# Étude comparative de la composition en macro-invertébrés d'un étang naturel et d'une mare artificielle dans la seine saint Dennis

Hicham Khattabi, Antoine Chaumeil

<figure><img src="image_1.png" /></figure>

## To cite this version:

Hicham Khattabi, Antoine Chaumeil. Étude comparative de la composition en macro-invertébrés d'un étang naturel et d'une mare artificielle dans la seine saint Dennis. 2024. hal-04624833

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Preprint submitted on 25 Jun 2024

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Étude comparative de la composition en macro-invertébrés d'un étang naturel et d'une mare artificielle dans la seine saint Dennis

Hicham KHATTABI<fnref n="1" />, Antoine Chaumeil<fnref n="2" />

<footnote n="1">¹ Collège Saint Exupéry, 44 avenue des graviers, 93160 Noisy Le Grand</footnote>

<footnote n="2">² Cap nature Département 93</footnote>

<footnote>* auteur de correspondance</footnote>
**Résumé** - Dans le cadre de la sensibilisation des élèves aux problèmes écologiques et dans le cadre d'une démarche éducative on a réalisé une étude comparative des macro-invertébrés présents dans deux retenues, une mare artificielle au sein de notre collège et un étang naturel à coté de notre établissement. Plusieurs gabions ont été installés dans les deux retenues d'eau afin de calculer l'indice biologique global (IBGN). Cet indice nous a permis de fournir une estimation de la biodiversité au sein des deux écosystèmes. Les résultats de l'étude ont montré que l'étang d'Emerainville présentant un IBGN élevé avec une biodiversité supérieure à celle de notre mare artificielle vraisemblablement liée à la baisse de la température et à la faible profondeur de notre mare. Les élèves ont également constaté que certaines espèces étaient de bons indicateurs de la santé d'un écosystème aquatique, car leurs présences ou leur absence étaient étroitement liée aux paramètres physico-chimiques du milieu.

**Mots-clés** : Gabion, IBGN, Macro-invertébrés, Dioxygène, température.

**Abstract**

As part of the students awareness of ecological problems and as part of an educational approach, we carried out a comparative study of the macro-invertebrates present in two reservoirs, an artificial pond within our school and a natural pond next to our school. Several gabions were installed in the two reservoirs in order to calculate the overall biological index (GBI). This index allowed us to provide an estimate of biodiversity within the regions.

The results of the study showed that the Emerainville pond with a high IBGN with a higher biodiversity than that of our artificial pond is probably related to the drop in temperature and the shallow depth of our pond. The students also found that certain species were good indicators of the health of an aquatic ecosystem, as their presence or absence was closely related to the physicochemical parameters of the environment.

**Key-words:** Gabion, IBGN, Macroinvertebrates, Dioxygen, temperature.
# I. Introduction

L'eau est certainement l'une des ressources naturelles les plus importantes sur Terre. Sa qualité et sa quantité déterminent la survie et la santé de tous les organismes vivants, y compris l'humanité. Cette qualité et cette quantité résultent toutes deux d'une série de processus physiques et écologiques qui sont de plus en plus compromis par diverses pressions anthropiques (Vörösmarty et al., 2010). Les étendues d'eau occupent une position critique car ils sont sujets à d'énormes détériorations en raison de leur lien géographique étroit avec la terre et les activités humaines (Lowe et Likens, 2005). Plusieurs indicateurs biotiques et abiotiques sont utilisés pour évaluer et surveiller la qualité d'un écosystème aquatique. Dans cette étude on a choisi de travailler sur les macro-invertébrés qui ont été reconnus comme des indicateurs appropriés de la santé globale des écosystèmes (Nguyen et al., 2017). De plus, les macro-invertébrés sont aussi le maillon central de la chaîne alimentaire dans les écosystèmes aquatiques, jouant un rôle central dans le flux d'énergie et le cycle des matériaux (Li et al., 2015). Ils représentent un groupe extrêmement diversifié d'animaux aquatiques, avec plusieurs avantages en tant que bio-indicateurs.

L'objectif de cette étude était : (1) familiariser les élèves aux macro-invertébrés, (2) d'évaluer la qualité de l'eau de la mare du collège et celle de l'étang d'Emerainville, à l'aide d'indices biotiques basés sur les macro-invertébrés (IBGN) ; (3) d'analyser la composition et la distribution des assemblages de macro-invertébrés dans les deux étendues d'eau en fonction de quelques paramètres physico-chimiques.
## II. MATERIELS ET METHODES

### II. 1. SITES ETUDIES

<table><caption>Tableau 1 : Caractéristiques des deux sites étudiés</caption><thead><tr><th></th><th>SURFACE</th><th>PROFONDEUR</th><th>POISSONS</th><th>OISEAUX</th><th>VEGETATION</th><th>FOND</th><th>COORDONNES GEOGRAPHIQUES</th></tr></thead><tbody><tr><td>Lac d'Emerainville</td><td>1,14 HA</td><td>1.50</td><td>OUI</td><td>OUI</td><td>IMMERGEE ET SUR LES BERGES</td><td>VASEUX ET FAIBLEMENT PIERREUX</td><td>48°49'46.7"N 2°35'32.6"E</td></tr><tr><td>Mare de St Exupéry</td><td>2M2</td><td>0,80</td><td>OUI</td><td>NON</td><td>ABSENCE</td><td>FOND PLASTIQUE PRESENCE DE PALIERS DE HAUTEUR</td><td>48°49'31.6"N 2°35'01.5"E</td></tr></tbody></table>

<figure><img src="image_2.png" /><figcaption>Figure 1 : Situation géographique des sites étudiés</figcaption></figure>
## II. 2. ECHANTILLONNAGE ET ANALYSES

### II. 2. 1. Gabionnage

Le 9 novembre 2023, 2 gabions sont déposés dans la mare et 2 gabions déposés dans le lac.
Les 4 gabions sont relevés le 30 novembre 2023.
Les 4 gabions observent un temps identique d'immersion de 21 jours.

* **Composition des gabions :**

- Pierres de remblais trouvées aux abords des différents sites

- 10mètres de corde sisal

* **DIMENSIONS DES GABIONS**

- 21x29,5cm sur 5 cm de largeur (homogène pour les 4 gabions)

### II. 2. 2. ECHANTILLONNAGE

Dans le lac, deux gabions sont immergés à deux endroits distincts, soient
GABETANG1(gabion 1) et GABETANG 2 (gabion 2).

- Ils sont attachés à une ficelle et immergés par projection

- Les gabions sont immergés à 1m00 à une profondeur comprise entre 1m et 1m50

- la ficelle de relevage est fixé à un support solide de la berge (tronc d'arbre)

- Emplacement des gabions

GABLAC1 : 48°49'48.2"N 2°35'34.4"E

GABLAC2 : 48°49'48.3"N 2°35'33.0"E

Dans la mare, deux gabions sont immergés à deux endroits distincts soit GABMAR1 et BAGMAR2.

- Les gabions sont attachés à une ficelle puis immergés par dépose

- Les gabions sont immergé à 50 cm de profondeur

- la ficelle de relevage est fixe à un support solide au sol (pompe)

- emplacement des gabions

Dimension de la mare ne permet pas d'obtenir deux points GPS distinct,
l'emplacement de GABMAR1 et GABMAR2 est : 48°49'31.6"N 2°35'01.5"E.

Lors de leurs relevages, des gabions sont relevés et conditionné dans une bassine dès qu'ils
quittent l'eau. Un sceau d'eau au milieu afin de rincer l'échantillon dans la bassine puis pour
fonctionner les échantillons lors de l'analyse de l'échantillon.
## II. 2. 3. CONDITIONNEMENT ET IDENTIFICATION

Le conditionnement des échantillons biologique de GABETANG1 GABETANG2 GABMAR1 et GABMAR2 ainsi que l'identification des espèces observées s'est faite lors d'une temps pédagogique dédié à l'aide d'une clef d'identification des invertébrés d'eau douce adaptée.

### II. 2. 4. Mesures physico-chimiques

4 jeux de mesure sont effectués le Jeudi 30 novembre 2023. Les indicateurs contextuels d'échantillonnage sont : l'exposition, les végétaux présents ainsi que la météo (l'acquisition des indication contextuels sont réalisé de manière qualitative par les expérimentateurs).

L'acquisition des jeux de mesure sont effectué via l'utilisation de la sonde PCE-PHD1 préalablement étalonnée et dans les conditions d'utilisation normales. A 11h30, 2 jeux de données de mesure physico-chimiques sont réalisés dans l'étang, le premier jeu est nommé ETANG1, le second ETANG2 (ETANG1 est réalisé à l'endroit exact d'immersion de GABETANG1 et l'ETANG2 est réalisé à l'endroit exact d'immersion de GABETANG2).

À 14h, un jeu de mesure est effectué dans la mare grâce à l'appareil d'échantillonnage « PSE-PHD1 ». Le jeu est nommé MAR (MAR est réalisé à l'endroit médian d'immersion de GABMAR1 et GABMAR2).

## III. RESULTATS

### III. 1. TEMPERATURE

Les valeurs des températures de l'eau de l'étang observées varient entre 6 °C et 7,4 °C, alors que dans la mare du collège on enregistre des températures un peu plus élevées que celles de l'étang (entre 10 et 11°C).
### III. 2. pH

Les valeurs de pH enregistrées au niveau de l'étang varient entre 6,4 à 7,2. Le pH de l'étang est légèrement acide. Toutefois, les valeurs de pH les plus élevées ont été relevées au niveau des zones ombragées. Au niveau de la petite mare au collège, les valeurs de pH enregistrées varient entre 7,4 et 7,6.

### III. 3. CONDUCTIVITE

L'évolution spatiale de ce paramètre dans l'étang, montre des fluctuations de 400 à 500 µS selon la présence ou pas de végétation. Cependant au niveau de la mare du collège on enregistre des conductivités très faible entre 150 et 200 µS.

### III. 4. OXYGENE DISSOUS

Les valeurs de l'oxygène dissous varient d'un point à un autre. Les teneurs enregistrées dans l'étang fluctuent entre 11 et 13 mg. l⁻¹. L'oxygénation la plus importante enregistrée dans l'étang était de 14 mg. l⁻¹ au niveau de la zone ombragée. Il semble que les teneurs en dioxygène dissous dans l'eau de la mare sont largement plus élevées (17mg. l⁻¹) que celles enregistrées dans l'étang.

<table><caption>Tableau 2 : Paramètres physicochimiques dans les deux sites étudiés</caption><thead><tr><td></td><td>Température (°C)</td><td>pH</td><td>Oxygène dissous (mg. l⁻¹)</td><td>Conductivité (µS)</td></tr></thead><tbody><tr><td>Marre 1</td><td>11.2</td><td>7.4</td><td>15</td><td>217</td></tr><tr><td>Marre 2</td><td>11</td><td>7.3</td><td>15.5</td><td>218</td></tr><tr><td>Etang 1</td><td>6.4</td><td>7.86</td><td>11.8</td><td>470</td></tr><tr><td>Etang 2</td><td>7.1</td><td>6.09</td><td>14</td><td>542</td></tr></tbody></table>
### III. 5. MACRO-INVERTEBRES

L'analyse des échantillons piégés dans les gabions récoltés montre la présence de plusieurs espèces différentes dans l'étang par rapport aux gabions installés dans la mare du collège (Tabl. 2). Cette biodiversité spécifique dans l'étang s'accompagne aussi par de faibles densités. Cette faible abondance en macro-invertébrés se manifeste par un IBGN très faible dans la mare du collège (Tabl. 2).

<table><caption>Tableau 3 : Répartition des espèces observées et valeurs d'IBGN dans les deux stations</caption><thead><tr><th></th><th>Espèces présentes</th><th>Seuil d'abondance</th><th>IBGN</th><th>Qualité de l'eau</th><th>Biodiversité spécifique</th></tr></thead><tbody><tr><td rowspan="6">GABETANG1</td><td>Calopteryx sp</td><td>N&lt;10</td><td rowspan="6">3/20</td><td rowspan="6">Mauvaise</td><td rowspan="6">N=6</td></tr><tr><td>Tubifex tubifex</td><td>N&lt;10</td></tr><tr><td>Sialis sp</td><td>N&lt;10</td></tr><tr><td>Hydraena sp</td><td>N&lt;10</td></tr><tr><td>Chironomus sp</td><td>N&gt;10</td></tr><tr><td>Asellus aquaticus</td><td>N&gt;10</td></tr><tr><td rowspan="10">GABETANG1</td><td>Calopteryx sp</td><td>N&lt;10</td><td rowspan="10">4/20</td><td rowspan="10">Mauvaise</td><td rowspan="10">N=8</td></tr><tr><td>Tubifex tubifex</td><td>N&lt;10</td></tr><tr><td>Sialis sp</td><td>N&lt;10</td></tr><tr><td>Astaccus astaccus</td><td>N&lt;10</td></tr><tr><td>Chironomus sp</td><td>N&gt;10</td></tr><tr><td>Asellus aquaticus</td><td>N&gt;10</td></tr><tr><td>Planorbis planordbis</td><td>N&gt;10</td></tr><tr><td>Lymnaea sp</td><td>N&gt;10</td></tr><tr><td>Calopteryx sp</td><td>N&lt;10</td><td rowspan="3">1/20</td><td rowspan="3">Mauvaise</td><td rowspan="3">N=3</td></tr><tr><td>Chironomus sp</td><td>N&lt;10</td></tr><tr><td>Asellus aquaticus</td><td>N&lt;10</td></tr><tr><td rowspan="3">ETANG 1</td><td rowspan="3">Aucune espèces présente</td><td>N&lt;10</td><td rowspan="3">020</td><td rowspan="3">Mauvaise</td><td rowspan="3">N=0</td></tr><tr><td>N&lt;10</td></tr><tr><td>N&lt;10</td></tr></tbody></table>
#### IV. DISCUSSION

L'étude comparative de la composition en invertébrés entre une mare artificielle et un étang naturel montre une différence marquante en terme de biodiversité avec une faible richesse spécifique dans le petit bassin artificiel, en raison de sa faible profondeur et de la rareté des niches écologiques (CAZAUBON, 1988, CAZAUBON, 1989 ; CAZAUBON et LOUDIKI, 1986). Cette richesse spécifique dans l'étang est vraisemblablement liée aussi à un ralentissement du courant, à un envasement plus important et à une végétation supérieure très abondante (CAZAUBON, 1988 ; WENKLER, 1992). De plus, cette petite variabilité de la nature du peuplement des invertébrés observée dans notre mare du collège peut être liée à la qualité générale du substrat (LAFONT, 1984 ; LAFONT et JUGET, 1985) qui se présente sous forme d'un lit vaseux. L'étude spécifique dans la petite mare artificielle, montre une présence limitée en espèces avec surtout des larves de Calopteryx sp. en raison de la présence de matière végétale en décomposition et de débris organiques présents dans l'eau de la mare (Conrad, 1999). En effet, leurs présences plus importantes dans l'étang est vraisemblablement associée à leur régime alimentaire en se nourrissent principalement de petits animaux aquatiques tels que les insectes, les vers et les petits crustacés (Hu et al. 2017).

De plus, des Chaopteryx on enregistre la présence des larves d'Asellus connues par leur préférence aux débris végétaux et se nourrissent généralement d'algues, de débris végétaux et de matière organique en décomposition dans leur habitat aquatique (Wim and al. 2024). Cette présence d'Asellus dans notre mare nous renseigne aussi sur une possible pollution organique avec une mauvaise qualité de l'eau (Ian, 1993). En effet, la faible présence de ces Asellidae dans notre étang me semble aussi être liée à leur régime alimentaire typiquement phytophage, se nourrissant des parties mortes des hydrophytes et hélophytes absentes dans notre écosystème, mais aussi des parties caduques des végétaux aériens rivulaires. (Guy and
MAGNIEZ, 2009). De ce fait, les populations d'Aselles épigés prolifèrent dans les biotopes richement pourvus de végétation et aux saisons où cette nourriture abonde (ceintures de végétation de toutes les collections d'eau) ce qui explique leur faible présence dans notre mare. Pourtant au niveau de la mare on enregistre presque des teneurs en dioxygènes, de température et de conductivité similaires que celles mesurées dans l'étang, de ce fait, en étant loin de toute activité anthropique et afin de prouver une possible pollution organique de notre mare, il faut élargir les analyses chimiques avec des mesures de DBO et DCO.
V. CONCLUSION

L'étude comparative de la composition en invertébrés entre la mare artificielle et l'étang naturel nous a permis de mettre en lumière les différences significatives en termes de biodiversité entre ces deux milieux. En effet, la faible richesse spécifique observée dans la mare artificielle est principalement attribuée à sa faible profondeur et à la rareté des niches écologiques, qui limitent le développement d'une diversité spécifique. En revanche, l'étang naturel offre un environnement plus propice à la présence d'une variété d'espèces, grâce à sa profondeur et à la diversité des habitats qu'il propose.

De plus, il semble que la présence limitée en espèces dans la mare du collège pourrait également être liée à une éventuelle pollution organique, suggérée par la décomposition de la matière organique présente dans l'eau. Afin de confirmer cette hypothèse, des analyses chimiques supplémentaires, comme la mesure de la Demande Biochimique en Oxygène (DBO) et de la Demande Chimique en Oxygène (DCO), pourraient être réalisées.

Par ailleurs, la présence d'espèces spécifiques d'invertébrés dans chaque milieu indique une relation étroite entre la qualité de l'habitat et la diversité des populations d'invertébrés. Il est donc primordial de prendre en considération ces facteurs environnementaux pour préserver la biodiversité aquatique et maintenir l'équilibre des écosystèmes aquatiques. En adoptant des mesures de protection de l'environnement et de gestion durable des habitats aquatiques, il est possible de garantir la pérennité des écosystèmes aquatiques et de favoriser le maintien de la biodiversité.
Remerciements

Les auteurs remercient Mme BONNEFONT du département 93 qui nous a donné
plusieurs renseignements, M. AFONSO et M. SAPHORE pour leurs collaboration (adapté les
emplois du temps des élèves concernés...) et bien sûr les vrais acteurs de ce projet les éco-
délégués du collège St Exupéry de Noisy-Le-Grand pour leurs contributions à l'élaboration
de cette étude.
## Liste des tableaux

Tableau 1 : Caractéristiques des deux sites étudiés

Tableau 2 : Paramètres physicochimiques dans les deux sites étudiés

Tableau 3 : Répartition des espèces observées et valeurs d'IBGN dans les deux stations

## Liste des figures

Figure 1 : Situation géographique des sites étudiés
BIBLIOGRAPHIE

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