez les juvéniles avec 1.1 % en poids sec chez des individus âgés de ~ 8 jours. La teneur en phosphore décroît ensuite dans le temps avec 0.6 % de diminution en poids sec après 8 jours d'expérience, chez des individus âgés de ~ 16 jours. Les observations du troisième volet de ce projet nous permettent d'indiquer qu'une autre explication à l'absence de différence dans la croissance de H azteca serait d'avoir manqué la période optimale de réponse en croissance des individus analysés. À notre connaissance, la croissance instantanée de H azteca, et le temps de réponse du rapport ARN: ADN en fonction des conditions de sa nourriture n'ont pas été présentés ailleurs dans la littérature. La relation RNA - P chez les consommateurs benthiques a été également rarement abordée. Nos résultats représentent donc une contribution nouvelle à la compréhension de la réponse physiologique de H azteca à la nourriture consommée. Ce mémoire est organisé en deux chapitres. Le premier chapitre est rédigé en français et il présente une synthèse du travail réalisé et du document en anglais. Il contient un résumé du projet de recherche, l'introduction situant l'étude dans le contexte de recherche et soulignant les études pertinentes et les principales questions posées, la VI description de l'aire d'étude et ses caractéristiques pertinentes pour l'étude réalisée, la méthodologie utilisée, une synthèse des résultats obtenus, la discussion et les conclusions, ainsi que les références bibliographiques non-citées dans la deuxième partie. Le deuxième chapitre est rédigé en anglais sous forme d'article scientifique et il contient un court résumé, une introduction, les matériels et les méthodes utilisés, les résultats obtenus, la discussion et les conclusions.

Type de document: Thèse universitaire
Éditeur: Université du Québec à Trois-Rivières
Statut du texte intégral: Public
Mots-clés libres: Biomasse et qualité nutritionnelle du périphyton, Lac Saint-Pierre, Communautés algales, Hyalella azteca, Herbivore benthique, Niveau d'eau, Phosphore
Sujets: 2. Milieu physique > 2.4. Hydrologie
3. Végétation, milieux humides
4. Faune
8. Impacts et monitoring > 8.1. Qualité de l’eau
Date de dépôt: 23 août 2016 00:50
Dernière modification: 05 nov. 2016 15:45
URI: http://belsp.uqtr.ca/id/eprint/530

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