Classification biologique des lacs jurassiens à l'aide d'une nouvelle méthode d'analyse des peuplements benthiques I. Variété et densité de la faune

Biological classification of 9 lakes of the French Jura using a new comparative analysis of the macrobenthic populations I. Variety and density of the fauna

Laboratoire d'Hydrobiologie-Hydroécologie de l'Institut des Sciences et des Techniques de l'Environnement (I.S.T.E.) de l'Université de Franche-Comté, Place Leclerc, 25030 Besançon Cedex

Résumé

Les auteurs proposent une nouvelle méthode de classification biologique des lacs fondée sur une analyse comparative de la macrofaune des sédiments. Cette recherche inclut la définition préalable d'un protocole d'échantillonnage permettant la comparaison de systèmes lacustres de profondeur maximale très différente. Ce protocole original est caractérisé par : — des prélèvements de sédiments meubles effectués à une profondeur en zone littorale (Z₀ : 1-2 m) et à trois profondeurs, relatives à la profondeur maximale des systèmes étudiés, en zone limnétique (Z₁ = 0,25 Zmax, Z₂ = 0,50 Zmax, Z₃ = 0,75 Zmax) ; — un nombre d'échantillons par profondeur prospectée (ni) proportionnel à la longueur (L en km) de chaque isobathe (n₀ = 1,8√10 L et n₁, n₂, n₃ = 1,4√10 L). 325 stations ont été réparties, suivant un protocole standard, dans 9 lacs du Jura et 104 taxons, dont 98 genres ont été recensés. Une analyse factorielle des correspondances, appliquée aux stations et aux genres, montre que les stations se distribuent le long de l'axe F₁, dans un ordre de variété faunistique décroissante et de profondeur croissante, exprimant l'évolution de la variété et de la densité en fonction des modifications des conditions écologiques avec la profondeur. Une première différenciation des lacs a été obtenue en fonction de la variété totale et de la densité globale des 9 systèmes étudiés. Ces deux critères permettent de distinguer des lacs très biogènes et des lacs peu biogènes (variété totale et densité globale faibles). Cette deuxième catégorie de lacs regroupant toutefois des systèmes dont les caractéristiques écologiques différaient nettement, une seconde classification biologique a été établie par la prise en compte : — d'un critère quantitatif : le couple variété-densité en zone littorale exprimant le potentiel biogénique des systèmes (B_o = v_o √d_o) ; — d'un critère qualitatif : la régression de la variété générique en fonction de la profondeur relative. Une hypothèse de linéarité de la distribution bathymétrique relative de la variété faunistique permet le calcul d'indices de distribution faunistique (f_¡ = k_iv_¡/v_o) qui traduisent l'évolution des conditions écologiques avec la profondeur. Ces deux critères (B_o et f) constituent les coordonnées d'un système d'axes comportant 4 niveaux (2 niveaux quantitatifs et 2 niveaux qualitatifs) qui permettent de classer les lacs en fonction de leur aptitude biogénique.

Abstract

The authors propose a new biological classification of lakes based on a comparative analysis of sediment macrofauna. It was first necessary to state clearly a sampling method that allows a comparison between lakes which have very different maximum depths. This original sampling method is characterised by : — sampling of fine sediments at one littoral depth (Z_o = 1,2 m) and at three depths, relative to maximum depth, on the limnetic area (Z₁ = 0,25 Zmax, Z₂ = 0,50 Zmax, Z₃ = 0,75 max). — a number of samples, at any particular depth, proportional to the length of the particular isobath (n_o = 1,8 √10 L, n₁, n₂, n₃ = 1,4 √10 L ). According to this protocol, we have collected 104 taxa including 98 genera from 325 stations distributed in 9 lakes of the Jura. A factorial correspondence analysis, applied to stations and genera, shows that stations are distributed along the first axis according to decreasing variety and increasing depth. This axis is the expression of the changes in variety and density, depending on transformations of the physico-chemical characteristics with depth. Then we realised a first discrimination between lakes based on the analysis of the total variety and density of the 9 studied systems. These two criteria have facilitated a separation of the lakes into those with high variety and density (biogenic lakes) and those with low variety and density (less biogenic lakes). Because this second group of systems was constituted by lakes with very different ecological characteristics, a second biological classification has been made considering : — a quantitative criterion : the littoral variety-density coupling which will express the biogenic potential of the lakes (B_o = v_o √do). — a quantitative criterion : the decrease of the generic variety with the relative depth. A linearity hypothesis of the relative bathymetric distribution of the faunistic variety allows the calculation of indexes of faunistic distribution (fi = kivi/vo) which are related to the bathymetric evolution of ecological conditions. Thus we obtain an axis system based on these two criteria (B_o and f), which is composed of four levels (two quantitative levels and two qualitative levels) in which lakes are distributed according to their biogenic rates.