La répartition des êtres vivants le long d'un cours d'eau

Quelles sont les caractéristiques du milieu permettant de comprendre la répartition des animaux le long d'un cours d'eau ?
Quelle part l'homme joue-t-il dans cette répartition ?
I. Les variations de l'oxygénation de l'eau d'une rivière
La teneur en dioxygène de l'eau douce varie en fonction de l'activité des végétaux verts aquatiques, mais aussi en fonction de la température de l'eau.
1. L'activité des végétaux verts aquatiques
• On place des rameaux d'élodée à la lumière, dans un cristallisoir rempli d'eau. Les rameaux sont maintenus par un entonnoir en verre renversé, coiffé d'un tube à essai également rempli d'eau. Après quelque temps, on constate que des bulles de gaz s'échappent de l'extrémité supérieure des rameaux et se concentrent en haut du tube à essai. Pour connaître la nature du gaz, on retourne le tube à essai et on l'approche d'une allumette incandescente qui se rallume : le gaz est du dioxygène.
La même expérience réalisée dans l'obscurité ne montre aucun dégagement de gaz. À la lumière, les rameaux d'élodée participent à l'oxygénation du milieu en dégageant du dioxygène et facilitent ainsi la respiration des animaux qui peuplent la mare, l'étang ou la rivière.
La libération de dioxygène, à la lumière, par des plantes vertes aquatiques
La libération de dioxygène, à la lumière, par des plantes vertes aquatiques
2. Les relations entre la température de l'eau douce et son oxygénation
• Il y a peu de dioxygène dissous dans un litre d'eau douce, au maximum 10 ml (10 cm3) par litre, pour 210 ml dans un litre d'air.
Variations de la teneur en dioxygène de l'eau douce en fonction de la température de l'eau
Température de l'eau en ºC
0
5
10
15
20
25
30
Dioxygène de l'eau en ml/l
10,24
8,97
7,96
7,15
6,50
5,95
5,48

De plus, des mesures réalisées en fonction de la température de l'eau démontrent que la teneur en oxygène de l'eau diminue lorsque la température de celle-ci augmente. Ainsi, à 0 ºC, la teneur en oxygène de l'eau est de 10,2  mL/L, à 15° C de 7,15 mL/L et à 30 ºC elle n'est plus que de 5,4 mL/L.
La température de l'eau douce est donc un facteur limitant de son oxygénation. Les poissons qui vivent dans la rivière, par exemple, doivent donc s'adapter à ces variations naturelles du milieu.
3. Les besoins en oxygène des poissons d'eau douce et leur répartition
• Toutes les espèces de poissons n'ont pas la même exigence vis-à-vis de l'oxygénation de l'eau.
On peut les classer en quatre groupes :
  • les espèces très exigeantes, nécessitant de 7 à 11 mL/L de dioxygène dans l'eau (comme la truite, le vairon ou le chabot qui vivent dans des eaux froides à forts courants) ;
  • les espèces d'exigence moyenne, nécessitant de 5 à 7 mL/L de dioxygène dans l'eau (comme l'ombre, le goujon ou le chevaine) ;
  • les espèces peu exigeantes, ne réclamant qu'une teneur en dioxygène de l'ordre de 4 mL/L (comme le gardon) ;
  • les espèces très peu exigeantes, ne demandant que 0,5 mL/L de dioxygène dans l'eau (comme la carpe ou la tanche).
• Il est donc logique d'observer, en descendant le cours d'une rivière, des changements dans sa faune piscicole. Les espèces de poissons occupent, en effet, des zones bien distinctes, liées à leur préférence de température et d'oxygénation. Ainsi le vairon, par exemple, ne peut se pêcher que dans des eaux agitées et bien oxygénées, tandis que la tanche recherche les eaux calmes et peu oxygénées : les caractéristiques du milieu influent sur les conditions de respiration et déterminent leur répartition.
II. Le rôle des activités humaines dans la répartition des animaux d'une rivière
L'homme influe sur la répartition des animaux dans le milieu en déversant y des polluants organiques.
• Le déversement d'eaux chargées en matières organiques dans une rivière provoque une perturbation sérieuse du milieu avec l'apparition de quatre zones successives dans le sens du courant :
  • en amont du rejet : une zone où l'eau claire, douce et bien oxygénée montre une population normale de poissons et d'insectes aquatiques (phrygane, éphémère) exigeants en dioxygène ;
  • au niveau du rejet : une zone où l'eau est trouble et colorée avec une population tolérante de poissons et la présence de larves de chironomes ;
  • en aval du rejet : une zone où l'eau est toxique, malodorante et contient des boues flottantes. On y trouve des larves d'insectes peu exigeantes en dioxygène, comme l'éristale, mais plus aucun poisson ;
  • plus en aval : une zone de restauration, avec un retour progressif à la qualité normale de l'eau et du peuplement animal initial.
• Finalement, une pollution organique a des effets sur les eaux courantes car elle provoque un changement complet du peuplement de la rivière en poissons et en organismes invertébrés. Ces changements sont liés à la diminution en dioxygène due à la décomposition des matières organiques par des êtres vivants, les décomposeurs qui consomment du dioxygène. Toutefois, le brassage des eaux polluées avec les eaux normales entraîne une auto-épuration progressive .
Les effets d'une pollution organique sur le peuplement d'une rivière
Les effets d'une pollution organique sur le peuplement d'une rivière
Exercice n°1
Vrai ou faux ?
1. La quantité de dioxygène dissous dans l'eau diminue lorsque la température augmente.
Cochez la bonne réponse.
vrai
faux
2. Les végétaux verts libèrent du dioxyde de carbone le jour.
Cochez la bonne réponse.
vrai
faux
3. Toutes les espèces de poissons ont les mêmes exigences en dioxygène.
Cochez la bonne réponse.
vrai
faux
4. Le rejet de matières organiques dans les rivières apporte de la nourriture aux poissons.
Cochez la bonne réponse.
vrai
faux
3. Certaines espèces de poissons ont besoin d'une eau très oxygénée et d'autres moins oxygénée.
4. Le rejet de matières organiques dans les rivières se décomposent en matières minérales et provoque la prolifération des algues qui les utilisent pour leur croissance.
Exercice n°2
Quelle est la proposition exacte ?
1. À la lumière, les végétaux verts :
Cochez la bonne réponse.
rejettent du dioxyde de carbone.
rejettent du dioxygène.
2. À l'obscurité, les végétaux verts :
Cochez la bonne réponse.
ne rejettent pas de dioxygène.
rejettent du dioxygène.
3. La quantité de dioxygène dissous dans l'eau :
Cochez la bonne réponse.
diminue avec l'augmentation de la température de l'eau.
augmente avec la température de l'eau.
4. Un rejet de matières organiques dans une rivière provoque :
Cochez la bonne réponse.
une diminution du dioxygène dissous dans l'eau.
une augmentation du dioxygène dissous dans l'eau.
4. Un rejet de matières organiques dans une rivière provoque une diminution du dioxygène dissous dans l'eau puisque le dioxygène est utilisé par les décomposeurs qui se nourrissent de la matière organique.
Exercice n°3
Associe chaque mot à la définition qui lui correspond.
Faites glisser les étiquettes dans les zones prévues à cet effet.
Respiration
Dioxygène
Dioxygène
Température
imcAnswer9?
Mécanisme qui consomme du dioxygène et rejette du dioxyde de carbone.
imcAnswer10?
Gaz rejeté par les végétaux verts à la lumière.
imcAnswer11?
Gaz absorbé par les animaux lors de la respiration.
imcAnswer12?
Facteur influant sur la quantité de dioxygène dissous dans l'eau.
Exercice n°4
Associe les teneurs en dioxygène de l'eau aux exigences des différentes espèces : 7 à 11ml/L, 0,5ml/L, 4ml/L et 5 à 7ml/L
Faites glisser les étiquettes dans les zones prévues à cet effet.
7 à 11ml/L
5 à 7ml/L
0,5ml/L
4ml/L
imcAnswer13?
Espèces très exigeantes
imcAnswer14?
Espèces moyennement exigeantes
imcAnswer15?
Espèces peu exigeantes
imcAnswer16?
Espèces très peu exigeantes