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INFOS SAINT-LAURENT

Ressources biologiques

Impacts des fluctuations des niveaux d’eau sur les plantes aquatiques

Les milieux riverains du fleuve Saint-Laurent comptent de vastes communautés de plantes riveraines et aquatiques dont les caractéristiques sont liées à celles de leur milieu. La hauteur de l’eau est un élément fondamental déterminant la localisation, la biomasse et la production annuelle des plantes riveraines. En effet, celles-ci sont influencées par la hauteur moyenne de l’eau de la saison en cours ainsi que par les conditions de niveau d’eau de l’année précédente.

Diversité des habitats riverains

Photo : Diversité des habitats riverains, Christiane Hudon, Centre Saint-Laurent

En plus d’être soumises à des conditions hydrologiques variables allant de l’inondation périodique à l’immersion constante, les plantes riveraines tolèrent des conditions physiques changeantes telles que le vent, la luminosité, la turbidité, la température et les vagues. En outre, elles subissent des pressions anthropiques comme les modifications des rives et du lit du fleuve, le contrôles des embâcles, la régularisation du niveau d’eau, l’introduction d’espèces, les apports en contaminants, etc. Ces conditions, qui varient au fil du temps, influencent la colonisation de certaines zones ainsi que la succession et la diversité des végétaux le long du rivage.

Illustration : Immersion des plantes aquatiques


Les variations des niveaux d’eau et la durée de l’immersion influencent
les communautés de plantes aquatiques, leur diversité et leur productivité.


C’est dans la perspective des changements climatiques que des scientifiques du Centre Saint-Laurent étudient les effets des fluctuations des niveaux d’eau du Saint-Laurent sur la composition et la productivité des communautés végétales.

Des changements causés par les pressions anthropiques cumulées

En comparaison des communautés de plantes décrites dans les années 1940 et 1950, on observe que l’assèchement du rivage a provoqué une diminution importante de peuplements typiques dominés autrefois par Calamagrostis canadensis, Spartina pectinata, Zizania aquatica, Equisetum spp., au profit de Phalaris arundinacea, Lythrum salicaria et Phragmites australis.

La prolifération de Myriophyllum spp., d’algues filamenteuses et de plusieurs espèces de Potamogeton dans les herbiers submergés indique l’eutrophisation du milieu aquatique par l’apport de nutriments.

De nouvelles associations végétales sont apparues en relation avec l’introduction d’espèces exotiques, la prolifération de certaines espèces envahissantes et l’usage des îles comme pâturage pour les animaux.

Carte : Lalisation des strations d'échantillonnage


Quatorze sites, entre Cornwall et Trois-Rivières, ont été échantillonnés en 1999, 2000, 2001 et 2002 afin de déterminer les variations des communautés de plantes en fonction des fluctuations des niveaux d’eau du Saint-Laurent.


Composition spécifique et répartition des communautés végétales

Entre 1998 et 2002, on a observé une alternance entre des conditions de niveaux d’eau moyens (1998, 2000 et 2002) et des conditions de bas niveaux d’eau (1999, 2001). Le déplacement des communautés végétales le long du rivage (de la terre vers l’eau) observé entre les saisons de niveaux d’eau moyens et de bas niveaux d’eau met en évidence la réaction des milieux humides du Saint-Laurent aux variations interannuelles des niveaux d’eau.

Au cours des quatre années d’échantillonnage, quelque 207 espèces de plantes émergentes et submergées ont été identifiées dans 630 quadrats entre Cornwall et Trois-Rivières. L’analyse de groupement a permis d’identifier des communautés de plantes correspondant à un gradient continu de profondeur et d’élévation. On retrouve donc des groupes de plantes caractéristiques des milieux plus secs (plus élevés sur la rive), des groupes des milieux plus humides (plus profonds dans l’eau) et des groupes intermédiaires entre ces deux extrêmes.

Localisation des communautés végétales selon les conditions
de niveaux d’eau moyens (2000 et 2002) ou de bas niveaux d’eau (1999 et 2001)

Illustration : Localisation des communautés végétales

  • En conditions de niveaux d’eau moyens (figure A), la prairie humide et la zone de transition entre les plantes émergentes et les plantes submergées sont moins bien représentées qu’en conditions de bas niveaux (figure B), alors que les marais peu profonds et les marais profonds sont mieux représentés (figure A).
  • En conditions de bas niveaux d’eau, les communautés de plantes des étages plus secs sont plus fortement représentées et on observe l’apparition d’une zone de terre nue faisant la transition entre les milieux émergés et submergés (figure B).
  • L’assèchement des milieux humides au cours des périodes de bas niveaux d’eau pourrait faciliter leur invasion par des espèces exotiques ou envahissantes le long du Saint-Laurent. Diverses graminées telles que le Phalaris roseau (Phalaris arundinacea) et le Phragmite commun (Phragmites australis) ainsi que certaines espèces annuelles facultatives ont envahi les marais asséchés. Par exemple, une émergente vivace à propagation végétative, l’Alisme plantain-d’eau (Alisma plantago-aquatica), ainsi que de jeunes pousses de Salicaire commune (Lythrum salicaria) (< 20 cm) montrent une tendance marquée à coloniser le rivage vers le bas en conditions de bas niveaux d’eau (figure B).
  • Lorsque, l’année suivante, les niveaux d’eau augmentent vers les valeurs moyennes, les communautés et les espèces végétales plus aquatiques augmentent à nouveau en importance, au détriment des autres communautés.


Les plantes submergées constituent un élément fondamental de l’habitat et de la chaîne alimentaire aquatiques. Les effets de l’hydrologie sur les milieux humides se répercutent sur les échelons supérieurs de la chaîne alimentaire, puisque les conditions de bas niveaux d’eau favorisent certains habitats propices aux oiseaux aquatiques et aux mammifères, tandis que les conditions de hauts niveaux d’eau augmentent la superficie des habitats pour les invertébrés et les poissons.


Biomasse et productivité des plantes des milieux humides

Les variations interannuelles des niveaux d’eau influencent aussi la distribution verticale de la biomasse végétale. Lorsque les niveaux d’eau sont bas, le rivage présente un couvert végétal discontinu où la biomasse des espèces de plantes aquatiques obligatoires des milieux humides diminue au profit de la biomasse des espèces de plantes facultatives de ces milieux.

Zonation et biomasse des plantes aquatiques en période
de niveaux d’eau moyens et en période de bas niveaux d’eau

Illustration : Zonation et biomasse des plantes aquatiques

La proportion des divers types de plantes (plantes émergentes et plantes submergées, y compris les algues), exprimée en biomasse, change selon les conditions hydrologiques. Sur les vasières asséchées, les plantes submergées sont remplacées par des plantes annuelles terrestres. Ainsi, en conditions de bas niveaux d’eau, la biomasse de plantes terrestres et émergentes augmente dans les étages supérieurs (c.-à-d. plus haut sur la rive). Dans ces mêmes conditions, la biomasse des plantes submergées augmente dans les eaux peu profondes de 0,5 mètre de profondeur. Quant aux zones qui demeurent dénudées, elles connaissent des conditions d’immersion et de sècheresse successives empêchant l’établissement d’espèces franchement aquatiques ou terrestres et se caractérisent par une faible biomasse.

Notons que les faibles débits de 1999 et 2001 correspondent à ceux anticipés par les scénarios de changements climatiques pour le Saint-Laurent et les Grands Lacs, soit une réduction chronique du débit de l’ordre de 40 % et une baisse de un mètre du niveau moyen de l’eau (Mortsch, 1998; Lofgren et al., 2002; NRC, 2002 cités dans Hudon et al., 2003). Les plans de régularisation des niveaux d’eau du bassin Saint-Laurent–Grands Lacs devront être gérés en considérant les scénarios de changements climatiques ainsi que les impacts sur les milieux humides. Les fluctuations des niveaux d’eau dans le bassin Saint-Laurent–Grands Lac favorisent le développement de milieux humides plus diversifiés qu’un système hydrographique sans fluctuation. Ainsi, la stabilisation des niveaux, en réduisant l’amplitude des variations saisonnières, aurait des répercussions néfastes sur la diversité des milieux humides.


Documentation

Gosselain, V., C. Hudon, A. Cattaneo, P. Gagnon, D. Planas et D. Rochefort. 2005. « Physical variables driving epiphytic algal biomass in a dense macrophyte bed of the St. Lawrence River (Quebec, Canada) ». Hydrobiologia, 534 : 11-22.

Hudon, C. 2004. « Shift in wetland composition and biomass following low-level episodes in the St. Lawrence River: Looking into the future ». Journal canadien des sciences halieutiques et aquatiques, 61 (4) : 603-617.

Hudon, C. 1997. « Impact of water level fluctuations on St. Lawrence River aquatic vegetation ». Journal canadien des sciences halieutiques et aquatiques, 54 (12) : 2853-2865.

Hudon, C. et J.-P. Amyot. 2002. Zonation verticale des plantes aquatiques en fonction des variations de niveau du Saint-Laurent. Environnement Canada – Région du Québec, Conservation de l’environnement, Centre Saint-Laurent. Rapport scientifique et technique.

Hudon, C., J.-P. Amyot et C. Plante. 2003. Répartition verticale des communautés de plantes aquatiques en fonction des variations de niveau du Saint-Laurent. Environnement Canada – Région du Québec, Conservation de l’environnement, Centre Saint-Laurent. Rapport scientifique remis à la Commission mixte internationale.

Hudon, C., S. Lalonde et P. Gagnon. 2000. « Ranking the effects of site exposure, plant growth form, water depth, and transparency on aquatic plant biomass ». Journal canadien des sciences halieutiques et aquatiques, 57 (Suppl. 1) : 31-42.

Hudon, C., P. Gagnon, J.-P. Amyot, G. Létourneau, M. Jean, C. Plante, D. Rioux et M. Deschênes. 2005. « Historical changes in herbaceous wetland distribution induced by hydrological conditions in Lake Saint-Pierre ». Hydrobiologia, 539 : 205-224.


Liens pertinents

Projets

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Suivi de la végétation des milieux humides

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