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Thèse : Rôle de la dynamique hydro-sédimentaire et des travaux d’entretien du lit sur le renouvellement des Salicaceae H/F

Mise à jour le 31/08/2011

Description du poste

Dans les rivières à chenaux multiples, l’accélération du processus d’incision du chenal principal se traduit par une évolution accélérée vers un style fluvial à chenal unique et par une forte colonisation
végétale des chenaux secondaires.
À l’instar de la Loire et d’autres cours d’eau européens [Petts et al., 1989 ; Marston et al., 1995 ; Bornette et al., 1996 ; Bravard et al., 1997 ; Piégay et al., 2000 ; Tockner et al., 2000 ; Steiger et al., 2001 ; Allain-Jegou, 2002 ; Guilloy-Froget, 2002 ; Arnaud-Fasseta, 2003], l’incision et la colonisation
du lit des rivières par les végétaux pionniers comme le peuplier noir et certains saules suscite des réactions contrastées (voire contradictoires) selon les éléments pris en considération.
Des points de vue hydraulique, sédimentaire et morphologique, la colonisation suscite des
inquiétudes relatives à l’obstruction de la section d’écoulement et au colmatage sédimentaire des chenaux secondaires [Allain Jegou, 2002, Rodrigues et al., 2006 et 2007]. Ces deux derniers processus concourent à l’exhaussement de la ligne d’eau de crue (inondations). Sur la Loire, des travaux
d’entretien et de restauration du lit sont réalisés dans l’objectif de favoriser l’évacuation des débits de crue et d’enrayer l’incision du chenal principal en réduisant le déficit sédimentaire qui l’affecte, par la
remobilisation des sédiments stockés dans les chenaux secondaires et sur les barres sédimentaires de milieu de chenal.
Des points de vue écologique et génétique, on s’interroge sur la continuité écologique et la
potentialité d’adaptation du peuplier noir (Populus nigra) et des saules de la Salicetea purpurea (S. triandra, S. viminalis et S. purpurea) vis-à-vis de l’évolution morphologique rapide du milieu (déconnexion des annexes hydrauliques, fixation des barres sédimentaires) et de la gestion des peuplements lors des travaux l’entretien/restauration du lit du fleuve. Le peuplier noir fait l’objet d’un programme national de conservation des ressources génétiques depuis 1991 par le Ministère de
l’Agriculture et de la Pêche (responsable national : Marc Villar, Inra). La Loire étant référencée comme site majeur de conservation de l’espèce au niveau français et européen, l’objectif est de trouver un équilibre entre sites de conservation de l’espèce et sites avec d’autres intérêts.
Le lien entre ces deux types de considérations amène à s’interroger sur les processus biologiques d’implantation du peuplier noir et des saules arbustifs sur les substrats nus et
remaniés que constituent les sédiments mis en place lors des épisodes de crues ou remaniés lors des travaux d’entretien ; le remaniement des alluvions étant une condition nécessaire à
l’implantation des ligneux pionniers [Sigafoos, 1964 ; Hupp, 1988 ; Rood et al., 1998 ; Hughes et al., 2000 ; Guilloy-Froget, 2002 ; Villar et al., 2004]. Du fait de la dynamique importante des sédiments qui le composent et du « fort » potentiel de renouvellement des communautés pionnières (comparé aux autres fleuves européens), le lit de la Loire constitue un laboratoire parfaitement adapté à l’analyse d’un tel sujet.

Les travaux scientifiques concernant l’implantation des communautés pionnières au sein des lits alluviaux se sont le plus souvent intéressés 1) aux conditions de germination et de survie des semis à la
suite des étiages et des crues postérieurs à l’établissement des populations (Rood et al., 1998) et 2) à l’influence de la régulation des débits sur le renouvellement des communautés ligneuses pionnières (Carter-Johnson et al., 1995 ; Rood et al., 1999 ; Hughes et al., 2000). Ces investigations écologiques,
s’attachent plus à la description des peuplements en place et du substrat (Guilloy-Froget, 2002) ou au contrôle exercé par le rabattement de la nappe (Hughes et al, 2000) qu’aux modifications morphologiques survenant lors des crues et permettant la germination des graines ou le rejet de certains individus (Combroux et al., 2001). Elles n’apportent que peu d’éléments relatifs au rôle de la dynamique sédimentaire sur la dynamique écologique et le renouvellement des peuplements
ligneux pionniers qui colonisent le fond des chenaux déconnectés et les marges du chenal principal.
L’étude des conditions d’installation des semis (en termes de sédiments disponibles et de vitesse de rabattement de la nappe) et du pourcentage de survie après crue a été réalisée sur plusieurs systèmes fluviatiles. En revanche, peu d’investigations semblent s’être attachées à la quantification –
pendant les évènements de crue- des stress hydrauliques et sédimentaires susceptibles d’être endurés par les très jeunes ligneux et à l’influence de ces stress sur l’évolution des peuplements dans leurs premiers stades. Par exemple, les modalités selon lesquelles les jeunes communautés d’une année n résistent aux crues hivernales pour être encore présents l’année n+1 demeurent inconnues. Quels sont les rôles joués par le système racinaire (croissance et architecture), l’effet de
bordure, l’effet du groupe sur la stabilité de ce dernier (rugosité) ? Quelle sont les influences des étiages qui suivent la germination et des crues hivernales sur les processus érosion-dépôt qui influenceront par retour les communautés végétales ligneuses pionnières ? Existe-t-il des stratégies
écologiques différentes selon espèces des saules et le peuplier noir ?
D’un point de vue appliqué, force est de constater le manque de retour d’expérience lié aux opérations de dévégétalisation menées actuellement sur le corridor ligérien. Les rares éléments disponibles sur certains sites affectés par des travaux de dévégétalisation/scarification attestent 1) la
rapidité de la recolonisation du milieu par les espèces ligneuses pionnières après travaux, 2) l’implantation des sujets à des localisations identiques (ce qui implique soit des techniques inappropriées – les souches n’étant pas arrachées- soit que les sédiments de la charge de fond ont une tendance à se stocker préférentiellement dans certains secteurs et que les semis s’y installent
rapidement après intervention), 3) une forte influence des végétaux âgés d’environ 7 ans sur les flux liquides et solides (Rodrigues et Gautier, 2007 ; Rodrigues et al., 2007). Les résultats évoqués ici sousentendent que les travaux d’entretien du lit du fleuve, peuvent, dans certains cas, avoir un effet opposé
à celui attendu et favoriser l’implantation des communautés pionnières ; ceci a été démontré par Combroux et al., 2002, sur l’Ain pour les communautés herbacées. L’efficacité et le coût de ces opérations sur les hydrosystèmes fluviaux soulignent la nécessité d’acquérir des éléments de réflexion
sur le fonctionnement hydro-sédimentaire de la Loire. Ce travail de thèse apporterait des éléments de réponse tangibles aux questions pratiques des services gestionnaires et aux expérimentations non exploitées lors de l’étude des sites de référence Loire moyenne (e.g. site d’Oudon, basse Loire).

L’approche retenue se compose de deux volets. Le premier concerne l’acquisition de mesures insitu et passe par l’instrumentation de secteurs permettant de contraindre l’ensemble des paramètres environnementaux influençant la mise en place et la survie des communautés ligneuses pionnières dans leur premier stade.
La seconde approche concerne l’analyse ex-situ, envisageable pour certains volets du suivi biologique (croissance racinaire, architecture) sera rendue possible grâce aux installations expérimentales de l’INRA et de la pépinière Forestière de l’Etat de Guémené Penfao (Loire-Atlantique).

Profil recherché

Le(a) candidat(e) devra être titulaire d’un Master 2 dans le domaine des géosciences, de la
géographie physique, de l’écologie végétale, de l’hydraulique ou de l’environnement.
Une expérience et un attrait certain pour l’expérimentation de terrain sont nécessaires.

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