Le lac insulaire constitue un objet géographique tout à fait original par sa structure d'isolat. Il est unevéritable réserve d'eau douce plus ou moins vaste, au sein d'espaces insulaires étroits dominés par unenvironnement maritime. D'origine naturelle ou anthropique, ces lacs s'inscrivent dans la problématiquecomplexe de la ressource en eau de ces territoires étroits soumis à des contraintes grandissantes(démographie, urbanisation, pollutions...). Le sud-ouest de l'océan Indien, composé d'îles trèsdifférentes, constitue un territoire privilégié pour une analyse comparative de ces lacs et de leur place ausein des sociétés insulaires. Ce travail a permis dans un premier temps de recenser et de classifier lesprincipales masses d'eau de la zone. A partir d'un échantillon de lacs, leurs spécificités ont étéobservées pour caractériser leur morphologie (cuvette lacustre et bassins d'alimentation), leurcomportement hydrologique et leurs écosystèmes. Cette analyse a permis de souligner la dimensionmontagneuse, tropicale et le poids de l'endémisme pour ces plans d'eau. La typicité de ces lacs apparaîtpar le croisement de ces composantes qui s'ajoutent au contexte insulaire où le stress hydrique imposedes valorisations spécifiques. L'étude des acteurs, des politiques de gestion et des contextes insulaires apermis de mieux appréhender la place du lac dans les sociétés du sud-ouest de l'océan Indien. En effet,ces plans d'eau, longtemps marginalisés par rapport au littoral, deviennent progressivement un atout etun véritable support au développement de ces territoires. Les contrastes de valorisation d'un lac à l'autreimposent une réflexion à long terme pour que les potentialités de ces masses d'eau soient adaptéesavec les besoins durables des populations insulaires. / The island lake constitutes an absolutely original geographical subject with its isolate system. It is a truefresh water reserve, that is more or less wide, inside narrow island areas dominated by a seaenvironment. Those lakes, which are from natural or anthropological origin, are inscribed in the complexproblem of the water resources of those narrow territories, that are subject to growing constraints –demography, urbanization, pollutions... Composed of very different islands, the South West of the IndianOcean makes up a privileged territory for a comparative analysis of those lakes and their place insideisland societies. First of all this work has allowed to list and classify the main bodies of water in the area.From a sample of lakes, their specificities have been examined to characterize their morphologies –lakeside depression and supply basin – their water performances and their ecosystem. This analysis hasallowed to highlight the mountainous and tropical dimensions and the weight of those lakes' endemism.Their typicality appears thanks to the intersecting of the components that can be added to the islandcontext in which the hydric stress imposes specific exploitation. The study of the actors, the managementpolicies and the island situation has allowed to better comprehend the place of the lake in the societies inthe South West of the Indian Ocean. Indeed those lakes, which have long been marginalized compared tothe coast, have progressively become an asset and a true medium to the development of those territories.The contrast of exploitations from a lake to another imposes a long-term reflection so that thepotentialities of those water bodies fit the sustainable needs of island populations.

Ce travail de thèse a permis de reconstituer la dynamique à long terme de deux écosystèmes lacustres alpins dans les Alpes du sud grâce à l’étude (1) de la variabilité tardi-holocène des paramètres physico-chimiques de l’eau, des niveaux lacustres et des dynamiques de communautés aquatiques, et (2) des types de réponse de ces environnements à des perturbations externes en lien avec les changements du bassin versant et du climat. Les deux séquences sédimentaires prélevées par carottage au lac d’Allos et au lac Petit (Massif du Mercantour, 2200 m) ont permis de reconstituer en détail l’évolution des écosystèmes lacustres depuis les derniers 13,500 cal. BP grâce à trois grands volets : (1) l’étude de fossiles d’espèces aquatiques indicatrices des conditions de vie dans le milieu lacustre (les diatomées et les ostracodes) ; (2) l’analyse des isotopes de l’oxygène contenus dans ces mêmes fossiles afin de reconstituer un signal paléohydrologique ; (3) une comparaison multi-proxy permettant de mettre en lien les changements de l’écosystème lacustre avec les dynamiques du bassin versant. Les résultats obtenus et leur confrontation à un cadre multidisciplinaire très documenté ont permis d’évaluer l’importance première des processus érosifs et des modifications du couvert végétal sur la dynamique lacustre, au travers de changements majeurs dans les communautés aquatiques et les niveaux trophiques. Enfin, les données isotopiques mesurées sur les fossiles de diatomées et d’ostracodes ont mis en évidence des variations paléohydrologiques inédites pour la région : cette approche, novatrice ouvre la perspective d’une reconstitution paléoclimatique de référence pour les Alpes du sud. / The thesis is devoted to the reconstruction of long-term changes in two lacustrine ecosystems in the Southern Alps. This study aims at assessing (1) the lateglacial-holocene variability of water physico-chemistry, lake levels and aquatic species dynamics; and (2) the environmental responses of the lacustrine ecosystem to external forcing (watershed and climate changes), with the study of Lake Allos and the Lake Petit (Mercantour National Park, 2200 m a.s.l). The two sedimentary cored profiles provided a detailed record of the past lacustrine dynamics since 13.500 cal. BP. An integrative approach was carried out including (1) the study of fossils of aquatic bioindicators species (diatoms and ostracods) informing about changes in lacustrine living conditions ; (2) the analysis of oxygen isotopes recorded by these aquatic fossils tracing a palaeohydrological signal ; (3) a multiproxy comparison linking the aquatic environment with changes in watershed dynamics. These results integrated into a rich multidisciplinary framework evidenced the major role of erosion processes and changes in vegetation cover as factors triggering lake responses to disturbance, with concomitant changes in aquatic communities and trophic levels at several timescales. The different geological settings and lake morphologies have also played a significant role, modulating changes in benthic and planktonic aquatic communities over long time periods. Finally, oxygen isotopes records allow to trace for the first time palaeohydrological changes in the region: this innovative approach represents an original outcome for reconstructing a reference past climate for the Southern Alps.

Analyse hydrogéologique et limnologique des bassins versants des lacs de Laffrey et Petichet. Établissement d'un bilan hydrologique faisant ressortir les éventuels apports occultes aux lacs ainsi que d'un bilan chimique. Étude détaillée de la structure, la morphologie et la lithologie. Tous ces problèmes sont replacés dans leur cadre géologique.

L’effet du développement résidentiel des bassins versants sur l’habitat et la distribution des macrophytes dans le littoral de six lacs des Laurentides a été évalué à l’aide de carottes de sédiments et de quadrats. Le développement augmente la proportion de milieux déboisés ce qui réduit l’apport en débris de bois et augmente l’érosion et les apports de nutriments dans les sédiments du littoral. Les sédiments sont plus fins, plus denses et contiennent moins de matière organique. Ces changements favorisent les macrophytes en augmentant leur couverture dans les lacs développés. La présence d’espèces submergées de macrophytes est également favorisée au détriment des espèces à feuilles flottantes, plus caractéristiques des lacs moins développés. Même si la biomasse des macrophytes est limitée dans certains lacs, celle-ci augmente dans les lacs développés et montre des signes d’un effet tampon sur les apports de nutriments. Des quantités équivalentes à des valeurs entre 35 et 230% des apports annuels de phosphore et entre 79 et 659% des apports d’azote par les résidents ont été accumulées dans les tissus des macrophytes des lacs dont le bassin versant est très déboisé. Les sédiments s’enrichissent à la sénescence des macrophytes et contiennent alors plus de nutriments que la colonne d’eau et ce, pour tous les lacs. Une présence accrue d’espèces submergées et plus de nutriments dans les tissus des macrophytes des lacs développés, jumelés à l’absence de prolifération de phytoplancton malgré un plus grand apport de nutriments, laisse penser que les lacs des Laurentides sont en état d’eutrophisation précoce. / Effects of residential development on macrophyte habitat and distribution in the littoral zone of six lakes of the Laurentian region were assessed with quadrats and small cores. Residential development increases the proportion of open area which reduces coarse woody debris inputs and enhances erosion and nutrient inputs into the sediments. Sediments are then finer, more compact and contain less organic matter. With less important proportion of forested area in developed watersheds, nutrients inputs are then more important in sediment as well. These changes in macrophyte habitats enhance coverage of the littoral by aquatic plants in developed lakes. Submerged species are also favoured at the expense of floating species that are more typical of pristine conditions. Despite the limitation of aquatic plants biomass in some lakes, macrophyte biomass is higher in developed lakes and showed signs of a buffering effect on nutrient inputs, especially for phosphorus. Macrophyte nutrient content represented values between 35 and 230% of annual phosphorus inputs by residents on the shore of developed lakes and between 79 and 659% of the annual nitrogen inputs. Sediments are enriched by macrophytes at their senescence and therefore contain more nutrients than the water column and macrophytes for all lakes. The greater presence of submerged macrophytes, and the higher amount of nutrients in macrophytes of developed lakes combined with absence of phytoplankton blooms in spite of greater nutrient supply, suggests that Laurentian lakes are in an early stage of eutrophication.

Les thiols et le sélénium peuvent jouer un rôle important dans la méthylation du mercure des environnements aquatiques. Pour démontrer la présence des thiols et du sélénium et leur relation avec le mercure dans certains écosystèmes d'eau douce québécois, une campagne d’échantillonnage fut réalisée durant l’été 2010, dans le parc national du Mont-Tremblant (Laurentides, Québec). Il existe une corrélation significative entre le sélénium et le mercure total dans l’eau des lacs du parc. Cependant, les concentrations de sélénium sont très faibles dans les lacs, les étangs de castor et les ruisseaux. Par ailleurs, les lacs du parc national du Mont-Tremblant ont des concentrations relativement élevées de méthylmercure avec une moyenne de 0,33 ng L-1 et des maximums allant jusqu’à 3,29 ng L-1. Les étangs de castor peuvent aussi être considérés comme des lieux de contamination au méthylmercure, avec une concentration moyenne de 0,95 ng L-1. Toutefois, la présence d’une colonie de castors sur le bassin versant d’un lac ne semble pas influencer les concentrations de mercure que l’on y retrouve. Deux thiols sont détectables dans l’eau de surface des Laurentides, soit le glutathion et l’acide thioglycolique. La concentration de ce dernier thiol est corrélée significativement avec celle du mercure total et du méthylmercure. Les thiols peuvent jouer un rôle important dans les processus de méthylation en favorisant le transport du mercure inorganique à l’intérieur des bactéries sulfato-réductrices. Afin de mieux comprendre l’action antagoniste entre le sélénium et le mercure, des études devraient être réalisées au niveau des tissus des organismes vivants dans ces zones pauvres en sélénium. / Thiols and selenium may influence mercury methylation in aquatic environments. To demonstrate the occurrence of both elements with mercury in selected aquatic systems of Quebec, a sampling campaign was conducted during the summer of 2010 in Mont-Temblant national park (Laurentians, Quebec). There is a significant correlation between selenium and total mercury in surface water. However, concentrations of selenium are very low in lakes and beavers ponds. In addition, the park’s lakes have a relatively high concentrations of methyl mercury with an average of 0,33 ng L-1 and maximum values up to 3,29 ng L-1. Beaver ponds can also be considered hotspots of methylmercury contamination, with an average concentration of 0,95 ng L-1. However, the presence of a colony of beavers in the watershed of a lake does not appear to influence the levels of mercury in that lake. Two species of thiols are present in the surface water of the Laurentian ecosystems: glutathione and thioglycolic acid. The latter is significantly correlated with total mercury and methyl mercury. Thiols may play an important role in the methylation process by promoting the transport of inorganic mercury within the sulfate-reducing bacteria. To better undestand the antagonistic action between selenium and mercury, more research should be conducted in the tissue of organisms living in areas of low concentration of selenium to know if they are protected against mercury toxicity.

Le lac insulaire constitue un objet géographique tout à fait original par sa structure d'isolat. Il est unevéritable réserve d'eau douce plus ou moins vaste, au sein d'espaces insulaires étroits dominés par unenvironnement maritime. D'origine naturelle ou anthropique, ces lacs s'inscrivent dans la problématiquecomplexe de la ressource en eau de ces territoires étroits soumis à des contraintes grandissantes(démographie, urbanisation, pollutions...). Le sud-ouest de l'océan Indien, composé d'îles trèsdifférentes, constitue un territoire privilégié pour une analyse comparative de ces lacs et de leur place ausein des sociétés insulaires. Ce travail a permis dans un premier temps de recenser et de classifier lesprincipales masses d'eau de la zone. A partir d'un échantillon de lacs, leurs spécificités ont étéobservées pour caractériser leur morphologie (cuvette lacustre et bassins d'alimentation), leurcomportement hydrologique et leurs écosystèmes. Cette analyse a permis de souligner la dimensionmontagneuse, tropicale et le poids de l'endémisme pour ces plans d'eau. La typicité de ces lacs apparaîtpar le croisement de ces composantes qui s'ajoutent au contexte insulaire où le stress hydrique imposedes valorisations spécifiques. L'étude des acteurs, des politiques de gestion et des contextes insulaires apermis de mieux appréhender la place du lac dans les sociétés du sud-ouest de l'océan Indien. En effet,ces plans d'eau, longtemps marginalisés par rapport au littoral, deviennent progressivement un atout etun véritable support au développement de ces territoires. Les contrastes de valorisation d'un lac à l'autreimposent une réflexion à long terme pour que les potentialités de ces masses d'eau soient adaptéesavec les besoins durables des populations insulaires.

The limnological knowledge of waters in arid regions, especially Mongolia, is still insufficient. It was the goal of the Mongolian-German research project “Limnological Particularities of Characteristic Waterbodies in the Uvs Nuur Basin” to develop a systematic inventory of waters, describe their morphological, hydrophysical, chemical and biological characteristics and to generalize the framework of abiotic and biotic factors that determine their character. During the field work, carried out from 1996 to 1999, samples of water, sediments, benthic and planktonic biota were taken from 76 places at 15 stagnant water bodies, 21 streams and several groundwater bodies; morphological, hydrological, physical and hydrochemical measurements were made. Chemical and biological analyses were carried out in Germany. The most important taxonomical groups were determined by German and international specialists. The results of the work are presented and discussed separately for running waters, lakes and groundwater. Based on these findings, several general topics are dealt with: factors shaping the character of water bodies, food webs, biogeography, spatial sequence of water bodies, typology and protection issues. A checklist of 596 taxa was compiled; 109 additional taxa from the Russian and Mongolian literature were included. Two species (Cyclops glacialis Flößner 2001 and Acanthocorbis mongolica Paul 2011) were new for the science and 103 species were new reports for Mongolia. A regional stream typology with 11 different types was developed using the criteria ecoregion, altitude and catchment area. The typology developed for stagnant waters comprises 9 types based on altitude, lake area, existence of an outflow and relative depth. This dissertation comprises 139 pages and an appendix of 59 pages, 50 tables, 94 figures and a map.

Dans cette étude de trois lacs sujets aux efflorescences de cyanobactéries, nous avons examiné la diversité des bactéries diazotrophes et des cyanobactéries toxiques. Nous avons tenté de définir les facteurs environnementaux influençant la composition des communautés phytoplanctoniques, la concentration ainsi que la composition des microcystines (MCs). Nous avons émis l’hypothèse que l’azote jouerait un rôle majeur dans le façonnement des communautés cyanobactériennes et influencerait la concentration et composition des MCs. Des concentrations de cette toxine ainsi que le gène mcyE codant pour l’enzyme microcystine synthétase ont été détectés à chaque échantillonnage dans tous les lacs. L’azote, particulièrement sous sa forme organique dissoute (AOD) ainsi que la température de l’eau étaient les facteurs environnementaux expliquant le mieux les concentrations des MCs, tandis que la biomasse de Microcystis spp. était globalement le meilleur prédicteur. Le gène nifH codant pour l’enzyme nitrogénase (fixation d’azote) a aussi été détecté dans chaque échantillon. Malgré les concentrations faibles en azote inorganique dissous (AID) et les densités importantes d’hétérocystes, aucun transcrits du gène n’a été détecté par réverse-transcription (RT-PCR), indiquant que la fixation d’azote n’avait pas lieu à des niveaux détectables au moment de l’échantillonnage. De plus, le pyroséquençage révèle que les séquences des gènes nifH et mcyE correspondaient à différents taxons, donc que les cyanobactéries n’avaient pas la capacité d’effectuer les deux fonctions simultanément. / In this study of three eutrophic lakes prone to cyanobacterial blooms, we examined the diversity of diazotrophic bacteria and toxic cyanobacteria. We evaluated the environmental factors effects on the community composition, the concentration and composition of the family of toxins microcystins (MCs). Since the assimilation of nitrogen and the synthesis of MCs in cyanobacteria are thought to be under the same control of the NtcA transcriptor, we hypothesised that nitrogen played a major role in shaping cyanobacterial communities and influenced indirectly the concentration and composition of MCs. The mcyE gene coding for the microcystin synthetase enzyme and MCs concentrations were detected at each sampling date in all lakes. Nitrogen, particularly under its organic dissolved form (DON) as well as water temperature were the environmental factors explaining the most variation in MC concentration although Microcystis spp. biomass was overall the best predictor. The nifH gene coding for the nitrogenase enzyme (N2-fixation) was also detected at all times. Even though the concentrations of dissolved inorganic nitrogen were relatively low, and that heterocysts were present in high densities, no nifH transcripts were detected by RT-PCR, indicating that no N2-fixation was going on at detectable levels at the time of sampling. Moreover, pyrosequencing revealed that sequences of the genes nifH and mcyE corresponded to different taxa, thus cyanobacteria did not have the capacity to perform both functions simultaneously.

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La gestion et le suivi des écosystèmes dans les parcs nationaux et provinciaux visent essentiellement la préservation de leur intégrité écologique et de leur biodiversité. Toutefois, le portrait de la biodiversité aquatique dans les lacs des parcs nationaux du Québec est encore incomplet, en particulier pour les microorganismes qui forment la base des réseaux trophiques. Ce mémoire présente les résultats de la première étude d’envergure sur le zooplancton de 14 lacs du parc national du Mont-Tremblant (PNMT, Québec), intégrant des connaissances nouvelles sur la biodiversité et la structure taxonomique et fonctionnelle du zooplancton et l’application d’indices biotiques. Le but final est d’établir les relations entre la structure du zooplancton et l’état trophique des lacs afin de mieux évaluer leur niveau d’intégrité biologique. La diversité et la structure du zooplancton et les patrons de dominance des espèces dans les lacs du PNMT sont similaires à ceux observés dans les lacs du Bouclier Canadien en Ontario et au Québec. On distingue plusieurs groupes de lacs sur la base des espèces de rotifères (Kellicottia longispina et Conochilus unicornis) et de cladocères de petite (Bosmina, Diaphanosoma birgei) ou grande (Daphnia catawba, Holopedium gibberum) taille. Les lacs se répartissent le long d’un gradient inverse dans l’abondance des rotifères et des copépodes calanoïdes. Ces taxons présentent le meilleur potentiel de bioindicateurs de l’état trophique des lacs du PNMT. L’altitude, la taille et la profondeur des lacs et la présence de l’Omble de fontaine ou du Grand brochet ont un effet structurant sur le zooplancton. Ils permettent de classer les lacs du PNMT en deux groupes bien distincts : i) les lacs oligotrophes à Omble de fontaine riches en copépodes calanoïdes (Allen, Herman, du Brochet, Obéron et Trap), ii) les lacs oligo-mésotrophes à Grand brochet (avec des cyprins planctivores) plus riches en rotifères (surtout Desjardins, Savane, Houdet, Monroe et Rossi). / The application of environmental management plans and monitoring programs in national parks aims essentially to preserve biodiversity and ecological integrity of natural ecosystems for future generations. However, knowledge on aquatic biodiversity in national parks in Quebec is still incomplete, especially for the microorganisms at the base of food webs. This research presents the first important study on the zooplankton communities in 14 lakes of the Parc National du Mont-Tremblant (PNMT, Québec), including new knowledge on the biodiversity components, the taxonomic and functional structure of zooplankton communities, and the application of biotic indexes. The ultimate goal is to establish the relationships between trophic state and both zooplankton community structure and the derived biotic indexes, in order to evaluate the ecological integrity of the study lakes. Biodiversity components and zooplankton community structure of the PNMT lakes are similar to those observed in Canadian Shield lakes in Ontario and Québec. We could distinguish two groups of lake based on rotifer species (Kellicottia longispina and Conochilus unicornis) and on cladoceran species of small (Bosmina, Diaphanosoma birgei) or large (Daphnia catawba, Holopedium gibberum) size. Lakes are distributed along inverse gradients of the relative abundance of rotifers and calanoid copepods. These taxa offer the best potential as bioindicators of the trophic state and ecological integrity of PNMT lakes. Three main factors (altitude, area and depth of lakes, and the presence of brook trout or northern pike) are structuring zooplankton community in two main groups: i) the oligotrophic lakes with the brook trout dominated by the calanoid copepods (Allen, Herman, du Brochet, Obéron and Trap), ii) the mesotrophic lakes with the northern pike (including planktivore cyprinids) dominated by rotifers (mainly Desjardins, Savane, Houdet, Monroe and Rossi).