jeudi 18 août 2016

Histoire des poissons du bassin de la Seine, une étude qui réfute certains préjugés (Belliard et al 2016)

La cause paraît entendue : les sociétés développées ont connu une dégradation continue de leur eau depuis deux siècles, ne laissant dans les rivières vaseuses, polluées, fragmentées et privées d'oxygène que des espèces tolérantes aux habitats dégradés. En étudiant un siècle d'assemblages piscicoles et de traits écologiques sur 29 sites du bassin de Seine, Jérôme Belliard et ses collègues montrent que le tableau n'est pas si sombre ni tranché. Si les migrateurs régressent, malgré quelques reconquêtes récentes, en même temps que les exotiques progressent, les poissons rhéophiles (aimant le courant vif), lithophiles (aimant les substrats minéraux) et intolérant aux variations d'oxygène montrent plutôt une tendance à la hausse, au moins sur les bassins n'ayant pas connu d'expansion de la population humaine entre le XIXe siècle et aujourd'hui. 

L'environnement des sociétés humaines est modifié en permanence et les rivières ne font pas exception à la règle. Ces changements peuvent être de nature biologique (acclimatation ou disparition d'espèces), morphologique (modification de lit ou berge), chimique (introduction de substances parfois contaminantes), physique (changement de température, de pH). Les politiques écologiques de protection ou restauration de milieux visent souvent un "état de référence" peu dégradé par des activités humaines, mais il est difficile de définir cet état en raison de l'ancienneté et de l'ubiquité des influences anthropiques.

L'histoire de l'environnement peut contribuer à comprendre la nature, la tendance, le cas échéant l'ampleur des modifications humaines. C'est à cet exercice que se sont livrés Jérôme Belliard, Sarah Beslagic, Olivier Delaigue et Evelyne Tales, chercheurs à l'Irstea (et Université de Namur pour S. Beslagic), en analysant les peuplements de poissons du bassin de Seine depuis un peu plus d'un siècle.

Bassin de Seine, 17 millions d'habitats sur 78.600 km2
Ce bassin de Seine, d'une superficie totale de 78.600 km2, a connu une forte expansion de sa population depuis le XIXe siècle, passant de 4 à 17 millions d'habitants.  Mais les mouvements internes de ces populations n'ont pas été uniformes : hausse puis baisse des habitants dans les zones rurales (notamment amont), forte densification de l'agglomération parisienne (60% de la population sur 4% de la superficie).

Jérôme Belliard et ses collègues ont cherché sur ce bassin des tronçons de rivière sur lesquels on dispose d'une information assez ancienne et solide sur les assemblages de poissons (base Chips pour Catalogue Historique des Poissons de la Seine) : travaux de naturalistes et d'ichtyologues, monographies régionales, compte-rendus ou enquêtes d'autorités publiques, cartes halieutiques, archive des pêches électriques du Conseil supérieur de la pêche (aujourd'hui Onema), et bien sûr relevés piscicoles de la période récente (1981-2010).

Au final, 29 tronçons ont répondu à ces critères, dont la carte est indiquée ci-dessous (cliquer pour agrandir). On y observe des rivières de nos bassins (Laigne, Armance, Créanton, Serein à Chablis, Armançon à Tonnerre et Saint-Florentin, Cure à Vermenton, Cousin à Avallon, Yonne à Corbigny). Les plus anciennes données datent de 1850 (avec une première période trentenaire de référence consolidée sur 1871-1900).


Extrait de Belliard et al 2016, art.cit., droit de courte citation.

Concernant les assemblages de poissons (51 taxons), les chercheurs ont défini 5 traits écologiques ayant 3 modalités chacun : habitat (rhéophile, limnophile, eurytope), tolérance à l'oxygène, température de frai, substrat de frai (lithophile, phytophile, lithophytophile), régime alimentaire (omnivore, invertivore, piscivore). Ils ont également étudié les espèces migratrices (11 taxons, 20%), dont le déclin est largement documenté en Europe occidentale, et les espèces non-natives (17 taxons, 33%). La répartition des espèces suit un gradient amont-aval, avec des têtes de bassins moins riches (15 ou 16 espèces Andelle et Laigne) et des plaines alluviales plus diverses (36 espèces sur la Seine à Rouen). La distance de Jaccard (mesure de similarité de deux échantillons) a été calculée sur chaque site pour toutes les périodes disponibles.

Principaux résultats
Quelles sont les découvertes de Jérôme Belliard et ses collègues sur l'ensemble des sites?
  • les changements d'assemblage de poissons ont tendance à augmenter au cours de la période;
  • les espèces migratrices ont décliné entre la période la plus ancienne et la plus récente (sans jamais excéder une perte de 3 espèces par site et avec une tendance à la recolonisation récente sur certains sites);
  • les espèces non natives (exotiques) ont au contraire augmenté, mais principalement dans les larges cours d'eau (observation inverse dans les rivières de taille petite ou moyenne);
  • la diversité alpha (sur site) est constante, mais la diversité bêta (entre sites) tend à augmenter dans le temps, principalement en raison des espèces non natives;
  • la proportion des espèces rhéophiles et des lithophiles a augmenté au détriment des eurytopes et phytolithophiles, de même que les espèces intolérantes à la variation d'oxygène ont connu une croissance;
  • ces deux dernières tendances montrent une corrélation à la variation de la densité de population des bassins versants (seul facteur anthropique analysé);
  • il n'y a pas de changement notable sur la température de frai (donc pas d'influence sensible du climat, bien que la période historique commence dans la sortie du petit âge glaciaire en Europe et l'entrée dans le réchauffement moderne).

L'image ci-dessous (cliquer pour agrandir) indique l'évolution des traits écologiques entre la période la plus ancienne et la période la plus récente des tronçons analysés.


Extrait de Belliard et al 2016, art.cit., droit de courte citation.

Les chercheurs concluent sur l'intérêt de l'approche historique pour connaître les évolutions complexes des milieux aquatiques, mais aussi sur les limites de cette approche quand le gestionnaire vise à définir des "conditions de référence" de ces milieux, conditions vis-à-vis desquelles un écart sera considéré comme une dégradation ou une amélioration (voir Bouleau et Pont 2015). On est enclin à penser que plus cette référence sera ancienne, moins elle sera altérée par l'homme et représentative d'un état "désirable". Les choses ne sont manifestement pas si simples.

Discussion
L'augmentation des espèces rhéophiles et lithophiles vient comme la principale surprise de cette étude, car ces poissons sont plutôt considérés comme des indicateurs de bonne qualité des milieux (point porteur d'un jugement de valeur qui serait à débattre par ailleurs, de même que la dépréciation des espèces non natives, mais ce n'est pas l'objet de cet article). Comme le note les chercheurs : "Une vue couramment admise assume qu'au moins dans les pays développés, les assemblages piscicoles des rivières ont connu une détérioration large et continue, particulièrement durant les deux derniers siècles (Hughes et al 2005). Nos résultats suggèrent au contraire que dans le cas du bassin de la Seine, cette vue doit être substantiellement nuancée, voire réfutée".

Parmi les explications possibles, les auteurs notent la suppression de petites retenues agricoles et étangs devenus sans usage un cours du XXe siècle, les travaux de drainage et recalibrage visant à accélérer l'évacuation des crues (donc créant un courant plus vif), l'exode rural et le déclin démographique de nombreuses zones du bassin. Cette dernière hypothèse est renforcée par le fait que les zones ayant gagné en densité humaine ont aussi une tendance inverse en faveur des limnophiles, omnivores et tolérants aux variations d'oxygène.

Un facteur n'est pas cité par les chercheurs : la pêche. Celle-ci a pourtant son influence sur les assemblages piscicoles, tant du fait de son déclin continu sur la période analysée que du fait des déversements d'espèces, qui ont eu tendance au contraire à croître (voir par exemple Haidvogl et al 2015 sur le Salzach).

Un autre point n'est pas clarifié : si l'évolution des populations piscicoles sur les périodes géologiques est connue, peut-on s'attendre à des variations naturelles (aléatoires ou non) des populations piscicoles sur les durées historiques, c'est-à-dire à échelle de la décennie, du siècle ou du millénaire? La recherche des causes anthropiques d'une évolution ("signal") demande déjà de bien calibrer le "bruit" de la variabilité naturelle, comme cela se fait par exemple dans les sciences du climat.

Enfin, si l'histoire de l'environnement est certainement l'un des champs de recherche très prometteurs pour mieux comprendre la variabilité spontanée et forcée des systèmes naturels (voir Boivin et al 2016), cette démarche est encore assez peu développée. Les sources historiques gagneront certainement à être consolidées et croisées à des données issues de l'archéologie, la paléo-écologie, la génétique des populations et la phylogénie moléculaire.

Référence : Belliard J et al (2016), Reconstructing long-term trajectories of fish assemblages using historical data: the Seine River basin (France) during the last two centuries, Environ Sci Pollut Res, doi:10.1007/s11356-016-7095-1

15 commentaires:

  1. Vous évoquez le retour des migrateurs sur certains bassins de la Seine. Savez où et pourquoi ces migrateurs reviennent même modestement?

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    1. L'article donne les tendances mais ne permet pas de retrouver les données précisées poissons/sites. La mention d'un retour modeste de certains migrateurs est assortie de deux références concernant le saumon et l'alose sur la rivière Seine.

      Belliard J, Marchal J, Ditche JM, Tales E, Sabatié R, Baglinière JL (2009) Return of adult anadromous allis shad (Alosa alosa L) in the Seine River Seine, France: a sign of river recovery? River Res Appl 25: 788–794. doi:10.1002/rra.1221

      Perrier C, Evanno G, Belliard J, Guyomard R, Baglinière JL (2010) Natural recolonization of the Seine River by Atlantic salmon (Salmo salar) of multiple origins. Can J Fish Aquat Sci 67:1–4. doi:10.1139/F09-190

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    2. Pour le premier exemple (article de 2009 sur Alosa alosa, échantillonnée jusqu'à 410 km de l'embouchure en 2004), voici les observations

      The recent occurrence of adult allis shads in the river Seine may be explained by various factors. Since 1970s,water quality had considerably improved due to the increasing number and performance of wastewater treatment plants (Figure 2). Previously, the very low dissolved oxygen concentrations in the downstream part of the estuaryprobably impeded the re-colonization of most migratory species. Nowadays, from March to June, which is theperiod of shad migration, the oxygen amount is generally higher than 6 and 8 mg.L1(respectively in the lower partand medium part—upstream Paris—of the river Seine) (Figure 2) corresponding to conditions in accordance withecological requirements for shad migration and spawning.

      In contrast, facilities allowing fish to pass over navigation weirs along the river Seine have not been recentlyimproved. Currently, only the three downstream weirs are equipped with fish passes, which were built more than15 years ago. Presumably, weirs without fish passes prevent fish from migrating upstream, except during high flowperiods when they are lowered. However, fish can also use locks for their upstream migration. Visual observations(Lebel et al., 1999) and radio-tracking operations (Guillard and Colon, 2000) in the river Rhone proved that the Rhodanian twaite shad (similar in size to allis shad) use navigation locks. For the Seine catchment, the year 2004was rather dry, and discharge remained below mean monthly flow values during the migration period of allis shads(Figure 4). Because of this low flow, locks may have provided running waters that attracted allis shad and enabled them to migrate far upstream into the river Seine. An alternative hypothesis would be that the relatively high discharge in preceding months (January–beginning of February in 2004) may have enabled early migration of allisshad. However, this hypothesis does not totally agree with the known observations on the start of shad migration in northern rivers (usually in March–April) (Baglinière et al., 2003). Regarding the 2007 catch, migration conditions were probably better because of higher flow conditions during March.

      The captures of adult allis shads described are concomitant with the renewed occurrence of other migratory species in the Seine estuary and parts of the Seine River network. Since 2000, a large increase of smelt has been observed (Rochard et al., 2007). Spawning of sea trout has been recorded in estuarial tributaries (Andelle River)and Atlantic salmon were caught by fishermen and in scientific samples (Rochard et al., 2007; Baglinière and Porcher, unpublished data) and recorded at the Poses dam fish pass.

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    3. Pour le deuxième exemple (Salmo salar), extrait du papier de 2010:

      The water quality clearly improved since the beginning of the 1990s, allowing the returnof nine migratory species to the lower Seine (Belliard et al.2009). One hundred and sixty-two adult Atlantic salmonwere counted in 2008 in the video trap of the Poses Dam(A. Richard, unpublished data), located 160 km from the sea (Fig. 1a). Seven of them were adipose fin clipped (a common practice on stocked fishes), suggesting a low pro-portion of hatchery-reared fishes. Some adult salmon were also caught by angling or during scientific monitoring in lower parts of the river but also near Paris (and even inParis; see Table 1). (…)

      The recolonization of the Atlantic salmon could be related to a general improvement of water quality in the estuary and lower parts of the river. More specifically, improving water quality resulted in recovering a good dissolved oxygen con-centration (Belliard et al. 2009) and low ammonium concen-trations. During the 19th century, known spawning grounds were restricted to some tributaries of the estuarine part of the Seine River and of the upper basin (Lavollée 1902). Currently, no spawning site was detected in the Seine drainage, but it seems that given the numerous obstacles to fish migration, only the tributaries located downstream could be used as spawning areas (e.g., the Andelle River).

      Finally, fish pass management and water and habitat quality improvement seem the priorities to address to facilitate the sustainable natural recolonization of the Seine River byAtlantic salmon. More generally, this case study suggests that stocking may be superfluous for restoring previously extinct salmon populations in large river systems.

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    4. Donc en synthèse sur ces exemples, les auteurs attribuent comme première cause du retour de certains migrateurs la lutte contre la pollution dans le bassin de Seine, avec des effets à l'aval et jusque dans l'estuaire à partir des années 1990, à condition qu'il y ait des passes fonctionnelles (sinon seules des périodes de haut débit permettent un transit, sur de faibles populations).

      Les aménagements et effacements d'ouvrages sont des solutions s'étant plutôt répandues à partir des années 2000 et 2010, donc le bilan migrateur pourra en être tiré un peu plus tard. Sauf surprise, il y aura forcément des gains sur les espèces diadromes, l'enjeu étant de savoir lesquelles, dans quelles proportions, avec quelles variations selon les solutions de franchissabilité choisies et la persistance des taux d'étagement, etc.

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    5. Zorro a encore signé! des fois, il ne sait rien, des fois il ne comprend pas...mais la plupart du temps il met une question à 2 balles en deux lignes, jamais plus, en attendant votre prochain article...
      lui, c'est la médaille d'or de la fidélité déloyale; s'il n'existait pas, vous auriez dû en susciter un pour alimenter le moulin!
      Cordialement

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  2. Rien de bouleversant en somme : pour que les migrateurs reviennent, il faut de l'eau propre (enfin pas trop polluée) et de la continuité... je me languis de votre prose depuis maintenant 5 jours ...La fatigue peut-être à moins que des vacances bien méritées ?

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    1. Une bonne part des classements (notamment ici en têtes de bassin de Bourgogne) sont motivés par les rhéophiles / lithophiles (pas en si mauvaise forme historique) et non pas les migrateurs amphihalins. Pour ces derniers, nous attendons des reconstitutions historiques par espèces et bassins, ce sera utile pour distinguer les ouvrages qui ne bloquaient pas spécialement la colonisation des frayères ou nourrisseries (même si partiellement ou avec retard) de ceux qui ont un impact beaucoup plus net (et devraient être prioritaires dans une programmation raisonnée).

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  3. Pas en si mauvaise forme! Vos amis les pêcheurs de base, plein de bon sens doivent penser exactement la même chose que ce soit sur la haute-Seine, la Coquille, la Digeanne, la Cure ou le Cousin. Du poisson, y en a autant qu'avant voir plus et les populations sont en pleine forme historique.

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    1. Ce ne sont pas les "pêcheurs de base" mais les chercheurs de l'Irstea qui constatent que les rhéophiles / lithophiles n'ont pas spécialement régressé (au contraire) depuis environ 100 ans sur le bassin de Seine, en particulier la Seine amont.

      Après, peut-être qu'ils ont régressé depuis 500 ou 5000 ans, mais c'est à ceux qui le prétendent de l'établir par des données (la phylogénie moléculaire permettrait d'identifier des pressions passées par exemple). Et si c'est établi, il faudra encore expliquer aux citoyens que le retour aux conditions de vie des poissons au Moyen-Âge ou au Néolithique est un objectif légitime et urgent pour une politique moderne de l'eau.

      Dans tous les cas, avant d'aménager à tort et à travers les rivières pour telle ou telle fin halieutique, un diagnostic historique de ce genre est le bienvenu. L'Onema, les fédés de pêche et les syndicats peuvent s'y coller en travail d'archives, ce sera toujours plus utile et prudent que de faire des dossiers administratifs d'effacement à l'aveugle ou de produire des SAGE/contrats rivières avec pas assez de données pour un bon diagnostic des cours d'eau.

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  4. Aménager à tort et à travers, on parle bien d'équipement de microcentrales?

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    1. Les microcentrales sont très régulées et surveillées (ICPE, dossiers IOTA loi sur l'eau, décret du 01/07/2014, arrêté du 11/09/2015), comme le savent tous les porteurs de projets. Si, après cette avalanche réglementaire faisant suite à un durcissement général des règles environnementales depuis 20 ans, on estime encore que l'administration agit "à tort et à travers" dans le domaine de la petite hydraulique, il faut s'en plaindre à elle. Mais dans cette hypothèse, il paraîtrait plus honnête intellectuellement de militer pour l'interdiction pure et simple de l'hydroélectricité, ce que certains souhaitent manifestement.

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  5. La petite hydroélectricité est en apparence très réglementée mais en fait très peu contrôlée a postériori par manque de personnel et très peu réprimée par manque de volonté des parquets. Personne ne demande l'interdiction de l'hydroélectricité mais beaucoup de monde demande qu'elle respecte davantage l'environnement aquatique et que son extension soit désormais limité à son niveau actuel pour lequel 95% de son potentiel est déjà équipé. Les intégristes sont ceux qui veulent aller jusqu'à réaliser 100% de ce potentiel au détriment de ce qui reste de cours d'eau encore dignes de ce nom

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  6. Sur les réglementations sans personnel pour assurer leur application, voyez à nouveau avec le ministère concerné. Depuis 2012, nous n'avons eu connaissance que de 3 cas signalés de moulin en contravention sur la région (une hauteur non respectée, une consistance légale dépassée, une vanne bâtardée). Ce n'est pas beaucoup par rapport au nombre d'ouvrages, sachant que quasiment tous les moulins ont été visités dans le cadre du ROE et que les agents de police de l'eau peuvent verbaliser. Peut-être est-ce différent dans d'autres régions? D'où tenez-vous l'information sur l'absence de contrôle? La cour des comptes 2013 faisait état dans son rapport Onema d'un taux de contrôle de 100% des installations sensibles "seuils et barrages" (beaucoup plus que d'autres installations), voir cet article:
    http://www.hydrauxois.org/2013/02/100-20-1.html

    Sur le "potentiel équipé à 95%", c'est une fable. Sur la plupart des rivières, on n'exploite en réalité aujourd'hui que 5 à 10% du potentiel total d'énergie, défini par l'intégrale Q(h)dh.g du cours d'eau. Mais sans aller jusqu'à cet équipement intégral (ce qui serait éventuellement "intégriste"), remettons déjà en route les moulins au taux d'étagement actuel, avec des équipements plus productifs que les anciennes roues.

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  7. Tien ma démonstration des 95% du potentiel hydroélectrique déjà réalisé ne vous plait donc pas ?

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