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Niveau: Supérieur, Doctorat, Bac+8
THÈSE présentée en vue de l'obtention du Doctorat de l'Institut National Polytechnique de Toulouse Formation doctorale : Sciences Agronomiques Discipline scientifique : Écologie/Environnement Aquatique PAR Maria Concepcion S. VILLANUEVA BIODIVERSITÉ ET RELATIONS TROPHIQUES DANS QUELQUES MILIEUX ESTUARIENS ET LAGUNAIRES DE L'AFRIQUE DE L'OUEST : ADAPTATIONS AUX PRESSIONS ENVIRONNEMENTALES Thèse soutenue le 29 Octobre 2004 devant le jury composé de : M. Steve BLABER, Directeur de Recherches CSIRO à Queensland, Australie Rapporteur M. Philippe CURY, Directeur du Centre IFREMER/IRD de Sète, France Invité M. Raymond LAË, Directeur de Recherches au Centre IFREMER/IRD de Brest, France Invité M. Puy LIM, Professeur à l'INP Toulouse, France Membre M. Jean Claude MICHA, Professeur aux FUNDP de Namur, Belgique Rapporteur M. Jacques MOREAU, Professeur à l'INP Toulouse, France Directeur M. Daniel PAULY, Professeur à l'Université de Colombie Britannique et Directeur du « Fisheries Centre » à Vancouver, Canada Rapporteur M. Luis TITO DE MORAIS, Chargé de Recherches au Centre IFREMER/IRD de Sète Directeur Laboratoire d'Agronomie, Environnement et Écotoxicologie INP/ENSAT - Avenue de l'Agrobiopole Auzeville Tolosane B. P. 107 F 32607 Castanet Tolosan, Cedex

  • surtout concernant les milieux estuariens

  • reste de l'équipe de rapse

  • australie rapporteur

  • compétences en écologie aquatique

  • réponses adaptatives des populations et des peuplements de poissons aux pressions de l'environnement


Publié le : vendredi 1 octobre 2004
Lecture(s) : 169
Source : ethesis.inp-toulouse.fr
Nombre de pages : 272
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THÈSE


présentée en vue de l’obtention du

Doctorat de l’Institut National Polytechnique de Toulouse

Formation doctorale : Sciences Agronomiques

Discipline scientifique : Écologie/Environnement Aquatique


PAR


Maria Concepcion S. VILLANUEVA



BIODIVERSITÉ ET RELATIONS TROPHIQUES
DANS QUELQUES MILIEUX ESTUARIENS ET LAGUNAIRES
DE L’AFRIQUE DE L’OUEST :
ADAPTATIONS AUX PRESSIONS ENVIRONNEMENTALES



Thèse soutenue le 29 Octobre 2004 devant le jury composé de :


M. Steve BLABER, Directeur de Recherches CSIRO à Queensland, Australie Rapporteur
M. Philippe CURY, Directeur du Centre IFREMER/IRD de Sète, France Invité
M. Raymond LAË, Directeur de Recherches au Centre IFREMER/IRD de Brest, France Invité
M. Puy LIM, Professeur à l’INP Toulouse, France Membre
M. Jean Claude MICHA, Professeur aux FUNDP de Namur, Belgique Rapporteur
M. Jacques MOREAU, Professeur à l’INP Toulouse, France Directeur
M. Daniel PAULY, Professeur à l’Université de Colombie Britannique et
Directeur du « Fisheries Centre » à Vancouver, Canada Rapporteur
M. Luis TITO DE MORAIS, Chargé de Recherches au Centre IFREMER/IRDde SèteDirecteur


Laboratoire d’Agronomie, Environnement et Écotoxicologie
INP/ENSAT - Avenue de l’Agrobiopole Auzeville Tolosane B. P. 107 F 32607 Castanet Tolosan, Cedex




Avant-propos


Cette contribution est le résultat de trois années de travail dans le cadre d’un
programme de recherche mis en place par l’Institut de Recherche pour le
Développement (IRD) et intitulé, « Réponses Adaptatives des Populations et des
peuplements de poissons aux pressions de l’environnement » (RAP) et d’un projet
CAMPUS appelé « Étude des relations trophiques dans une lagune Ouest Africaine »
conduit par le laboratoire d’hydrobiologie de l’Université d’Abomey-Calavi (UAC,
Cotonou, Bénin), respectivement. Tout ceci a eu lieu en partenariat avec l'Institut
National Polytechnique/École Nationale Supérieure Agronomique de Toulouse
(INP/ENSAT, France).
Les projets RAP et CAMPUS sont conçus pour la compréhension et la
comparaison des milieux estuariens et lagunaires en Afrique Occidentale. Dans cette
étude, quatre milieux estuariens et lagunaires (MEL) sont présentés dans une
synthèse écologique. Elle a bénéficié des acquis sur l’étude hydro-écologique de ces
milieux et de l’étude de la dynamique des populations et peuplements de poissons.
L’approche pluri- et interdisciplinaire a nécessité de construire plusieurs équipes de
recherche interactives et ceci a permis la validation des études de terrain menées
quelques années auparavant, notamment par comparaison avec les opérations de
terrain effectuées de 2001 à 2003.
L'objectif a été de comprendre la dynamique des populations et des
peuplements biologiques, notamment, des poissons en MEL tropicaux où les
poissons subissent les effets de diverses dégradations environnementales et de
mettre en évidence des mécanismes d’adaptation à ces perturbations écologiques
naturelles ou non.
Ces recherches sont destinées à une compréhension écologique aussi
complète que possible des ressources vivantes aquatiques dans ces types
d’écosystèmes subissant des variations de milieux fréquentes, et parfois, sévères.
Pour cela nous avons comparé quatre écosystèmes côtiers Ouest Africains et esquissé
des généralisations concernant leur état et leur fonctionnement écologique. La mise
en évidence détaillée des influences directes ou indirectes combinées des
perturbations du milieu sur les ressources aquatiques d’un écosystème peut être
employée pour évaluer la santé de l’écosystème et pour donner des indications utiles
pour sa gestion.





iii


iv Remerciements


Tout d’abord je tiens à remercier Monsieur le Professeur Jacques MOREAU pour
m’avoir acceptée et accueilli dans son laboratoire. Pour son encadrement de grande
qualité, tous les conseils scientifiques, ses compétences en écologie aquatique et surtout
pour son soutien et sa confiance de tous les jours. Je lui suis redevable de tout ce qu’il
m’a appris pendant mes années de thèse. Á travers lui, je souhaite remercier sa femme,
Isabelle, qui m’a accueillie chaleureusement dès le début de mon séjour en France.

Je suis également reconnaissant à Monsieur Luis TITO DE MORAIS, qui m’a
encadrée et a suivi tout les étapes de mon travail. Merci pour l’intérêt, les
éclaircissements apportés et les encouragements qu’il m’a accordés durant ces trois
années surtout pendant le début de mon apprentissage de la langue française.

Je remercie Messieurs les Professeurs Stephen BLABER, Jean-Claude MICHA et
Daniel PAULY qui m’ont fait l’honneur d’être rapporteurs de ma thèse malgré leurs très
nombreuses occupations. La pertinence de leurs critiques et commentaires m’a aidée
dans mes réflexions scientifiques et dans l’amélioration de mon travail. Un remerciement
particulier à Messieurs Philippe CURY, Raymond LAË et Monsieur le Professeur Puy
LIM qui ont bien voulu accepter d’être membres de mon jury et de juger mon travail.

Mes remerciements vont également à trois instituts : l’Institut National
Polytechnique/École Nationale Supérieure Agronomique de Toulouse (INP/ENSAT,
France), l’Institut de Recherche pour le Développement (IRD, Sénégal et France) et
l’Université d’Abomey-Calavi (UAC, Bénin) qui m’ont donné l’opportunité de travailler
et de mieux connaître pendant plusieurs années les milieux aquatiques en Afrique et de
réaliser cette thèse.

Je tiens à remercier le reste de l’équipe de RAPSE. Á Dakar (Sénégal) je m’adresse
à Jean-Jacques ALBARET, Jean RAFFRAY et Guy VIDY pour leur disponibilité, leur
gentillesse, leur dynamisme et leur bonne humeur. Ce sont tous des « mines »
inépuisables de connaissances diverses en écologie fondamentale surtout concernant les
milieux estuariens et lagunaires d’Afrique de l’Ouest. Leurs conseils ont permis de
mener à bien ces travaux. Je suis spécialement reconnaissante envers Jean-Dominique
DURAND, Jean-Marc ÉCOUTIN et Jacques PANFILI, les grands « thiofs ». Ils m’ont
toujours accueillie chaleureusement et ont facilité mon intégration dans l’équipe. Et
pourtant, au début de ma thèse j’étais à peine capable de m’exprimer en français. Leur
optimisme imperturbable ainsi que leurs encouragements m’ont aidée durant ces trois
années. Ils ont largement contribué à me faire oublier le calvaire des heures de transports
en commun quotidien à Dakar ! En France, mes remerciements vont aussi Madame
Monique SIMIER du Centre IFREMER/IRD à Sète, qui m’a préparé des données et m’a
également fourni des commentaires très pertinents.

Je suis extrêmement reconnaissante au Professeur Philippe LALÈYÈ du
laboratoire d’Hydrobiologie à l’UAC pour sa confiance, son soutien et son amitié. Il a
tout mis en œuvre pour que mon travail se déroule dans les meilleures conditions
possibles au Bénin.

Je remercie pour son hospitalité, Monsieur le Professeur Eric PINELLI qui m’a
accueillie dans le laboratoire d’Agronomie, Environnement et Écotoxicologie à
l’INP/ENSAT. Á travers lui, je voudrais également exprimer toute ma reconnaissance à
v Monsieur le Professeur Alain BELAUD, son prédécesseur, pour son extrême
bienveillance.

Je tiens tout particulièrement à remercier Monsieur Villy CHRISTENSEN du
« Fisheries Centre » de l’Université de Colombie Britannique à Vancouver (FS-UBC,
Canada) pour son aide, surtout pour ses compétences en modélisation des systèmes
vdynamiques et aussi Madame Maria Lourdes PALOMARES pour ses conseils et sa
gentillesse. Je leur suis reconnaissante de m’avoir fait profiter sans aucune retenue de
leur savoir-faire.

Je remercie également l’équipe « Sciences Halieutiques » de l’Université d’Abobo
Adjamé à Abidjan (UAA, Côte d’Ivoire), dirigée par Monsieur le Professeur Germain
GOURÈNE, pour leurs conseils durant mes travaux scientifiques et pour leur amitié.

Je remercie Monsieur le Professeur Sovan LEK et Monsieur Alain DAUTA du
Centre National des Recherches Scientifiques (LADYBIO-CNRS), Université Paul
Sabatier de Toulouse (France). Sébastien BROSSE (LADYBIO-CNRS) et Young-Seuk
PARK (CEMAGREF) ont aussi toute ma reconnaissance pour l’aide inestimable apportée
lors du traitement statistiques des données. Ils reconnaîtront dans ces pages plusieurs de
leurs observations.

Je tiens également à remercier plusieurs collègues et personnes qui ont partagé
des moments intéressants tout le long de mes aventures à travers le monde : Ulrich
ADOUNVO, Cameron AINSWORTH, Arsène d’ALMEIDA, Upali AMARASINGHE, Ali
BAHARANYI, Marc BOUVY, Eny BUCHARY, Sonia CARRER, Emmanuel
CHARLESDOMINIQUE, Tanaporn CHITTAPALAPONG, Leonardo CO, Moustapha DÈME, Papa
Samba DIOUF, Maman ENTSUA-MENSAH, Jaroslava FROUZOVÁ, Len GARCES,
Sylvie GUÉNETTE, Pascal ISUMBISHO, Montharop KAKAKKEO, Canisius
KANANGIRE, Mwenyimali KANINGINI, Vasiliki KARPOUZI, Steve LAMBERTH,
Gérard LASSERRE, Simone LIBRALATO, Dale MARSDEN, Asberr MENDY, Elisabeth
NDIAYE, Charles NIYONKURU, Allassane OUATTARA, Marc PAGANO, Eugen ROTT,
Friedrich SCHIEMER, Gonzalo VELASCO CANZIANI, Jacobus VIJVERBERG et
Wasantha WELIANGE. Je les remercie toutes et tous pour leur compétence, leur
générosité, la bonne humeur qui a régné sur le terrain et leur grande disponibilité au
laboratoire. J’espère, par ailleurs, que nous pourrons établir de nouvelles collaborations
dans le futur.

Ma sincère reconnaissance et mon admiration vont aux Messieurs Francis
DAUBA et Alonso AGUILAR IBARRA.
Á Francis DAUBA pour ses relectures de mes travaux scientifiques toujours très
constructives et enrichissantes. Je n’oublierai jamais son amitié, sa disponibilité ainsi que
ses contributions scientifiques et sa réflexion très intéressante menée sur la
problématique de ma thèse. Il m’a permis de plonger dans la richesse de ses collections
scientifiques et surtout de mieux faire connaissance avec la machine à café.

Á Alonso AGUILAR IBARRA qui m’a toujours soutenue et encouragée. J’ai
apprécié sa sincérité et son humilité. Il m’a donné des idées pendant les fructueuses
discussions que nous avons eues et il a finalement contribué à mieux valoriser mes
travaux. « Para todas las risas y miedos compartidos. Sé que no habría sobrevivido los desafíos de
ser un estudiante de la tesis sin su presencia. Espero que nuestro viaje comparable hubiera sido
tanto como memorable a usted como está para mí y que hemos establecido una amistad que
aguantaba, superando el espacio y el tiempo. Muchas gracias, amigo » ! Á travers de lui, je
remercie également sa femme, Irma, pour sa gentillesse et son courage.
vi Je n’oublierai jamais Laure GEOFFROY, ma gentille et « parfaite » voisine,
Georges MERLINA, qui m’a montré une autre perception de la culture chinoise, mais
aussi Alain ALRIC, Catherine ARNAUD, Christian BEAUPUY, Annick CORRÉGE,
Corinne PAUTOT Christiane SAINT-LUC et Gérard SURAN qui m’ont apporté leur
sourire et l’aide dans la résolution de divers et nombreux problèmes techniques. Qu’ils
trouvent ici le témoignage de ma profonde gratitude, tout comme mes camarades de
l’ENSAT : Régis ALESINA, Gaël DURBE, Sisira HAPUTHANTRI, Huong NGUON et
Gaël ORMIÈRE mes colocataires qui a rendu mes heures de travail gaies et également
ceux de passage notamment, Damien DEVAULT, Pierre GNOHOSSOU, Lilian PACAUX vi
et Yorick REYJOL.

J’adresse aussi mes vifs remerciements aux statisticiens, informaticiens,
techniciens et personnels de l’INP/ENSAT, des Centres d’IRD à Dakar (Hann-Maristes et
Bel-Air), de l’UAC et de FS-UBC qui sont toujours serviables et souriants comme Richard
AURIOL, Oumy BA, Alain DAMIANO, Janice DOYLE, Zeynabou LY, Grace ONG,
Patrick PROSDOCIMI, Martine RUBBO et Arlette VILLAFRUELA.

Á Monsieur le Professeur David SIMON de l’Université « Royal Holloway »
(RHUL) à Londres (Angleterre). Sa confiance, sa générosité et surtout ses sages conseils
m’ont soutenue dans tous les moments difficiles dans mon travail et même à travers de
monde. « Thank you for lifting up my spirits, for believing in me and my capabilities and
for being there when no one else is. »

Je suis infiniment reconnaissant à plusieurs familles qui m’ont tant apporté par
leurs qualités humaines.
• Un grand « Djeridjeff » à la famille GUIGUEN, notamment Noël et Anastasie,
pour leur aide très précieuse et le fait de m’avoir considéré comme leur fille
adoptive au Sénégal ;
• « Asante » ! à la famille religieuse des pères blancs de la fraternité Lavigerie,
qui m’a appris une autre vie quotidienne à Toulouse en me révélant tout ce
que je peux donner à ceux qu’ils cherchent eux-mêmes à aider ;
• Á mes camarades de Toulouse ;
• Une grande reconnaissance à la famille BRETIN, papa Noël, maman
Francette, Franck, Sandrine, Lucile, Fabrice, Anne-Claire, Stéphanie, Xavier,
Gwenaëlle, Chloé, Tonton Joseph, Tata André, Maman Lou, Papy et Mamie
qui m’a accueillie et reçue comme sa propre fille, sœur, tante ou petite fille. Je
tiens énormément à remercier Luc-Patrick de m’avoir faire connaissance à
cette famille merveilleuse. Merci de m’avoir sauvé la vie (à plusieurs
reprises), de m’avoir accompagnée dans la traversée de mes moments les plus
difficiles en France et de m’avoir soutenue jusqu’à bout.

Á mes amis des Philippines m’ont soutenus de loin notamment, Annette
HERNANDEZ, Ardee LAMAR, Clint LARRAGA, Elaine LIM, Shane LLEVARES,
Michelle RECINTO, Ruth ROMERO, Jenie SIMBULAN, Baimelda SINSUAT, Melba
YADAO, Charmaine et Chris YUSON surtout à Arlene et Toy ESGUERRA.

Á ma famille surtout à mes parents qui m’ont donné la force de surmonter tous et
tout mes parcours pendant ces années d’études. « Maraming salamat sa inspirasyon at sa
inyong patuloy na pagtitiwala. »

J’espère que je n’ai oublié personne...


vii

















To my parents
for teaching me to accept my limitations in order to go beyond them.













viii




Table des matières

Page

Introduction générale: La problématique et l’objectif général de la thèse 1

Chapitre 1. Les stress sur les milieux estuariens et lagunaires (MEL) et leurs
peuplements biologiques 5
1.1. Introduction 5
1.2. Les milieux estuariens et lagunaires (MEL) 5
1.3. Les évolution climatiques récentes et leurs influences sur les milieux 6
1.4. Les effets potentiels de la présence de l’homme 9
1.5. Adaptations écologiques des ressources aquatiques aux stress environnementaux 10

Chapitre 2. Les MEL de l’Ouest Africain : Caractéristiques et environnement 15
2.1. Introduction 15
2.2. Topographie 17
2.2.1. L’estuaire de Sine-Saloum (Sénégal) 17
2.2.2. L’estuaire de la Gambie (Gambie) 19
2.2.3. La lagune Ébrié (Côte d’Ivoire) 20
2.2.4. Le lac Nokoué (Bénin) 21
2.3. Particularités hydrologiques et hydrodynamiques 22
2.3.1. Le climat 22
2.3.1.1. Les milieux sous climat soudanien 22
2.3.1.1.a. Sine-Saloum 22
2.3.1.1.b. Gambie 23
2.3.1.2. Les milieux sous climat équatorial 23
2.3.1.2.a. Ébrié 23 2.3.1.2.b. Nokoué 24
2.3.2. La salinité 25
2.3.3. La turbidité 27
2.3.4. L’oxygène dissous 27
2.4. Conclusions 29
ix
Page

Chapitre 3. Matériel et méthodes: L’acquisition des données sur les poissons 33
3.1. Sources de données 33
3.1.1. Échantillons issus des pêches expérimentales 33
3.1.2. Échantillons issus des pêches artisanales 36
3.2. Étude statistique des données expérimentales concernant les
peuplements de poissons 36
3.2.1. Analyses multi variées conventionnelles 37
3.2.1.1. L’analyse factorielle et l’analyse de régression multiple 37 3.2.1.2. La classification hiérarchique 38
3.2.2. Réseaux de neurones artificiels 38
3.2.2.1. La carte auto-organisatrice de Kohonen (SOM) 39
3.2.3. Indices de stress écologique 40
3.3. L’approche des relations trophiques: le modèle et le logiciel Ecopath 42
3.3.1. Concepts de base 42
3.3.2. L’entrée des valeurs des paramètres de base 44
3.3.2.1. La démographie des populations : l’évaluation du rapport P/B 44
3.3.2.2. Le régime alimentaire (DC) 45
3.3.2.3. La consommation relative de nourriture (Q/B) 46
3.3.2.4. La production exploitée (Y) 48
3.3.2.5. Le rendement écotrophique (EE) 48
3.3.2.6. La biomasse (B) 48
3.3.3. Quelques paramètres et indices calculés grâce à l’Ecopath 49
3.3.3.1. Paramètres relatifs au fonctionnement global des écosystèmes 49 3.3.3.1.a. Les niveaux trophiques caractérisés par des nombres entiers 49
3.3.3.1.b. Rendements des transferts 49 3.3.3.1.c. Les impacts trophiques combinés (ITC) 49
3.3.3.2. Maturité de l’écosystème 50 3.3.3.2.a. L’indice d’omnivorie du système (IO) 51
3.3.3.2.b. L’indice de connectance (IC) 51 3.3.3.2.c. La production primaire requise (PPR) 51
3.3.3.2.d. L’indice de recyclage de Finn (IF) 52 3.3.3.2.e. Le rapport « ascendency »-capacité (A/C) 52
3.3.4. La connaissance des autres communautés vivantes aquatiques 52
3.3.4.1. Les macro crustacés 52
3.3.4.1.a. Crevettes 53 3.3.4.1.b. Crabes 53
3.3.4.2. Les populations benthiques 54
3.3.4.2.a. Macrobenthos 54 3.3.4.2.b. Meiobenthos 55
3.3.4.3. Le zooplancton et microcrustacés 55
3.3.4.4. Le phytoplancton et la production primaire benthique 56
3.3.4.4.a. Le phytoplancton 56
3.3.4.4.b. Le phytobenthos 57
3.3.4.5. Les détritus 57
3.3.3.6. Les poissons 57
x

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