Contamination of aquatic ecosystems is considered as one of the main threats to global freshwater biodiversity. Within the European Water Framework Directive (EU-WFD) a particular attention is dedicated to assess ecological risks of surface water contamination and mitigation of chemical pressures on aquatic ecosystems. In this work, we evaluated ecological risks of surface water contamination for fish populations in four EU-WFD rivers through an integrative approach investigating three Lines of Evidence (chemical contamination, biomarker responses as early warning signals of contamination impacting individuals and ecological analyses as an indicator of fish community disturbances). This work illustrates through 4 case studies the complementary role of biomarkers, chemical and ecological analyses which, used in combination, provide fundamental information to understand impacts of chemical pressures that can affect fish population dynamics. We discuss the limitations of this approach and future improvements needed within the EU-WFD to assess ecological risk of river contamination for fish populations.

Fate and effect of pollutants in rivers: from analysis to modeling

Les écosystèmes lacustres sont de plus en plus soumis à de multiples perturbations maisleur réponse est encore trop rarement considérée de façon globale. En effet, au traversd’un jeu d’interactions complexes, chaque perturbation peut moduler l’intensité del’impact des autres sur les lacs, et de ce fait, leur réponse. Dans ce contexte, ce travaildoctoral est axé sur l’approfondissement de notre compréhension de la réponse des lacs àun contexte de perturbations multiples, sur le long terme. Pour cela, trois grands lacsprofonds (le lac Léman, du Bourget et d’Annecy), soumis à une perturbation régionalesimilaire (i.e., le réchauffement climatique) et à deux perturbations locales (i.e., leschangements dans le statut trophique et dans les pratiques de gestion piscicole)d’intensités différentes, ont été choisis. La réponse de ces lacs à ces changements a étéabordée au travers d’une approche paléolimnologique, basée sur les cladocères. En effet,la capacité de ceux-ci à intégrer les changements temporels dans le réseau trophiquepélagique en réponse aux trois perturbations environnementales en fait un modèle adéquatpour reconstruire les changements à l’échelle de la communauté pélagique. Plusprécisément, nous avons abordé (i) les changements dans les communautés de cladocères,au cours du siècle dernier, en réponse aux trois perturbations environnementales et (ii)l’impact de ces perturbations sur les stratégies de reproduction des Daphnies. Cependant,le manque de connaissance dans les grands lacs profonds sur la représentativité descommunautés sources de cladocères par les assemblages de restes archivés dans lessédiments a tout d’abord conduit à faire un point méthodologique. Ce dernier a abouti à lamise en évidence de différences dans le niveau de représentation de communautés sourcesde cladocères selon le type de restes utilisés. La composition taxonomique et la structureen taille des restes parthénogénétiques (i.e., exosquelettes) reflètent relativement biencelle des communautés sources. Quant aux éphippies (oeufs de dormance), elles serévèlent des indicateurs fiables pour reconstruire les comportements de reproduction.Suite à ces résultats, les reconstructions paléolimnologiques des communautés decladocères montrent que leur trajectoire écologique était contrôlée par des interactionscomplexes entre les trois pertubations différentes, selon les périodes de temps et entre leslacs. De plus, la réponse des communautés de cladocères au climat était différente entreles trois lacs comme une fonction de l’intensité des forçages locaux. Ces observationssuggèrent qu’il est important d’inclure le rôle des perturbations locales dans la prédictionde l’impact futur des changements climatiques sur les lacs. L’impact des perturbationsenvironnementales sur le comportement de reproduction des Daphnies est tel que desévènements d’hybridation interspécifique ont été observés. Cependant, ces évènementsd’hybridation sont issus de sensibilité aux trois perturbations environnementalesdifférentes entre les espèces de Daphnies.