Changement climatique et perturbations locales dans trois grands lacs alpins au cours du dernier siècle : ce qu'enseignent les diatomées et les rotifères

During the XXth century, lacustrine ecosystems have undergone deep changes due to increased human activities on lakes and their watershed. Although significant restoration efforts have been undertaken since the 1980's, their efficiency can be limited. For instance, although phosphorous concentrations of Lake Geneva have been cut by 10 in the last 30 years (for a total cost of four billlions euros), the algal biomass and the primary production remain as high as during the eutrophication maximum, even if water transparency increased. So, the counter-intuitive response of lakes to restoration measures emphasizes that although phosphorous concentration is a major driver of phytoplankton, there is a need to consider the interaction with other environmental drivers, such as climate or top-down controls. Another fence however to the understanding of lake recent response to restoration measures is the lack of long-term monitoring data.The objective of this Ph-D work is to investigate how three human perturbations, i.e. changes in nutrient concentrations, fisheries management practices and climate change, can explain the response of the planktonic communities of three peri-alpine lakes (Lakes Geneva, Annecy and Bourget), using a high-resolution paleolimnological approach conducted on recent time periods. More specifically, the objectives of this PhD are three-fold:(i) To perform the methodological development of the use of rotifer egg banks archived in sediment for paleolimnological reconstructions(ii) To perform methodological development of paleolimnolgical reconstruction of diatom sesaon variability(iii) To delineate ecological responses of diatom and rotifer communities facing anthropogenic perturbations over the last century(iv) To scale the impact of local versus global perturbations over these ecological trajectoriesLa lutte contre l'eutrophisation des grands lacs péri-alpins a permis une réduction des concentrations internes en phosphore, pour des réponses écologiques parfois mitigées. Dans le Léman, les concentrations en P ont été divisées par dix en trente ans pourtant la biomasse algale et la production primaire restent aussi élevées qu'au maximum de l'eutrophisation, malgré une augmentation de la transparence des eaux. Donc, bien que la concentration en phosphore soit une variable de forçage majeure des communautés planctoniques, il apparait nécessaire de considérer le rôle d'autres variables de forçage qui interagissent avec la concentration interne en nutriments pour comprendre les réponses écologiques des lacs aux mesures de reoligotrophisation. Les communautés planctoniques peuvent être impactées par les pratiques de la gestion appliquées d'autres compartiments du réseau trophique tels que les populations piscicoles. A l'effet de ces facteurs locaux s'ajoutent à l'impact du réchauffement climatique, un phénomène planétaire participant au changement global qui se manifeste à partir du début des années 1980, et dont l'impact est de mieux en mieux mis en évidence dans les lacs.Peu de lacs ayant fait ou font l'objet de suivis de routine, l'observation des effets de ces divers forçages anthropiques et la compréhension de leurs interactions se heurtent au faible nombre de base de données disponibles. En outre les données collectées ne permettent pas de remonter assez loin dans le temps pour couvrir entièrement la période au cours de laquelle les perturbations anthropiques se sont accrues. Elles ne permettent pas non plus d'étudier les conditions environnementales précédant cette période. La paléolimnologie à haute résolution (échelle annuelle et saisonnière) appliqué aux périodes récentes (dernier siècle) est une démarche alternative proposée pour palier cette absence de données instrumentales.Ce travail de thèse vise à comprendre comment les modifications des concentrations en nutriments, la gestion piscicole d'une espèce zooplantonophage, le corégone, et le changement climatique contribuent à modifier la structure et la diversité des communautés planctoniques de diatomées et de rotifères des grands lacs péri-alpins français depuis la fin du XIXe siècle.Les communautés planctoniques choisies ont chacune un fort potentiel bio-indicateur et une très grande importance dans la structure et le fonctionnement des écosystèmes lacustres. Les trois perturbations majeures et simultanées survenant lors de la période d'étude se présentent avec des intensités différentes dans les trois lacs. L'évolution temporelle de certains paramètres physico-chimiques au sein de ces lacs est déjà en partie connue grâce à un suivi de limnologie mis en place depuis plusieurs dizaines d'années.Les acquis de la thèse sont de divers natures. (i) développement méthodologique concernant la reconstruction paléolimnologique des communautés de rotifères à partir des banques d'œufs archivées dans les sédiments, (ii) reconstruction des les réponses écologiques des compartiments diatomiques et rotifèriens au cours du dernier siècle, (iii) de comparer ces trajectoires entre lacs afin de discriminer les réponses à des perturbations locales, de celles à des perturbations plus globales et (iv) d'améliorer notre compréhension des interactions entres toutes ces perturbations