Modélisation et prédiction des assemblages de phytoplancton à l’aval de la rivière des Perles, en Chine

Les ecosystemes aquatiques sont soumis a des pressions croissantes dues aux changements climatiques et aux activites anthropiques. Les rivieres sont considerees comme la voie la plus importante pour la circulation de l'energie, de la matiere et des organismes. Le phytoplancton constitue le niveau de base de la chaine alimentaire aquatique, et en liaison avec son cycle de vie, il a en plus une reponse rapide a des facteurs environnementaux qui regulent l'activite biologique et la qualite de l'eau. Les phytoplanctons ont ete etudies essentiellement en milieux lentiques tels que les lacs et les reservoirs, mais encore peu d'etudes ont ete menees en ecosystemes lotiques. La riviere des Perles est le plus grand fleuve de plaine de Chine du Sud, mais les etudes pertinentes ont ete interrompues au cours des trois dernieres decennies. Ainsi, dans la presente etude, nous cherchons a mettre en evidence les patrons d'assemblages de phytoplancton de ce grand fleuve, par des approches de modelisation. Premierement, nous faisons la synthese des tendances scientifiques des etudes phytoplanctoniques entre 1991 et 2013 a l'aide d'une analyse bibliometrique. Le nombre de publications annuelles sur les phytoplanctons a montre une croissance rapide au cours des deux dernieres decennies, sa contribution au total des articles scientifiques est toujours restee en dessous de 10%. Dans le cadre du developpement rapide de la recherche scientifique, les publications dependantes (en termes d'ecosystemes multi-aquatiques et des collaborations internationales) montrent une tendance a la hausse. Les variations de mots cles associes a des regions de recherche sont principalement impactees par les zones geographiques adjacentes aux differents pays, qui sont generalement les top-contributeurs. Les tendances des variations des mots-cles relatifs aux methodes de recherche, le contenu de la recherche et des facteurs environnementaux indiquent que les etudes de phytoplancton menees a grande echelle et a long terme sont en significative augmentation, tandis que les etudes traditionnelles et a l'echelle locale sont en decroissance. Deuxiemement, les caracteristiques temporelles des assemblages de phytoplancton ont ete analysees dans la partie avale de la riviere des Perles, grâce a un echantillonnage de series chronologiques quotidien pendant toute l'annee 2009. Les conditions excessives d'elements nutritifs conduisent a une dominance de diatomees dans la communaute de phytoplancton. Alors que les algues vertes contribuent plutot a la diversite specifique. En utilisant la carte d'auto-organisation (SOM), des echantillons de phytoplancton ont ete classes en quatre groupes sur la base de similitudes d'especes. Ces groupes etaient bien differencies par la richesse specifique, la biomasse et les especes indicatrices. En outre, le modele LDA montre que ces groupes peuvent etre facilement predits par des facteurs environnementaux tels que la temperature de l'eau, le debit et la precipitation. Concernant les elements nutritifs, seul le phosphate pourrait avoir un impact sur les assemblages de phytoplancton. Le score global de prediction des assemblages etait de 64,2%. Troisiemement, la distribution spatiale du phytoplancton a ete analysee dans le delta de la riviere de Perle, en s'appuyant sur un echantillonnage saisonnier en 2012. La richesse en teneur d'elements nutritifs et l'excellence des echanges d'eau ont abouti a une communaute de phytoplancton dominee par la diversite des Bacillariophyceae et Chlorophyceae et la biomasse de Bacillariophyceae. Par utilisation des methodes d'ordination NMDS et la classification hierarchique, les echantillons de phytoplancton ont pu etre groupes en 5 clusters. Ces groupes etaient nettement differents, en termes de richesse specifique, de biomasse et des especes indicatrices, mais les differences entre les groupes ne sont significatives que dans la dimension spatiale. Le modele predictif LDA a indique que la repartition spatiale des assemblages de communautes de phytoplancton pourrait facilement etre differenciee par des variables associees a la qualite de l'eau (TP, Si, Do et transparence). Le score global de prediction des assemblages etait de 75%. Enfin, la variabilite morphologique des especes de diatomees predominantes, Aulacoseira granulata (Ehrenberg) Simonsen, a ete etudiee dans la partie avale de la riviere des Perles. On observe une grande coherence entre les parametres morphologiques, en particulier la taille de la cellule. En outre, les angles de phases des ondelettes-croisees illustrent bien que le diametre des cellules est le parametre le plus sensible aux variations de l'environnement et que par la les variations de taille des cellules et des filaments pourraient y etre liees. La temperature de l'eau a des impacts sur les taux d'occurrence des algues et la taille au cours de la periode printemps-hiver. Le cycle de vie des algues pourrait etre affecte par le debit, tout comme la longueur de filament, dans la selection de chaines avec la flottabilite optimale. Les reponses de la taille des algues a des nutriments, en particulier la silicate, l'azote total et le phosphate, ont ete associees avec le debut et a la fin d'un cycle de vie. Ces correlations entre la taille et les nutriments ont ete demontrees a la fois par l'analyse par ondelettes et par la RDA. En outre, les valeurs extremement elevees a la fin de l'annee ont ete expliquees comme le recrutement d'algues au niveau du benthos. Notre presente etude dessine les tendances scientifiques du monde entier dans les etudes de phytoplancton en utilisant l'analyse bibliometrique, en demontrant les tendances temporelles et spatiales des assemblages de phytoplancton en reponse a des environnements dans un grand fleuve tropical en Chine. Nos resultats ont contribues ainsi a la comprehension de la dynamique du phytoplancton dans les ecosystemes d'eau douce, ainsi que dans les grands fleuves du monde entier.