Développement des peuplements végétaux dans le Bassin de la Marne: Dynamique des nutriments et eutrophisation. Contrôle par les organismes filtreurs

Auteur.e.s

Josette Garnier, Gilles Billen, Maya Akopian, Julien Némery, Séverine Pinault, Maïté Desruelle, Olivier Dufayt, Nicolas Flipo, Stéphanie Even, Michel Poulin

Université

UMR Sisyphe, UPMC, APRONA, ENMP, CIG

Dans le cadre d'un programme PIREN-Seine (CNRS), une approche de modélisation mathématique a été développée, permettant d'établir un lien entre la cinétique des processus microbiologiques, mesurés à l'échelle microscopique, et le fonctionnement macroscopique de l'écosystème. Ces modèles, qu’ils soient élaborés à l’échelle du réseau hydrographique sur la base d’une description schématique de confluences de tributaires d'ordre croissant (RIVERSTRAHLER : Billen et al., 1994) ou sur de longs axes de rivières en décrivant finement l’hydraulique (PROSE : Even, 1995; Even et al., 1998) prennent tous en compte le même modèle des processus RIVE (Billen et al., 1994 ; Garnier et al., 1995 ; Garnier et al., 1998 ; Billen & Garnier, 1999 ; Garnier et al., 1999). Tenant compte des facteurs de régulation des processus écologiques (nutritionnels, énergétiques, biologiques), ces deux grands types de modèles ont été notamment appliqués à la compréhension de la distribution spatiale du développement phytoplanctonique (RIVERSTRAHLER version SÉNÈQUE) ou à des phénomènes transitoires relatifs à l’oxygénation (PROSE). Les problèmes posés aux traiteurs d’eau en période d’étiage estival, nous ont conduit à d’abord orienter nos travaux dans sur le développement explosif des algues microscopiques dont les biomasses les plus élevées, atteignant 150 µg Chla l-1, entraînent le colmatage des filières de traitements et le recours à de procédés physico-chimiques additionnels. Dans l'ensemble l’eutrophisation par le phytoplancton ainsi que la consommation de la matière organique (autochtone, mais aussi allochtone) ont surtout été appréhendés sur les grands axes. C’est en effet dans les grands axes, les cours d’eau d’ordre 5 à 7, que le phytoplancton se développe, quand le taux de croissance est supérieur au taux de dilution (Billen et al., 1994 ; Garnier et al., 1995). C’est aussi dans les grands axes que les effluents domestiques, en partie à l’origine de la désoxygénation, sont les plus importants. Une première étape indispensable a consisté à obtenir une évaluation quantitative rigoureuse de l’importance de ces peuplements sur des linéaires de cours d’eau concernés dans le bassin de la Seine. Une seconde étape fondamentale est la formalisation mathématique des cinétiques de croissance et de mortalité de ces composantes biologiques et la détermination des paramètres : cette étape a été en partie réalisée sur la base d’une analyse de la littérature. Au total, c’est un ensemble d’informations, tant expérimentales que tirées de la littérature, qui a été utilisées tant pour la construction des modèles que pour leur validation.