Abstract Half a century after the Tanganyika sardine (Limnothrissa miodon Boulenger) was introduced into Lake Kivu, several aspects of metazooplankton ecology were investigated from January 2002 to June 2005 in the pelagic zone of the lake. As in other large lakes of the region, zooplankton in Lake Kivu is species-poor, and is dominated by copepods. In addition to three cyclopoid species, four cladoceran and 12 rotifer taxa were recorded. Zooplankton showed marked seasonal variation. Total crustacean abundance increased to a distinct dry season maximum (August-September), following the rise of phytoplankton production associated with deep vertical mixing. The three copepods and the most important cladoceran species exhibited different patterns of vertical migration, depending on their feeding habits, life stages and body size at the adult stage. The relatively small Tropocyclops confinis Kiefer was permanently present in the euphotic layer, while the largest copepod species, Thermocyclops consimilis Kiefer and Mesocyclops aequatorialis Kiefer, as well as the cladoceran Diaphanosoma excisum Sars, exhibited a typical diel vertical migration, with some differences among life stages. Total biomass of copepods in Lake Kivu (Mean= 0.3 g C m-2) is lower than in lakes Tanganyika and Malawi. Similarly, mean annual total production (8.3 g C m-2 y-1) is about three times as low as in lakes Malawi and Tanganyika. The ratio between phytoplankton production and zooplankton production is low (about 1.6 %), suggesting a low transfer efficiency at this food web level. As primary production is in the range found in the other large lakes of the region, it is suggested that the low total zooplankton biomass in Lake Kivu is related to the disappearance of Daphnia curvirostris Eylmann, which was likely the key grazer before the planktivorous fish introduction. The absence in Lake Kivu of a calanoid copepod species, which can more efficiently exploit phytoplankton production, may be another reason why carbon transfer efficiency between phytoplankton and zooplankton is low. Data analysis using multivariate methods showed that seasonal variations of the ratio mixed layer depth: euphotic depth (Zm:Zeu) is the key driving force influencing plankton dynamics via its influence on quantity and quality of zooplankton food resources. This suggests that mesozooplankton dynamics in Lake Kivu is essentially bottom-up controlled. Presently, the sole indication of a significant impact of L. miodon predation on zooplankton is the decrease of average body size of the cladoceran Diaphanosoma over time. Résumé Un demi-siècle après l’introduction de la sardine Limnothrissa miodon Boulenger, endémique du lac Tanganyika, plusieurs aspects de l’écologie du métazooplancton pélagique du lac Kivu ont fait l’objet d’investigations dans ce lac de janvier 2002 à juin 2005. Comme dans d’autres grands lacs de la région, le métazooplancton du lac Kivu présente une faible diversité spécifique. Il est dominé par trois espèces de copépodes cyclopoïdes. Quatre espèces de cladocères et 12 taxa de rotifères ont également été observés. Le zooplancton de ce grand lac présente des variations saisonnières marquées. L’abondance totale des crustacés présente un pic distinct vers la fin de la saison sèche (août - septembre), qui succède à un pic de phytoplancton. Les 4 espèces les plus abondantes montrent différents patrons de migration verticale, dépendant de leur régime alimentaire, du stade de développement et de la taille du stade adulte. Le plus petit copépode, Tropocyclops confinis Kiefer reste en permanence dans la zone photique alors que les 2 grandes espèces, Thermocyclops consimilis Kiefer et Mesocyclops aequatorialis Kiefer, ainsi que le cladocère Diaphanosoma excisum Sars, réalisent des migrations verticales journalières, dont l’amplitude varie selon le stade de développement des individus. La biomasse totale des copépodes (moyenne = 0.3 g C m-2) est plus faible que dans les lacs Tanganyika et Malawi. Une différence semblable a été observée pour la production totale annuelle qui est de 8.3 g C m-2 j-1, soit environ 3 fois moins que dans les deux autres grands lacs. Le rapport entre la production primaire phytoplanctonique et la production zooplanctonique est également faible (environ 1.6 %) ; indiquant une faible efficience de transfert à ce niveau du réseau trophique. Le fait que la production primaire du Lac Kivu soit du même ordre de grandeur que dans les autres grands lacs de la région suggère que les faibles valeurs de la biomasse totale du zooplancton sont une conséquence de la disparition de Daphnia curvirostris Eylmann, qui était sans doute le brouteur le plus efficace avant l’introduction de la sardine. L’absence au Lac Kivu d’une espèce de copépode calanoide, qui peut exploiter le phytoplancton de façon optimale, est sans doute une autre raison de la faible efficience du transfert de carbone entre le phyto- et le zooplancton. L’analyse des données par des méthodes multivariées a montré que la variation saisonnière du rapport zone de mélange: zone photique (Zm:Zeu) est le facteur clé influençant la production du métazooplancton via la quantité et la qualité de ses ressources alimentaires. La dynamique zooplanctonique dans ce lac subit donc essentiellement un contrôle « bottom-up ». La diminution de la taille des individus de Diaphanosoma au cours du temps est actuellement la seule indication de l’impact de la prédation de Limnothrissa miodon sur le zooplancton.

Résumé Le Rift Est-Africain comprend plusieurs grands lacs, dont le lac Kivu situé entre 1°34’ et 2°30’ de latitude Sud et compris entre 28°50’ et 29°23’ de longitude Est. Ce lac, localisé au nord-ouest du Rwanda à la frontière avec la République Démocratique du Congo, présente une spécificité unique au monde: ses eaux profondes contiennent une gigantesque quantité de gaz dissous (3/4 de dioxyde de carbone (CO2), 1/4 de gaz méthane (CH4)). Les études antérieures indiquent que les eaux du lac Kivu présentent une structure stratifiée particulière qui se décline en 13 couches dans le bassin principal. Nous avons établi une nouvelle stratification, en quatre couches de la colonne d’eau dans ce bassin sur base des données physico-chimiques mais aussi, en tenant compte tout particulièrement du comportement biogéochimique du carbone. Cette structure simplifiée permettra une meilleure évaluation de l’impact environnemental et une gestion durable de l’exploitation du gisement de gaz méthane du lac Kivu. Un suivi détaillé de plusieurs paramètres physico-chimiques, biogéochimiques ainsi que des éléments majeurs, mineurs et en trace, présents dans le bassin principal du lac, dans sa partie rwandaise en un point fixe au large de Kibuye, durant la petite saison sèche, apporte un éclairage plus précis de leur distribution dans la colonne d’eau. Une étude de la variation spatio-temporelle de ces paramètres est réalisée aussi bien à Kibuye qu’à Gisenyi et ce durant les différentes saisons pour, entre autres, servir de base de données nécessaire à toute comparaison ultérieure. L’origine des gaz dissous dans le lac Kivu a fait l’objet de plusieurs études et hypothèses. Les deux principaux gaz dissous du lac ont un élément biogéochimique en commun: le carbone. Par des mesures isotopiques et par comparaison avec le système limnologique du lac Tanganyika voisin, la correspondance de l’allure générale de la distribution comparée du carbone inorganique dissous (DIC), de l’alcalinité totale et du δ13CDIC dans les deux lacs indique notamment que les processus à l’origine du gaz méthane du lac Kivu ne sont pas liés au magmatisme, ni à des phénomènes thermocatalytiques. Nous pensons que le carbone, et par conséquent le gaz méthane du lac Kivu, est d’origine phytoplanctonique. L’explication par une étude hydrogéologique et pédologique de l’origine de la stratification pérenne de la colonne d’eau du lac Kivu constitue un point de vue intéressant. Une autre perspective serait, celle visant à établir par des données biogéochimiques, le taux de régénération du gaz méthane du lac Kivu afin d’en déterminer la durée d’exploitabilité réelle.

Résumé<p>Le Rift Est-Africain comprend plusieurs grands lacs, dont le lac Kivu situé entre 1°34’<p>et 2°30’ de latitude Sud et compris entre 28°50’ et 29°23’ de longitude Est. Ce lac,<p>localisé au nord-ouest du Rwanda à la frontière avec la République Démocratique du<p>Congo, présente une spécificité unique au monde: ses eaux profondes contiennent<p>une gigantesque quantité de gaz dissous (3/4 de dioxyde de carbone (CO2), 1/4 de<p>gaz méthane (CH4)).<p>Les études antérieures indiquent que les eaux du lac Kivu présentent une structure<p>stratifiée particulière qui se décline en 13 couches dans le bassin principal. Nous<p>avons établi une nouvelle stratification, en quatre couches de la colonne d’eau dans<p>ce bassin sur base des données physico-chimiques mais aussi, en tenant compte<p>tout particulièrement du comportement biogéochimique du carbone. Cette structure<p>simplifiée permettra une meilleure évaluation de l’impact environnemental et une<p>gestion durable de l’exploitation du gisement de gaz méthane du lac Kivu.<p>Un suivi détaillé de plusieurs paramètres physico-chimiques, biogéochimiques ainsi<p>que des éléments majeurs, mineurs et en trace, présents dans le bassin principal du<p>lac, dans sa partie rwandaise en un point fixe au large de Kibuye, durant la petite<p>saison sèche, apporte un éclairage plus précis de leur distribution dans la colonne<p>d’eau. Une étude de la variation spatio-temporelle de ces paramètres est réalisée<p>aussi bien à Kibuye qu’à Gisenyi et ce durant les différentes saisons pour, entre<p>autres, servir de base de données nécessaire à toute comparaison ultérieure.<p>L’origine des gaz dissous dans le lac Kivu a fait l’objet de plusieurs études et<p>hypothèses. Les deux principaux gaz dissous du lac ont un élément biogéochimique<p>en commun: le carbone. Par des mesures isotopiques et par comparaison avec le<p>système limnologique du lac Tanganyika voisin, la correspondance de l’allure<p>générale de la distribution comparée du carbone inorganique dissous (DIC), de<p>l’alcalinité totale et du δ13CDIC dans les deux lacs indique notamment que les<p>processus à l’origine du gaz méthane du lac Kivu ne sont pas liés au magmatisme, ni<p>à des phénomènes thermocatalytiques. Nous pensons que le carbone, et par<p>conséquent le gaz méthane du lac Kivu, est d’origine phytoplanctonique.<p>L’explication par une étude hydrogéologique et pédologique de l’origine de la<p>stratification pérenne de la colonne d’eau du lac Kivu constitue un point de vue<p>intéressant. Une autre perspective serait, celle visant à établir par des données<p>biogéochimiques, le taux de régénération du gaz méthane du lac Kivu afin d’en<p>déterminer la durée d’exploitabilité réelle. / Doctorat en Sciences / info:eu-repo/semantics/nonPublished