Fissekis, A.D.1, R.G. Hersh-Burdick1, T.A. O’Rear2, et J.Q. White3
1Département de génie civil et environnemental, Université de Californie, Davis
2Département de biologie de la faune, des poissons et de la conservation, Université de Californie, Davis
3Département des ressources terrestres, atmosphériques et hydriques, Université de Californie, Davis
I.Introduction
Le concept de continuum fluvial (RCC) décrit un gradient aval d’organismes qui suit un gradient aval de caractéristiques physiques. Les affluents peuvent ne pas partager les mêmes caractéristiques physiques que le tronc principal, créant ainsi des nœuds de réseau où les anomalies physiques et biologiques perturbent les modèles longitudinaux trouvés le long du tronc principal de la rivière. Le présent document examine l’environnement aquatique de la rivière Grande Ronde afin de déterminer si les affluents ont un effet de pointe ou d’étape sur les tendances en aval des caractéristiques de l’habitat physique et des organismes aquatiques dans le bras principal. Pour examiner les changements de ces tendances le long du bras principal de la rivière en raison des confluences des tributaires, nous avons mesuré le débit, obtenu des mesures de la qualité de l’eau et échantillonné le substrat, les invertébrés et les poissons, en amont, en aval et aux confluences des tributaires (tableau 1) sur la longueur de la rivière échantillonnée.
II. Conception expérimentale et méthodologie
Le débit des affluents et, lorsque c’est possible, du cours principal de la Grande Ronde, a été déterminé à l’aide de méthodologies standard de vélocité-zone, avec des mesures de vitesse obtenues avec un vélocimètre Flo-Mate de Marsh-McBirney. Les températures de l’eau à proximité du lit et dans le cours d’eau ont été obtenues à chaque site d’échantillonnage à l’aide d’un hydrolab YSI Multimeter, et des données supplémentaires sur la température de l’eau ont été recueillies en continu à intervalles de 30 minutes à l’aide d’une thermistance fixée à un radeau. Le substrat du chenal a été échantillonné à l’aide de la méthode de comptage des cailloux Wolman le long de transects en amont, en aval et aux confluences des affluents, ainsi que dans les affluents et autres sites de terrain. Les invertébrés ont été collectés avec un échantillonneur Surber et identifiés par famille. La distribution des poissons a été observée par des méthodes d’échantillonnage avec tuba et avec hameçon et ligne. Les relevés en apnée n’ont été effectués qu’aux sites d’échantillonnage identifiés, tandis que les relevés à la ligne ont été effectués par des pêcheurs à la ligne individuels qui pêchaient à partir des radeaux et de la rive sur nos sites d’échantillonnage. L’échantillonnage a commencé à la source de la Grande Ronde, à Spring Creek (confluence située au mille 173,4 de la rivière) et s’est terminé à la confluence de la Grande Ronde avec la Snake River. Une liste des sites et des dates d’échantillonnage est présentée dans le tableau 1.
III. Résultats
Bien que les affluents aient contribué à l’augmentation du débit de la Grande Ronde, seule la rivière Wallowa a apporté un changement radical au débit global de la Grande Ronde (tableau 2). La Wallowa a triplé le volume transporté par le bras principal de la rivière ; cette augmentation de volume s’est maintenue jusqu’à la confluence de la Grande Ronde avec la Snake. En général, aucun autre affluent n’a été assez important pour augmenter le débit de la Grande Ronde de plus d’un pour cent, à l’exception de la rivière Wenaha, qui a augmenté le débit du tronc principal de plus de 10 pour cent. Ce changement isolé implique que la taille du cours d’eau peut être liée à la capacité d’un affluent à avoir un impact sur un cours d’eau principal.
Similairement à ses effets sur le débit, la rivière Wallowa a également affecté un changement d’étape dans la température de la rivière Grande Ronde (figure 1). La température froide de la Wallowa a réduit la température de l’eau dans la Grande Ronde ; la Grande Ronde n’a jamais retrouvé ses niveaux de température d’origine le long du reste de son gradient longitudinal vers l’aval. Bien que plusieurs autres affluents aient également été nettement plus froids que le bras principal de la rivière, seule la Wallowa avait un débit suffisant pour abaisser de manière significative la température de la Grande Ronde (figure 1) : la température de l’air ambiant et le cycle diurne ont eu un impact plus important sur les changements de température du bras principal (figures 2 et 3). La température n’a pas augmenté continuellement dans le cours inférieur de la Grande Ronde parce qu’elle a été affectée par un front froid qui est arrivé le 23 juin (figure 2). Ainsi, à l’exception de la Wallowa, les affluents n’ont pas eu d’effet d’escalier ou de pic sur le gradient de température longitudinal de la Grande Ronde. Encore une fois, ce changement isolé implique que la taille du cours d’eau est liée à la capacité d’un affluent à perturber les caractéristiques physiques d’un cours d’eau principal.
Conversement aux changements précédents dans les tendances aval des caractéristiques physiques, les résultats de l’analyse de la granulométrie montrent que les affluents ont contribué à des pics de taille des sédiments dans la direction aval (tableau 3). Les perturbations de la taille des sédiments aux confluences sont clairement visibles sur la figure 6. La taille des sédiments a diminué sur le tronc principal juste en dessous de ses confluences avec la rivière Wallowa, le ruisseau Wildcat et le ruisseau Joseph (Figures 7 et 10). La cause de cet amincissement des sédiments est due au dépôt de sédiments fins à l’embouchure de ces affluents et à leur transport ultérieur dans la rivière Grande Ronde. Une réduction localisée et de courte durée de la taille des sédiments a résulté de ce dépôt et, finalement, des pointes négatives de la taille des sédiments se sont produites dans la direction de l’aval.
Les affluents n’ont pas semblé affecter le gradient aval des caractéristiques biologiques. La distribution des invertébrés a généralement suivi les tendances prédites par le RCC,la plupart des affluents n’ayant pas d’impact sur la faune invertébrée du bras principal (Figure 11 et 12). Par exemple, bien que les perles pteronarcidées étaient présentes dans le ruisseau Wildcat, ces insectes étaient absents du chenal principal en aval de la confluence (Figure 11). Cependant, un affluent – Grossman Creek – a influencé localement la Grande Ronde, car des taxons distinctifs(Lepidostomatidae et Perlidae) trouvés dans ce ruisseau étaient également présents en aval dans le bras principal (Figure 11).
L’abondance et la distribution des poissons ont changé en direction de l’aval depuis les eaux d’amont jusqu’à l’embouchure de la Grande Ronde. Nos résultats montrent que les tronçons supérieurs étaient dominés par les salmonidés tandis que les tronçons inférieurs étaient dominés par l’achigan à petite bouche (figure 13). Les non-salmonidés indigènes étaient présents dans tout le système fluvial. Les cottidés, les cyprinidés et les catosomidés étaient plus abondants dans le cours supérieur de la Grande Ronde, mais on les trouvait aussi dans les tributaires et dans le cours aval. Nos techniques d’échantillonnage n’étaient pas adéquates pour détecter les modèles de distribution et d’abondance existants. Les sections échantillonnées des tributaires de Wallowa et de Wenaha en aval des eaux d’amont de la Grande Ronde présentaient une plus grande abondance de salmonidés que le tronc principal des tronçons moyen et inférieur de la Grande Ronde (figure 14). Par conséquent, les tributaires de Wallowa et de Wenaha ont contribué à des pointes d’abondance de salmonidés dans un déclin autrement continu en aval de l’abondance relative des salmonidés. Les tronçons supérieurs du bras principal de la Grande Ronde ont montré des abondances de salmonidés plus élevées que les tronçons moyens et inférieurs.
Les poissons d’eau froide (c’est-à-dire la truite arc-en-ciel Oncorhynchus mykiss et Cottus spp.) ont dominé les tronçons supérieurs, tandis qu’ils ont été progressivement remplacés par des poissons d’eau chaude (principalement l’achigan à petite bouche non indigène Micropterus dolomieui) dans les tronçons inférieurs(Figures 13 et 14). Bien que les cyprinidés et les catostomidés indigènes ne présentent aucune tendance longitudinale (peut-être en raison de la grande tolérance écologique de ces familles), ils constituent une plus grande proportion de la faune piscicole dans les tronçons supérieurs (figure 13). Cependant, les tronçons du cours inférieur de la Grande Ronde situés en aval des affluents (par exemple, le ruisseau Wildcat) ont présenté des pics d’occurrences de catostomidés et de cyprinidés. En outre, il y avait des augmentations transitoires de la truite arc-en-ciel et du saumon quinnat, Oncorhynchus tshawytscha, dans la rivière Lower Grande Ronde en aval de deux grands affluents froids : les rivières Wallowa et Wenaha.
IV. Conclusions
La RCC stipule que les systèmes lotiques présentent des gradients physiques longitudinaux et lisses avec des gradients biologiques longitudinaux et lisses concomitants ; implicitement dans cette idée, les deux gradients sont complètement dépourvus de discontinuités. En général, nos résultats montrent que les affluents perturbent le continuum en introduisant des discontinuités en pointe et en escalier dans les gradients du tronc principal. Par exemple, la rivière Wallowa a provoqué une augmentation progressive du débit et une diminution progressive de la température de la rivière Grande Ronde (Tableau 2 et Figure 2, respectivement). De plus, le front froid du 23 juin a probablement fait baisser les températures du cours inférieur de la Grande Ronde, ce qui a entraîné un gradient de température nul à l’échelle du bassin (figure 2). La taille du substrat ne présentait pas non plus de gradient pour deux raisons : d’abord, la taille des grains de la Grande Ronde était relativement constante en raison de la source de sédiments commune (parois basaltiques des canyons) pour l’ensemble de la rivière ; ensuite, les affluents ont entraîné des diminutions locales de la taille des sédiments en aval des confluences (tableau 3 et figure 6). Sur le plan biologique, le changement dans les proportions des groupes alimentaires fonctionnels d’invertébrés a suivi le RCC à la plupart des égards, mais a été interrompu à la confluence de Grossman Creek (figure 11). Les communautés de poissons ont également présenté ce même schéma : l’abondance des salmonidés a diminué en aval, pour être interrompue par des pics positifs aux confluences de la Grande Ronde avec les rivières Wenaha et Wallowa (figure 13).
Bien que nos résultats montrent que les caractéristiques aquatiques de la Grande Ronde ne sont pas entièrement conformes au RCC, cela peut refléter nos capacités limitées à échantillonner la rivière autant que des problèmes avec le RCC. Le RCC devrait être considéré comme une base simple et incomplète qui est une base utile pour construire une compréhension plus complexe du fonctionnement des systèmes lotiques.