Tipping points in fish pond systems : relationships between water quality and biodiversity

Autor: Vanacker, Marie
Přispěvatelé: Ecosystèmes et Ressources Aquatiques, ISARA-Lyon, AgroParisTech, Alexander Wezel, Joël Robin
Jazyk: francouzština
Rok vydání: 2016
Předmět:
Zdroj: Biodiversité et Ecologie. AgroParisTech, 2016. Français
Popis: Fish ponds are often enriched in nutrients in order to optimize the global productivity of ponds and increase fish biomass. High levels of nutrients in fish ponds due to fish farming may cause significant eutrophication leading to a loss in pond biodiversity and to phytoplankton dominance. This shift may be characterized by a critical threshold, a tipping point, where a significant change of species richness and/or abundance occurs for some taxonomic groups. Tipping points were studied in fish ponds in the Dombes and in the Forez areas, France. (1) Firstly, tipping points were analyzed in different taxonomic groups with three different statistical methods using five different diversity indices in order to evaluate best choices in the determination of tipping points. (2) Secondly, the multi-annual changes of tipping points in relation to nutrient loads, aquatic plants, and yearly variations in weather conditions were evaluated. (3)Then, tipping points of dragonfly richness were evaluated in relation to eutrophication gradients, aquatic plant richness and coverage, and fish production. (4) Finally, the effects of the different fish pond management practices such as fertilization, supplementary feeding, liming, and a dry year without water was evaluated on fish production, species richness of aquatic plants, and eutrophication. Our results showed that there is an important variation in tipping points following the statistical methods and the diversity indices used. In all taxonomic groups, aquatic plants were the most impacted by the eutrophication in fish ponds systems. The tipping points showed a significant decrease of aquatic plant species richness and cover, linked to nutrient concentrations which drive the competition between phytoplankton and aquatic plants. Therefore, the main valuable tipping points are linked to the switch from aquatic plant dominance to phytoplankton dominance. However, tipping points could vary significantly between years, mainly due to weather conditions in spring. In addition, dragonfly species richness and abundance showed to be negatively influenced by higher degrees of eutrophication. Tipping points were shown to be very important for the fish pond managers in order to keep an equilibrium state and thus provide fewer inputs as possible. A dry disturbance the most efficient practice to obtain a high performance of the fish production system: high fish production, high aquatic plant richness and low phytoplankton biomass. To reach a good ecological state, a good option seems to drain the fish ponds for once every four to five years. Consequently, it is therefore possible to predict with tipping points, when the equilibrium state of the pond will switch to phytoplankton dominance. Tipping points were thereby determined in order to maintain high aquatic plants richness and cover to preserve high biodiversity in fish ponds and high fish production.; Les étangs piscicoles sont des milieux souvent enrichis en nutriments dans le but d’accroître la productivité global du système afin d’augmenter la biomasse de poisson. De fortes concentrations en nutriments peuvent entraîner une eutrophisation de l’étang conduisant à une perte de la biodiversité de l’étang et à une dominance du phytoplancton. Ce changement peut être caractérisé par un seuil critique, appelé point de basculement, où un changement significatif de la richesse en espèces et/ou de l’abondance survient dans plusieurs groupes taxonomiques. Les points de basculement ont été déterminés dans les étangs de la Dombes et du Forez. (1) Dans un premier temps, les points de basculement ont été déterminés dans différent groupes taxonomiques grâce à trois méthodes statistiques différentes en utilisant cinq indices de diversité, ceci afin d’évaluer les meilleures méthodes d’analyses. (2) Dans un deuxième temps, les changements pluriannuels des points de basculement ont été évalués en relation avec les concentrations en nutriments, les plantes aquatiques et les conditions météorologiques. (3). Par la suite, les points de basculements chez les Odonates ont été déterminés en relation avec des gradients d’eutrophisation du système, la richesse des plantes aquatiques et le recouvrement végétal, et la production piscicole. (4) Pour finir, le rôle des différentes pratiques piscicoles dans les étangs comme la fertilisation, l’addition de nourriture artificielle, le chaulage, et la mise en assec des étangs, a été étudié en relation avec la production piscicole, la diversité en espèces des plantes aquatiques, et l’eutrophisation du système. Nos résultats ont montré une importante variation des points de basculement suivant les différentes méthodes statistiques et les indices de diversité utilisés. Pour tous les groupes taxonomiques, les plantes aquatiques se sont révélées être les plus influencées par l’eutrophisation dans les étangs piscicoles. Les points de basculement ont montré une importante diminution de la diversité en espèces des plantes aquatiques et du recouvrement végétal, liés aux concentrations en nutriments qui dirige la compétition entre les producteurs primaires, à savoir le phytoplancton et les plantes aquatiques. Les points de basculement sont donc liés directement aux deux équilibres stables de dominance des plantes aquatiques ou du phytoplancton. Toutefois, les points de basculements peuvent varier significativement suivant les années, principalement due aux conditions météorologiques qui surviennent au printemps. De plus, la diversité en espèces et l’abondance des Odonates ont montré être négativement influencés par une trop forte eutrophisation du système. Les points de basculement sont très importants pour les gestionnaires des étangs qui pourront ainsi gérer leurs étangs de manière à garder un milieu équilibré et ainsi apporter le moins d’intrants possibles. Nos résultats ont ainsi montré qu’une mise en assec est la pratique permettant d’optimiser au mieux le système : productivité piscicole élevée, richesse des plantes aquatiques élevée et faible concentration de chlorophylle α. Ainsi, pour atteindre un bon état écologique de l’étang, une mise en assec des étangs doit s’effectuer toutes les quatre à cinq ans. Par conséquent, il est ainsi possible de prédire grâce aux points de basculement, le moment où l’état d’équilibre de l’étang va basculer vers une dominance phytoplanctonique. Des points de basculement ont ainsi été déterminés dans le but de maintenir une forte diversité de plantes aquatiques et un fort recouvrement végétal, pour préserver une forte biodiversité des étangs et une bonne productivité piscicole.
Databáze: OpenAIRE
Externí odkaz: