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Diversité diatomées Sorgue
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Les diatomées de la Sorgue.

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À Franck

Introduction

La Sorgue est une rivière du Vaucluse. Elle prend sa source à l'exsurgence de Fontaine de Vaucluse.
Filtrée par le calcaire des Monts de Vaucluse et s'écoulant en cascade à la sortie du goufre, l'eau est limpide, fraîche (13 à 15°C) et bien oxygénée.
Les prélèvements ont été réalisés dans le lit parallèle au chemin noir (Fig1).
Ce chemin débute à 3 km de la source.

La Sorgue (rivière) au début du chemin noir
Fig1: La Sorgue au début du chemin noir.

Le bras visible à gauche est issu d'un aménagement ancien. Une partie de l'eau emprunte le canal du moulin du petit large, l'autre partie rejoint le cours principal par une petite cascade.
Le lit principal s'écoule vers le coin inférieur droit de l'image.

Plus loin, en aval, un second ouvrage divise le cours principal. Une partie de l'eau s'écoule en cascade par les exutoires de cet ouvrage (Fig2).

La Sorgue (rivière) cascade
Fig2: La Sorgue après la cascade, site du premier prélèvement.

Dans la partie visible sous la branche de frêne et dans l'axe de la cascade, la vitesse du courant est de l'ordre de 1,5 m.s-1. Il y a très peu de sédiments fins, le fond est un pierrier (Fig3).

Sorgue fond rivière subaquatique biofilm diatomées
Fig3: Aspect du fond de la rivière après la cascade, site du deuxième prélèvement.

Les pierres sont recouvertes d'un film glissant vert-brun. C'est ce film qui a été prélevé pour les observations microscopiques.

Après la cascade, le bras du moulin rejoint le lit principal. La vitesse du courant est de l'ordre de 0,15 m.s-1. Les pierres sont recouvertes d'un film vert plus sombre (Fig4).

Confluence Sorgue chemin noir
Fig4: Confluence avec le lit principal, site du deuxième prélèvement.

Les Diatomées ou Bacillariophyceae sont des organismes unicellulaires eucaryotes photosynthétiques.
Elles sont présentes dans les milieux aquatiques (eaux froides à tempérées) et souvent abondantes dans les biofilms.
La cellule de diatomée vit enfermée dans le frustule; une enveloppe siliceuse transparente qui est formée par deux valves inégales (comme une boîte à chaussure).

Frustule diatomée pennée centrale
Fig5: Types de frustules de diatomées
A: diatomée pennée, B: diatomée centrique.

La forme du frustule ainsi que les modalités d'assemblage des cellules en colonies permettent de distinguer des groupes systématiques. Par contre pour une même forme, les dimensions sont peu indicatrices à cause des modalités de la reproduction asexuée des diatomées (*).


Identification des groupes de diatomées

En microscopie optique, il n'est pas toujours possible d'identifier l'espèce avec certitude. Néanmoins on peut souvent reconnaître au moins le groupe (Fig6). Une reconnaissance plus précise est possible à plus fort grossissement par l'observation détaillée des chloroplastes.

Diatomée clé clef identification
Fig6: Identification des diatomées par groupes systématiques d'après quelques-unes de nos observations et (5).

Pour certains groupes comme les Fragilariales (groupe A) il est possible de reconnaître au moins le genre. Par contre à notre niveau d'observation, il n'est pas possible d'identifier précisèment les diatomées centriques qui ont été réunies dans le groupe F. Enfin nous n'avons pas pu identifier la forme D.


Biodiversité des diatomées de la Sorgue

La biodiversité ou diversité du vivant peut se comprendre à 3 niveaux:
Niveau 1- La diversité des écosystèmes
Niveau 2- La diversité des espèces de l'écosystème
Niveau 3- La diversité des allèles des gènes dans une population

Dans un écosystème, la biodiversité peut être estimée par l'abondance qui est le nombre d'individus d'une espèce ou d'un groupe systématique (famille, genre etc...). Cette abondance pouvant refléter la diversité allélique (niveau 3). Par exemple ici, on peut tenter d'estimer l'abondance des diatomées dans la préparation microscopique. Néanmoins il n'est pas possible de baser le comptage sur le nombre de cellules (une seule pour Synedra sp. et un grand nombre pour Fragilaria sp.) pas plus que sur le nombre de colonies. En effet une colonie de Fragilaria sp. peut se briser en deux ou plus lors de la préparation.

La biodiversité peut être estimée par la richesse spécifique ou la richesse systématique. C'est le nombre d'espèces ou de groupes systématiques reconnaissables dans l'échantillon. Par exemple ici, on peut estimer la richesse systématique en comptant le nombre de groupes de diatomées reconnaissables (famille, genre etc...) dans la préparation microscopique.

Il est ainsi possible d'évaluer la biodiversité (niveau 2) en basant un indice de biodiversité (Ib) sur la richesse en groupes systématiques (Fig7) et de tenter de mettre en relation cette mesure de la biodiversité avec des caractéristiques physico-chimiques du milieu.

Fig7: Résultats des mesures de l'indice de biodiversité

Prélèvement Cascade Confluence
Indice de biodiversité 7 à 8 2 à 3
Nombre de champs (a) 18 36
pH 7,3 7,2
Température (°C) 14,5 15,0

(a) nombre d'images de microscopie utilisées

Compte tenu des techniques utilisées, nous considérons que les mesures de pH et de température ne sont pas significativement différentes entre les 2 milieux. Les indices de biodiversité sont significativement différents.

L'image (Fig8) montre 2 champs représentatifs des résultats moyens.

comparaison biodiversité diatomée sorgue
Fig8: Champs microscopiques représentatifs des valeurs moyennes.
A: Cascade, Ib = 7 ; B: Confluence, Ib = 3; barre = 100 µm.
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Sur l'image A on voit un court filament de spirogyre et diverses diatomées alors que sur l'image B on voit un filament d'algue verte non identifiée et un petit nombre d'espèces de diatomées.


Bilan:

Il est possible d'établir un indice de biodiversité basé sur la reconnaissance des diatomées.
Cet indice peut révéler des différences dans les caractéristiques physico-chimiques des cours d'eau.
En effet le premier prélèvemment est sur le lit principal qui est bien éclairé et dont le courant est fort. Le second prélèvement, au niveau de la confluence reçoit l'eau du canal du moulin. Ce canal, peu profond traverse sur tout son parcours une zone boisée et sombre. Il reçoit beaucoup de matières organiques (dépôts noirs sur l'image) et le courant y est faible.
Des mesures de DBO5 (**) doivent être réalisées pour rechercher une corrélation entre l'indice de biodiversité "diatomées" (Ib) et une autre qualité physico-chimique du milieu qui est la richesse en matières organiques.


Remarques:
(*) Les diatomées se reproduisent de manière asexuée (mitose) ou sexuée (méïose et fécondation). Lors de la reproduction asexuée les valves du frustule sont séparées et chaque cellule fille hérite d'une valve. Mais la reconstruction d'un frustule complet se fait par synthèse de la valve emboîtée donc la plus petite. Ainsi au cours des générations les dimensions des diatomées filles diminuent bien qu'elles conservent leur forme spécifique.
(**) La DBO5 est la demande biochimique en oxygène de l'échantillon mesurée au bout de 5 jours. Le principe est que la matière organique de l'échantillon est oxydée par les micro-organismes qu'il contient. Plus l'échantillon contient de matières organiques plus la consommation de O2 est forte.


Références: