Les plantes envahissantes des corridors fluviaux : traits biologiques, impacts de Ludwigia péploides et L.grandiflora en Loire moyenne et implications pour la gestion., Invasive plants in river corridors : biological characteristics, the impacts of Ludwigia peploides and L. grandiflora in the Middle Loire and the implications for management
288 pages
Français
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Les plantes envahissantes des corridors fluviaux : traits biologiques, impacts de Ludwigia péploides et L.grandiflora en Loire moyenne et implications pour la gestion., Invasive plants in river corridors : biological characteristics, the impacts of Ludwigia peploides and L. grandiflora in the Middle Loire and the implications for management

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Description

Sous la direction de Jean-Pierre Berton, Jacques Haury
Thèse soutenue le 04 décembre 2008: Tours
Dans le bassin de la Loire, et plus particulièrement en Loire moyenne, deux espèces de Jussies (Ludwigia peploides (Kunth) Raven subsp. montevidensis (Spreng.) Raven, L. grandiflora (Michx.) Greuter & Burdet subsp. hexapetala (Hook. & Arn.) Nesom & Kartesz) amphiphytes exotiques invasives colonisent principalement les annexes hydrauliques et les grèves du lit endigué. Cette thèse étudie la biologie (reproduction, implantation, dissémination, …) de ces deux taxons, leurs impacts sur les communautés végétales et animales (macroinvertébrés aquatiques) afin de mieux adapter leur gestion. Les résultats des suivis de terrain et des expérimentations in situ et ex situ démontrent en particulier : (i) des différences entre les deux espèces concernant leurs traits reproductifs et leur développement sur les annexes hydrauliques et les grèves, (ii) la possibilité d’un cycle de reproduction sexuée complet sous le climat ligérien, (iii) un impact nul sur les communautés végétales d’hydrophytes mais négatif sur les communautés riveraines étudiées, (iv) peu de différences entre la diversité et la structuration des communautés d’invertébrés dans les herbiers de macrophytes autochtones et exotiques. A partir de ces résultats, nous proposons de mettre en oeuvre un protocole de veille et de gestion des Jussies dans les deux types d’habitats (annexes hydrauliques et grèves), en intégrant tout particulièrement la nouvelle donnée de forte probabilité de reproduction sexuée.
-Macroinvertébrés
In the Loire catchment, and particularly in the middle Loire River, two species of water primroses (Ludwigia peploides (Kunth) Raven subsp. montevidensis (Spreng.) Raven and L. grandiflora (Michx.) Greuter & Burdet subsp. hexapetala (Hook. & Arn.) Nesom & Kartesz) which are invading exotic amphiphytes. They, mainly colonize former channels and river banks in the in between-dykes floodplain. This thesis studies the biology (reproduction, establishment, dispersal, …) of those two taxa, their effects on plant and animal communities (aquatic macro-invertebrates) in order to optimize their management. The results of the field surveys as well as in situ and ex situ experimentations show in particular: (i) differences between the two species concerning their reproduction features and their development in former channels and river banks, (ii) the possibility of a complete sexual reproduction cycle in the climatic conditions of the middle Loire River, (iii) the absence of effetcs on hydrophyte communities but a negative one on riparian communities, (iv) few differences between the diversity and the structure of invertebrate communities in stands of both native macrophytes and exotic ones. From those results we suggest a survey and management protocol for water primroses in the two types of habitats (former channels and river banks), including in particular the new piece of data on high probability of sexual reproduction.
Source: http://www.theses.fr/2008TOUR4040/document

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Informations

Publié par
Nombre de lectures 60
Langue Français
Poids de l'ouvrage 5 Mo

Exrait


UNIVERSITÉ FRANÇOIS - RABELAIS
DE TOURS


ÉCOLE DOCTORALE SST
UMR CNRS 6173 CITERES
Equipe Ingénierie du Projet en Aménagement – Paysage et Environnement

THÈSE présentée par :
Brigitte RUAUX

soutenue le : 4 décembre 2008


pour obtenir le grade de : Docteur de l’université François - Rabelais
Discipline/ Spécialité : Sciences de la vie/ Ecologie

Les plantes envahissantes des corridors
fluviaux : traits biologiques, impacts de
Ludwigia peploides et L. grandiflora en Loire
moyenne et implications pour la gestion


THÈSE dirigée par :
M. BERTON Jean-Pierre Professeur émérite, Université François - Rabelais
M. HAURY Jacques Professeur, Agrocampus Ouest, Rennes

RAPPORTEURS :
M. LACHAVANNE Jean-Bernard Professeur, Université de Genève (Suisse)
M. TABACCHI Eric Chargé de recherche CNRS, HDR


JURY :
M. BERTON Jean-Pierre Professeur émérite, Université François Rabelais, Tours
M. DUTARTRE Alain Ingénieur de recherche, Cemagref de Bordeaux
Mme GREULICH Sabine Maître de Conférences, Université François Rabelais, Tours
M. HAURY Jacques Professeur, Agrocampus Ouest, Rennes
M. LACHAVANNE Jean-Bernard Professeur, Université de Genève (Suisse)
M. MAMAN Lucien Docteur, Agence de l’Eau Loire-Bretagne
M. MULLER Serge Professeur, Université de Metz
M. TABACCHI Eric Chargé de recherche CNRS, HDR, Toulouse
1

A Papa.
Remerciements

Au terme de ces années passées sur la Loire moyenne, il m’est agréable de remercier
ici toutes les personnes qui par leur aide, leur soutien ont permis la réalisation de ce travail.
Elles ne seront pas toute nommées ci-dessous mais mes remerciements ne sont pas pour
autant moins grands.
Je tiens tout d’abord à remercier Messieurs Jean-Pierre Berton et Jacques Haury de
m’avoir proposé cette étude sur la Loire et les plantes invasives.
Je remercie très chaleureusement Sabine Greulich pour son aide précieuse, ses
remarques et ses conseils lors de chaque étape de ce travail de longue haleine. Merci de
m’avoir apporté le recul qui me manque souvent.
Je remercie également Catherine Boisneau d’avoir bien voulu partager avec moi ses
connaissances sur les invertébrés et les statistiques. La « bureaucation » a été pour moi très
agréable.
Je tiens à remercier Messieurs Jean-Bernard Lachavanne et Eric Tabacchi d’avoir
accepté de juger mon travail en tant que rapporteurs. Merci à Messieurs Alain Dutartre,
Lucien Maman et Serge Muller d’avoir accepté de faire partie de mon jury de thèse.
Mes remerciements vont aussi aux personnes non citées précédemment composant
mon comité de thèse, Thierry Cornier, Elisabeth Lambert et Françis Olivereau pour leurs
remarques et discussions constructives lors des rendez-vous annuels.
Je remercie aussi les membres du Groupe de travail « plantes envahissantes région
Centre » de m’avoir accueillie et permis de garder un lien entre la recherche et les
gestionnaires.
Un grand merci à Julie Coudreuse pour ses nombreux encouragements, sa bonne
humeur lors du temps passé à mesurer « les plantes dont on ne doit pas prononcer le nom » et
la relecture.
Un merci très chaleureux à Muriel Guernion pour sa bonne humeur sans faille même
dans la vase, à Clélia Carreau pour sa détermination surtout lors des mesures des graines, à
3
èmeMathieu Bonnefond, Lotfi Medhi et Benoît Pin pour l’ambiance au 3 , à David Vincent de
les avoir vus, aux voisins de la rue de la Fuye, à Maman, à Philippe Jugé d’avoir bravé la
neige, les fourmis,…, à Nina, à Fanny, à Kipouick d’avoir mangé les Ludwigia…..
Enfin, je remercie Laurent de m’avoir soutenue et supportée sans relâche au cours de
ces années. Promis, les Ludwigia seront moins « envahissantes » à présent.
4
Résumé
Dans le bassin de la Loire, et plus particulièrement en Loire moyenne, deux espèces de
Jussies (Ludwigia peploides (Kunth) Raven subsp. montevidensis (Spreng.) Raven, L.
grandiflora (Michx.) Greuter & Burdet subsp. hexapetala (Hook. & Arn.) Nesom & Kartesz)
amphiphytes exotiques invasives colonisent principalement les annexes hydrauliques et les
grèves du lit endigué. Cette thèse étudie la biologie (reproduction, implantation,
dissémination, …) de ces deux taxons, leurs impacts sur les communautés végétales et
animales (macroinvertébrés aquatiques) afin de mieux adapter leur gestion.
Les résultats des suivis de terrain et des expérimentations in situ et ex situ démontrent
en particulier : (i) des différences entre les deux espèces concernant leurs traits reproductifs et
leur développement sur les annexes hydrauliques et les grèves, (ii) la possibilité d’un cycle de
reproduction sexuée complet sous le climat ligérien, (iii) un impact nul sur les communautés
végétales d’hydrophytes mais qui semble négatif sur les communautés riveraines étudiées,
(iv) peu de différences entre la diversité et la structuration des communautés d’invertébrés
dans les herbiers de macrophytes autochtones et exotiques.
A partir de ces résultats, nous proposons de mettre en oeuvre un protocole de veille et
de gestion des Jussies dans les deux types d’habitats (annexes hydrauliques et grèves), en
intégrant tout particulièrement la nouvelle donnée de forte probabilité de reproduction sexuée.

Mots-clefs : espèces invasives, Loire moyenne, phénologie, reproduction, compétition, effets
sur les communautés végétales, macroinvertébrés, Ludwigia peploides subsp. montevidensis,
L. grandiflora subsp. hexapetala.
5
Résumé en anglais

In the Loire catchment, and more particularly in the middle reaches of the Loire, two
species of water primrose (Ludwigia peploides (Kunth) Raven subsp. montevidensis (Spreng.)
Raven and L. grandiflora (Michx.) Greuter & Burdet subsp. hexapetala (Hook. & Arn.)
Nesom & Kartesz) are invading exotic amphiphytes. They mainly colonize former channels
and river banks in the embanked floodplain. This thesis studies the biology (reproduction,
establishment, dispersal, etc) of these two taxa, their effects on plant and animal communities
(aquatic macro-invertebrates) in order to optimize their management.
The results of the field surveys as well as in situ and ex situ experimentations show in
particular: (i) differences between the two species concerning their reproduction features and
their development in former channels and on river banks, (ii) the possibility of a complete
sexual reproduction cycle in the climatic conditions of the middle Loire River, (iii) the
absence of effects on hydrophyte communities, but a negative effect on the riparian
communities studied, (iv) few differences between the diversity and the structure of
invertebrate communities in stands of both native macrophytes and exotic ones.
From those results we suggest a monitor and management protocol for water
primroses in the two types of habitats (former channels and river banks) taking into account in
particular the new data on the high probability of sexual reproduction.

Key-words: invasive species, middle Loire River, phenology, reproduction, competition,
effects on vegetal communities, macro invertebrates, Ludwigia peploides subsp.
montevidensis, L. grandiflora subsp. hexapetala.


6
Table des matières

Remerciements ........................................................................................................................... 3
Résumé....................................................................................................................................... 5
Résumé en anglais...................................................................................................................... 6
Table des matières...................................................................................................................... 7
Introduction .......................................................................................................11
Première partie : Contexte général, localisation dans l’hydrosystème Loire
.............................................................................................................................33
1. Les Ludwigia en France, état des connaissances et problèmes liés à leur
expansion............................................................................................................................. 34
1.1 Les Ludwigia introduites et leurs caractères distinctifs ....................................... 34
1.2 Historique de l’invasion et distribution actuelle .................................................. 35
1.3 Ecologie et biologie des Ludwigia introduites en France .................................... 39
1.3.1 Biotopes d’élection....................................................................................... 39
1.3.2 Ecologie........................................................................................................ 40
1.3.3 Cycle annuel de développement................................................................... 41
1.3.4 Mode de propagation et reproduction .......................................................... 42
1.4 Nuisances sur l’environnement ............................................................................ 44
1.5 Nuisances aux activités humaines et coûts de gestion ......................................... 46
2. La Loire moyenne....................................................................................................... 49
2.1 La Loire ................................................................................................................ 49
2.2 Aspects climatiques, hydrologiques et hydrogéologiques de la Loire moyenne . 50
2.2.1 Climat........................................................................................................... 50
2.2.2 Hydrologie.................................................................................................... 52
2.2.3 Hydrogéologie et géomorphologie............................................................... 53
2.3 Les différents écosystèmes de la Loire moyenne endiguée ................................. 54
2.4 La végétation ........................................................................................................ 56
2.4.1 Les communautés végétales du lit endigué .................................................. 57
2.4.2 Les communautés d’intérêt communautaire colonisables par les Ludwigia 61
Deuxième partie : Matériels et méthodes........................................................63
1. Les sites étudiés........................................................................................................... 64
1.1 Les annexes hydrauliques..................................................................................... 65
1.2 Les grèves............................................................................................................. 66
7
2. Etude du développement des Ludwigia spp. ............................................................ 68
2.1 Suivi sur les annexes hydrauliques....................................................................... 68
2.2 Suivi sur les grèves : dépressions limoneuses, basses.......................................... 70
3. Analyse des modes de propagation des Ludwigia.................................................... 71
3.1 Etude de l’implantation et du développement de fragments végétatifs ............... 71
3.2 Analyse de la capacité de reproduction sexuée.................................................... 72
3.2.1 Hydrochorie et viabilité des graines............................................................. 73
3.2.2 Implantation et développement des germinations........................................ 73
4. Relations entre les Ludwigia, le milieu et les communautés végétales................... 75
4.1 Effet des herbiers de Ludwigia peploides sur la physico-chimie de l’eau des
annexes hydrauliques ....................................................................................................... 75
4.2 Etude de l’impact sur les communautés végétales ............................................... 75
4.2.1 Relations entre les communautés végétales et les Ludwigia........................ 75
4.2.2 Compétition entre les Ludwigia et les hydrophytes présentes au sein des
annexes hydrauliques ................................................................................................... 76
5. Relations entre les Ludwigia envahissantes et les invertébrés aquatiques ............ 78
5.1 Les communautés de macroinvertébrés dans des herbiers denses ....................... 79
5.2 Les communautés de macroinvertébrés dans des herbiers à densités modifiées . 79
5.3 Effet de la présence des Ludwigia sur les communautés de macroinvertébrés.... 79
6. Traitements statistiques............................................................................................. 81
Troisième partie : Développement des Ludwigia dans les écosystèmes de
Loire moyenne les plus colonisés .....................................................................84
1. Développement des Ludwigia au sein des annexes hydrauliques........................... 86
1.1 Caractéristiques physiques des annexes hydrauliques ......................................... 86
1.2 Relation entre les caractéristiques physiques et le développement des Ludwigia89
1.3 Phénologie de croissance des Ludwigia............................................................... 90
1.3.1 Développement sans intervention humaine.................................................. 90
1.3.2 Développement perturbé par des arrachages manuels ................................. 94
1.4 Phénologie de reproduction des Ludwigia ........................................................... 96
1.4.1 Développement sans intervention humaine.................................................. 96
1.4.2 Développement perturbé par des arrachages manuels ................................. 97
2. Développement des Ludwigia dans les dépressions limoneuses des grèves (« basses
vaseuses ») ........................................................................................................................... 99
2.1 Caractéristiques physiques ................................................................................... 99
2.2 Relation entre les caractéristiques physiques et le développement des
Ludwigia…..................................................................................................................... 100
8
2.3 Phénologie de croissance des Ludwigia............................................................. 101
2.4 Phénologie de reproduction................................................................................ 103
3. Discussion.................................................................................................................. 105
Quatrième partie : Modes de propagation des Ludwigia invasives............108
1. Multiplication végétative ......................................................................................... 111
2. Capacité de reproduction sexuée ............................................................................ 116
2.1 Viabilité des graines ........................................................................................... 116
2.1.1 Résumé....................................................................................................... 116
2.1.2 Sexual reproduction of two alien invasive Ludwigia (Onagracea) on the
middle Loire River, France ........................................................................................ 117
2.2 Survie et capacité d’implantation des germinations sur deux types de substrat 123
3. Discussion.................................................................................................................. 126
Cinquième partie : Relation entre les Ludwigia, le milieu et les
communautés végétales...................................................................................130
1. Effet des Ludwigia sur les paramètres abiotiques ................................................. 132
2. Effet des Ludwigia sur les communautés végétales ............................................... 136
2.1 Les communautés présentes dans les annexes hydrauliques.............................. 136
2.1.1 Les communautés aquatiques..................................................................... 136
2.1.2 Les communautés en milieu asséchant....................................................... 137
2.2 Effet de la compétition des Ludwigia sur les espèces aquatiques présentes au sein
des annexes hydrauliques............................................................................................... 145
2.3 Les communautés présentes sur les grèves ........................................................ 152
2.3.1 Les communautés présentes sur les zones restant en eau........................... 152
2.3.2 Les communautés présentes sur les zones s’asséchant .............................. 153
3. Discussion.................................................................................................................. 157
3.1 Impact des Ludwigia sur la physico-chimie de l’eau ......................................... 157
3.2 Impact des Ludwigia sur les communautés végétales........................................ 158
3.2.1 En milieu aquatique.................................................................................... 158
3.2.2 En milieu s’asséchant ................................................................................. 159
Sixième partie : Impact des Ludwigia sur les communautés d’invertébrés
aquatiques ........................................................................................................162
1. Les macroinvertébrés d’herbiers de Ludwigia non modifiés ............................... 164
1.1 Résumé............................................................................................................... 164
9
1.2 Comparaison des communautés d’invertébrés présentes au sein des herbiers des
deux Ludwigia................................................................................................................ 164
2. Les macroinvertébrés d’herbiers de densités modifiées ....................................... 179
2.1 Caractéristiques des habitats .............................................................................. 179
2.2 Abondances et mesures de la structure des communautés................................. 181
2.2.1 Abondances ................................................................................................ 181
2.2.2 Composition et structure des communautés............................................... 182
2.2.3 Trait d’histoire de vie ................................................................................. 186
3. Comparaison des communautés de macroinvertébrés d’herbiers natifs et
d’herbiers allochtones ...................................................................................................... 188
3.1 Abondance et structure des communautés ......................................................... 188
3.2 Trait d’histoire de vie ......................................................................................... 190
3.3 Comparaison entre les communautés : Indice de persistance ............................ 192
4. Discussion.................................................................................................................. 195
Septième partie : Discussion générale et conclusion : vers des préconisations
de gestion..........................................................................................................200
1. Réponses aux questions théoriques initiales .......................................................... 201
2. Les mécanismes d’invasion...................................................................................... 212
3. Retombées pour la gestion....................................................................................... 216
4. Perspectives............................................................................................................... 221

Bibliographie.......................................................................................................................... 222
Liste des tableaux ................................................................................................................... 248
Liste des figures ..................................................................................................................... 250
Liste des annexes.................................................................................................................... 256
Annexes.............................................................................................................257



10

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