Approche hydrodynamique de la microdistribution d'invertébrés benthiques en eau courante

A hydrodynamic approach to the microdistribution of benthic invertebrates in running water

¹ Laboratoire d'Hydrobiologie, Université Paul-Sabatier, 118, route de Narbonne, 31077 Toulouse Cedex
² Laboratoire de Parasitologie, Université Paul-Sabatier, 37, allées Jules-Guesde, 31 - Toulouse
³ Institut de Mécanique des Fluides de l'ENSEEIHT, Laboratoire associé au C.N.R.S., 31 - Toulouse

Résumé

La microdistribution des larves et nymphes de 3 espèces de simulies (Odagmia variegata, Odagmia obreptans et Simulium rupicolum) a été observée en divers cours d'eau pyrénéens.

Ces espèces se rencontrent en présence de vitesses importantes qui, dans les ruisseaux étudiés, étaient présentes dans les zones à écoulement torrentiel. Nous ne les avons pas rencontrées dans les zones à écoulement général de type fluvial. Les pierres lisses et d'un diamètre supérieur à 10 cm environ sont les substrats les mieux colonisés. Les faces amont faiblement inclinées présentent les plus fortes densités larvaires. Dans les zones à fort courant, en présence d'un gradient longitudinal même réduit des vitesses, les larves se concentrent dans une étroite bande où les vitesses sont maximales. Le corps des larves est couché vers l'aval et subit les pulsations du courant.

Les larves de simulies colonisent rapidement des canaux immergés dans un ruisseau (fig. 2) ; et par suite, les conditions hydrauliques locales peuvent être précisées aux endroits où se fixent les larves.

En une même station, le débit variant dans le temps, le type d'écoulement peut passer du fluvial au torrentiel (fig. 3 et 4).

Les profils des vitesses à la paroi, c'est-à-dire dans la zone où vivent les invertébrés, peuvent être déterminés en fonction de la rugosité apparente de la paroi (fig. 6).

Les conditions d'existence d'un film laminaire (sous couche laminaire) dépendent de la vitesse du courant et de la dimension des aspérités (fig. 7 et 8). Pour une vitesse de courant donnée, les relations entre l'épaisseur δ du film laminaire et la dimension ε des aspérités déterminent les possibilités d'existence du film laminaire (fig. 8).

La variation de l'épaisseur du film laminaire est représentée en fonction de la vitesse du courant dans un abaque (fig. 9) qui tient compte également des conditions imposées par la dimension des aspérités.

Le film laminaire n'a qu'une influence réduite sur les conditions de vie des larves de simulies; la turbulence joue un rôle important sur ces conditions de vie.

Abstract

The microdistribution of larvae and pupae of three species of Simuliidae (Odagmia variegata, O. obreptans and Simulium rupicolum) has been observed in different streams in the Pyrenees.

These species occur where there is a high water velocity which, in the streams studied, was present in zones with a torrential discharge. We have not found them in zones with a general discharge of the fluvial type. Smooth stones with a diameter greater than about 10 cm are the most frequently colonised substrata. The surfaces facing upstream and slightly inclined carry the greatest densities of larvae. In fast flowing zones with a longitudinal gradient of a reduction in velocites, the larvae are concentrated in a narrow band where the velocity is highest. The body of the larva lies in a downstream direction and moves with the pulsations of the current.

The larvae of Simuliidae rapidly colonise channels immersed in the stream (fig. 2); and therefore it is possible to define the hydrological conditions at the places where the larvae are attached.

The flow varies with time at the same station and the discharge can change from a fluvial type to a torrential type (fig. 3 and 4).

The profile of currents at the surface, that is to say in the zone where the invertebrates are living, can be determined as a function of the relative roughness of the surface (fig. 6).

The presence of a laminar film (laminar sub-layer) depends upon the strength of the current and the unevenness of the substratum (fig. 7 and 8). For a given current speed, the relationship between the thickness of the laminar film and the index of roughness or unevenness affects the possible formation of a laminar film (fig. 8).

The variation in the thickness of the laminar film is shown as a function of current speed in a graph (fig. 9) which also takes into account the conditions caused by index of roughness.

The laminar film has only a small influence on the living conditions of larvae of Simuliidae whilst turbulence is an important factor.