DS01 - Gestion sobre des ressources et adaptation au changement climatique

Changement de régime dans des écosystèmes d'eau douce exposés à des stress combinés de température, engrais et pesticides – CLIMSHIFT

Résumé de soumission

Les eaux douces peu profondes remplissent des fonctions vitales pour les écosystèmes mais ces habitats sont menacés par de multiples stress agissant à différentes échelles spatiales et temporelles. Bien qu’une réponse au changement global puisse être graduelle, le passage de certains seuils critiques du fait de l’action de stress locaux peut engendrer des changements brutaux. La difficulté de l’analyse de l’effet de multiples stress réside dans le fait qu’ils puissent agir de façon additive, synergique ou antagoniste. L’objectif de CLIMSHIFT est la compréhension mécanistique de l’interaction des stress agissant sur les écosystèmes aquatiques peu profonds, ces derniers étant particulièrement vulnérables à la fois au réchauffement climatique et à la contamination par le ruissellement agricole de par leur ratio surface/volume élevé, leur grande interface riparienne et une forte connectivité avec les eaux souterraines. Les interactions complexes entre les différents groupes fonctionnels de producteurs primaires benthiques ou pélagiques et des consommateurs associés conduisent à des régimes alternatifs stables. Des stress multiples pourraient déclencher des changements non linéaires entre ces différents régimes associés à des effets considérables sur des fonctions et des processus cruciaux de l’écosystème. Notre hypothèse principale est qu’une augmentation de la température devrait amplifier les effets négatifs d’une contamination par un ruissellement agricole contenant nitrates, pesticides et cuivre. Des plantes immergées, du périphyton et du phytoplancton seront cultivées en présence du niveau trophique supérieur, i.e. le gastéropode Lymnaea, consommateur de plantes et de périphyton, et des organismes filtreurs benthiques et pélagiques, Dreissena et Daphnia. Deux scenarios d’exposition aux contaminants seront réalisés à deux échelles spatiales afin de comprendre les effets aux niveaux des individus, des communautés et des écosystèmes. Les expérimentations seront dans un premier temps menées en microcosmes à l’échelle du laboratoire puis à une échelle supérieure, dans des mésocosmes d’extérieur. La modélisation sera utilisée pour simuler les résultats potentiels, les seuils critiques et pour prédire les interactions entre les deux stress. Le développement du modèle sera conduit en étroite collaboration avec tous les groupes de tâches afin d’identifier la meilleure approche de modélisation, d’intégrer les résultats empiriques, de relier les différentes échelles spatiales et temporelles, de généraliser et extrapoler les résultats, et de développer et tester des hypothèses. Le résultat attendu est que les stress combinés devraient conduire à des modifications brutales de la structure des communautés dans ces systèmes fortement couplés. Les macrophytes devraient être remplacées par le phytoplancton ou des algues benthiques, avec des conséquences majeures pour d’importants fonctions écosystémiques. L’intérêt du projet CLIMSHIFT est de combiner des indicateurs courants de stress écotoxicologique tels que la croissance et des bio-marqueurs avec des approches fonctionnelles ciblant le métabolisme et la dynamique de l’écosystème et des communautés. L’association de cinq laboratoires avec des expertises complémentaires et disposant de tous les moyens nécessaires assurera la faisabilité du projet. Les résultats de ce projet aideront à la définition ‘d’espaces de travail sécurisés’ pour une agriculture durable et la gestion des milieux aquatiques peu profonds dans un monde en mutation.

Coordinateur du projet

Madame Elisabeth Maria Gross (Laboratoire Interdisciplinaire des Environnements Continentaux)

L'auteur de ce résumé est le coordinateur du projet, qui est responsable du contenu de ce résumé. L'ANR décline par conséquent toute responsabilité quant à son contenu.

Partenaire

ECOLAB/CNRS Laboratoire d'écologie fonctionnelle et environnement - CNRS
UFZ Bioanalytical Ecotoxicology
LMU Department Biologie II - Aquatic Ecology
LIEC Laboratoire Interdisciplinaire des Environnements Continentaux
IGB Department II: Ecosystem Research

Aide de l'ANR 931 427 euros
Début et durée du projet scientifique : avril 2018 - 36 Mois

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