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CONTEXTE

Les lacs d'eau douce peu profonds sont particulièrement présents au sein des paysages agricoles et constituent le type de lac le plus représenté au monde. Toutefois, ces habitats assurant des fonctions vitales pour les écosystèmes doivent faire face aux conséquences du réchauffement climatique et des activités agricoles. Des chercheurs du monde entier tentent ainsi de comprendre et de prévoir quelles seront les conséquences au long terme sur ses systèmes et leurs êtres-vivants. Si le réchauffement climatique est un paramètre important à prendre en compte, la grande complexité d'un système aquatique rend l’exercice particulièrement difficile. Il est en effet nécessaire de tenir compte d’un large éventail de paramètres. De plus, ces habitats sont souvent confrontés à de multiples facteurs de stress (p.ex. le ruissellement agricole, dit ARO, qui contient des pesticides et des engrais) agissant à différentes échelles et de diverses manières : additive, synergique ou antagoniste. Selon la combinaison, la réponse de l'habitat peut s’avérer très complexe avec un risque d’aucune résilience possible. A titre d’exemple, le ruissellement agricole (ARO) pourrait affecter différentes espèces, communautés ou processus élémentaires de l'habitat (p.ex. oxygénation, bilan carbone).

Le projet de recherche CLIMSHIFT est une initiative franco-allemande financée par l’Agence nationale de la recherche (ANR) et la Fondation allemande pour la science (DFG) visant à mieux comprendre et prédire les interactions, comme effets, de ces multiples facteurs de stress dans le contexte du réchauffement climatique.

COMMENT PROCÉDER?

Malgré de nombreuses études, la complexité de ces habitats n’a en effet pas encore été totalement prise en compte. La plupart des projets antérieurs se sont concentrés soit sur des approches écotoxicologiques, soit sur des approches de communautés fonctionnelles/écosystèmes. En d'autres termes, les impacts globaux sur les espèces, les communautés et les processus des écosystèmes ne sont pas encore bien compris, et de ce fait, difficilement prévisibles. Pour atteindre leurs objectifs, les chercheurs de CLIMSHIFT mettront en œuvre une approche sans précédent en combinant des indicateurs de stress écotoxicologique (p.ex. la croissance et les biomarqueurs de différents organismes) et des approches de communautés fonctionnelles/écosystèmes (p.ex. les interactions biotiques, la dynamique des populations, le métabolisme et la dynamique des écosystèmes) à différentes échelles temporelles et spatiales. Pour ce faire, les chercheurs commenceront par étudier 4 scénarios différents en utilisant des microcosmes – c’est-à-dire des écosystèmes simplifiés imitant les écosystèmes naturels dans des conditions contrôlées. La seconde étape consistera à transposer ces expériences à plus grande échelle dans des conditions de mésocosme extérieur pour se rapprocher de ce qui se passe dans les milieux naturels. Enfin, les scientifiques profiteront de ces données pour développer un modèle innovant et informatif. Ce dernier  leur permettra de simuler d'autres scénarios, et ainsi de prévoir les interactions potentielles entre les facteurs de stress. 

CONFÉRENCES INTERNATIONALES

• VijayarajV, Hilt S., Leflaive J, Schmitt-Jansen M, Stibor H, Laviale M, Allen J, Kipferler N, PolstB, Gross EM: Assessment of bio-markers in macrophytes exposed to individual and combined pollutants of agricultural run-off and climate change. Oral presentation; SETAC Helsinki, May 2019.
• Gross EM, Vijayaraj V, Allen J, Polst B, Kipferler N, López Moreira GA, Hölker F, Leflaive J, Schmitt-Jansen M, Stibor H, Hilt S: Regime shifts in freshwater ecosystems exposed to multiple stressors by increasing temperature, fertilizers and pesticides (CLIMSHIFT). Poster; SETAC Helsinki, May 2019.
• Gross EM,Vijayaraj V, Leflaive J, Polst B, Allen J, Kipferler N, Bouletreau, S, Jassy, V, Laviale M, Schmitt-Jansen M, Stibor H, Hilt S: Impact of agricultural run-off and climate warming on shallow aquatic ecosystems – possible effects on a regime shift between aquatic primary producers. Poster; SETAC Helsinki, May 2019.
• Polst, B, Schmitt-Jansen M, Leflaive J, Stibor H, Hilt S: Agricultural run-off-induced regime shift in aquatic phototrophic communities changes with elevated temperature. SEFS, Zagreb, July 2019.
• Allen J, Gross EM, Bouletreau S, Compin A, Courcoul C, Elger A, Ferriol J, Hilt S, Schmitt-Jansen M, Stibor H, Jassey VEH, Laviale M, Vijayaraj V, Leflaive J: Can microbial functions mediate the impact of multiple stressors on regime shift in lake ecosystem? Oral presentation; SEFS Zagreb, July 2019.
• Gross EM, Vijayaraj V, Amoussou N, Kipferler N, Allen J, Courcoul C, Polst BH, Laviale M, Moreira Mazacotte GAL, Hölker F, Leflaive J, Schmitt-Jansen M, Hilt S, Stibor H: A question of complexity: Investigating regime shifts caused by agricultural run-off and climate warming between aquatic plants and microalgae in micro- and mesocosms. Oral presentation; SETAC SciCon (online), May 2020.