Stage d'écologie · CNB

Notes de stage au CNB

Forêt ardennaise · pelouse calcicole de la Calestienne · écologie de la rivière (Viroin) · ornithologie · fiche-méthode labo

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Partie 1 · le matin

La forêt ardennaise

Notions de base

L'écosystème

Définition — interaction entre le biotope (non-vivant) et la biocénose (vivant).

Taille — aucune limite : de la mare au désert.

Objectif du stage — comparer deux écosystèmes — la forêt ardennaise le matin, la pelouse calcicole de la Calestienne l'après-midi.

Biotope (non-vivant)

Climatope — température, humidité, vent, air, ensoleillement.

Édaphotope — le sol et le sous-sol (la roche mère).

Hydrotope — tout ce qui concerne l'eau : nappes phréatiques, ruissellements.

Biocénose (vivant)

Phytocénose — l'ensemble des végétaux.

Zoocénose — l'ensemble des animaux.

Mycocénose — l'ensemble des champignons.

Microcénose — les microorganismes (non abordé ici).

Relations écologiques

Inter-spécifique — entre espèces différentes.

Intra-spécifique — au sein de la même espèce.

Exemples — compétition, association bénéfique, mutualisme, symbiose.

Régions géomorphologiques

Ardennes — essentiellement de la forêt (en vert sur les cartes topographiques).

Calestienne — de la pelouse calcicole (en blanc avec quelques taches vertes sur les cartes).

Paysage & géologie

Vallée du Viroin & versants

Cours d'eau — le Viroin, souvent invisible ou détourné par des canaux vers les moulins.

Plaine alluviale — prairies et champs recouverts lors des débordements du cours d'eau.

Adret — versant face au sud, ensoleillé et plus chaud. L'ancien village de Vierves y a été construit pour la chaleur (avant le chauffage central).

Ubac — versant face au nord, plus humide et plus frais. C'est le site de la visite.

Origine des roches en Belgique

Majorité — des roches sédimentaires, formées par l'accumulation de sédiments (argile ou sable) sous l'eau.

Période — il y a 380 à 400 millions d'années, la Belgique était dans l'hémisphère sud, sous l'eau.

Stratification — normalement horizontale, mais oblique ici, à cause du plissement causé par le mouvement des plaques tectoniques.

Impact — le climatope (température, ensoleillement) influence la disposition humaine dans l'écosystème.

Les trois roches à reconnaître

Grès (sandstone) — blocs foncés (brun, ocre, gris), de tailles irrégulières. Contient du quartz (sable, SiO₂). Test : raye le verre, pas d'effervescence avec l'HCl (non carbonaté). Imperméable et dur. Sous-sol de l'Ardenne (la « maison de gauche »). Utilisé comme matériau de construction (petites carrières locales).

Schiste (shale) — présente une schistosité : feuilleté, en tranches. Composé d'argile. Présent en Ardenne et en Calestienne.

Calcaire (limestone) — blocs blancs ou gris très clair, formes régulières (parallélépipèdes rectangles). Roche carbonatée : contient du carbonate de calcium (CaCO₃). Test : effervescence avec l'HCl, ne raye pas le verre. Sous-sol de la Calestienne (la « maison de droite »), absent en Ardenne.

Le sol forestier (Ardennes)

Formation — dégradation de la roche mère (dessous) et de la matière organique (feuilles, mousses, fougères, animaux — dessus), le tout mélangé.

Profondeur — profond (entre 50 cm et 1 m), surtout sur les plateaux.

Humidité — humide, car le grès sous-jacent est imperméable.

pH — acide (autour de pH = 4), dû à la silice de la roche mère.

Test pH — indicateur colorimétrique : rouge = acide.

Flore & végétation

Stratification forestière (couches végétales)

Strate muscinale — mousses et végétaux très petits.

Strate herbacée — petites plantes, fougères, ronces (ex. anémones sylvie).

Strate arbustive — arbustes et jeunes arbres.

Strate arborée — grands arbres (chênes, charmes, hêtres).

Exemple — un même chêne passe de la strate herbacée à arbustive, puis arborée en grandissant.

Plantes vernales

Définition — plantes qui fleurissent en fin d'hiver / début de printemps (perce-neige, jonquilles, tulipes, jacinthes des bois, muguet).

Avantage — elles profitent de la lumière du soleil avant que le feuillage des strates supérieures ne se développe, ce qui maximise la photosynthèse et la reproduction. L'ensoleillement influence directement la période de floraison.

Adaptation au sol acide

Plantes acidophiles — adaptées aux sols acides (genêt à balais, chèvrefeuille des bois, polytric). Spécifiques à l'Ardenne.

Plantes ubiquistes — indifférentes au type de sol, on les retrouve partout (ex. le lierre).

Exemples de plantes

Genêt à balais (Cytisus scoparius) — acidophile. Famille des Fabacées : capable de transformer l'azote atmosphérique (N₂) en azote assimilable (nitrites/nitrates) grâce à des bactéries logées dans les nodules racinaires — relation d'association mutualiste. Usages anciens : confection de balais, combustible pour les fours de boulangers.

Lierre — une des trois lianes indigènes ; ubiquiste (présent en Ardenne comme en Calestienne). Caractéristiques d'une liane : plante grimpante et ligneuse (elle produit du bois).

Chèvrefeuille des bois (Lonicera periclymenum) — deuxième liane indigène, acidophile. Fleur allongée en tube contenant le nectar. Pollinisateur : le Moro-sphinx (ou « petit colibri »), un papillon qui vole en stationnaire et utilise une longue trompe pour atteindre le nectar — relation inter-spécifique mutualiste (nourriture pour l'insecte, reproduction pour la plante).

Polytric — petite mousse acidophile, en forme de sapin.

Faune

Salamandre — animal jaune et noir, ressemblant à un lézard. Biotope recherché : eaux froides et oxygénées (par ex. versants ubac avec petites cascades) — la femelle y pond. Attention : les salamandres adultes ne savent pas nager, il ne faut pas les mettre dans l'eau.

Oiseaux — le chant sert à attirer les femelles et à défendre le territoire — c'est une forme de compétition (intra-spécifique et inter-spécifique).

Cochon (usage historique) — la glandée — les cochons étaient emmenés en forêt pour manger les glands (fruits du chêne), retournant la terre. C'est l'origine de l'expression « glander » (ne rien faire), pour la personne qui les surveillait.

Impact humain & histoire

Composition & climat

Forêt actuelle — forêt secondaire, principalement une chênaie-charmaie (chênes et charmes).

Forêt primaire — anciennement une hêtraie (forêt de hêtres), modifiée par l'homme.

Gélivure — fissure dans l'écorce causée par le gel : au printemps, la sève (eau + sels minéraux) monte et peut geler lors de nuits froides ; l'eau se dilate (H₂O) et fait éclater les vaisseaux.

Conséquences — si la blessure ne se referme pas (bourrelets de cicatrisation), cela laisse l'opportunité aux champignons (mycélium noir visible) ou aux insectes xylophages (qui pondent et mangent le bois) de s'installer, nuisant à l'arbre.

Gestion forestière

Forêt cultivée — les parcelles sont vendues tous les 20 ans à la population locale pour la coupe de bois de chauffage en hiver. Seuls les gros chênes marqués par l'agent forestier ne peuvent pas être coupés.

Production de charbon de bois (faulde / ère de charbonnier)

Ère de faulde — une ancienne plateforme noire et terreuse où l'on produisait le charbon.

Montage du tas — construction d'une cheminée centrale avec des bois plantés verticalement ; on dispose les plus gros bois autour de la cheminée, puis les plus petits ; on recouvre le tas de feuilles/branchages puis de terre, pour empêcher une combustion complète (privation d'oxygène — sinon on obtient des cendres).

Allumage & combustion lente — on verse des braises dans la cheminée. Combustion lente, « fumeurs » : fumée blanche (= vapeur d'eau) puis fumée grise ; le tas s'affaisse. Ça dure plusieurs jours et nécessite une surveillance constante. Les charbonniers vivaient en forêt avec leur famille.

Fin & transport — on retire la terre et on étale le charbon pour le refroidir, puis chargement dans des chariots.

Utilisation (sidérurgie) — extraction du fer à partir du minerai de fer. Le charbon est plus calorique que le bois : il produit du monoxyde de carbone (CO) qui capte l'oxygène du minerai de fer pour former du CO₂ (gaz à effet de serre), laissant le fer pur.

Impact & déclin — déforestation importante. Déclin avec la découverte du charbon de terre (houille) dans des gisements (ex. Charleroi), qui a réduit le besoin de charbon de bois et sauvé les forêts.

Fabrication de sabots

Reconversion — les charbonniers se sont reconvertis en sabotiers.

Matériau — des bois tendres (bouleau, peuplier) pour faciliter la taille et le creusement — le chêne est trop dur.

Économie — le village de Nismes comptait jusqu'à 500 sabotiers, exportant des sabots en Europe (Luxembourg, Hollande, France). Usage actuel : surtout folklorique (ex. les Gilles de Binche).

Tannerie

Procédé — traitement des peaux animales (ex. peau de vache) pour les rendre souples et imputrescibles.

Matériau — de l'écorce d'arbre (riche en tannins) broyée en poudre et utilisée dans des bacs d'eau.

Impact — l'écorçage tue l'arbre, ce qui a contribué à la modification de la forêt aux XIXᵉ et XXᵉ siècles.

Chemin de fer

Fonction économique — transport de voyageurs (vers les villes) et de matières premières (bois, sabots, grès, calcaire).

Évolution — traverses en bois au départ, remplacées par des traverses en métal (ex. Angleur, 1927-1928) fabriquées à Liège après le déplacement de la sidérurgie.

Usage actuel — une voie touristique pour un petit train événementiel.

Partie 2 · l'après-midi

La Calestienne : roches, karst & biodiversité

Identification & caractéristiques des roches

Types de roches locales

Schiste — roche feuilletée, fine, composée d'argile.

Calcaire schisteux — un mélange de calcaire et d'argile.

Calcaire — la roche principale de la région, formée par le vivant.

Grès — très dur, composé de sable, souvent rouge (fer oxydé) ou bleu. Difficile à tailler, utilisé brut.

Ardoise — roche provenant de l'Ardenne, riche en argile.

Test d'identification du calcaire (test à l'HCl)

2 HCl + CaCO₃ → CaCl₂ + H₂O + CO₂

Principe — l'acide chlorhydrique (HCl) réagit avec le calcaire (carbonate de calcium, CaCO₃) en produisant des bulles de dioxyde de carbone (CO₂).

Fiabilité — la présence de bulles confirme le calcaire. En revanche, l'absence de bulles ne signifie pas l'absence de calcaire : une réaction instantanée demande au moins ~80 % de calcaire ; des réactions plus lentes ou à l'échelle microscopique peuvent se produire avec des pourcentages inférieurs.

Exemples testés — la coquille d'escargot, le fossile de corail et une pierre grisâtre locale ont réagi positivement ; une autre pierre contenait du calcaire mais en quantité insuffisante pour une réaction visible.

Neutralisation — le bicarbonate de soude sert à neutraliser l'acide après les tests.

Fossiles & origine des roches

Corail fossile — environ 380 millions d'années. Les motifs géométriques complexes ou circulaires sur les roches sont souvent des moules de vie passée (coraux).

Squelettes — ceux des coraux sont constitués de calcaire (carbonate de calcium) ; les squelettes humains, eux, de phosphate de calcium, plus stable chimiquement.

Formation du calcaire — issu de l'activité d'êtres vivants (coraux) et de l'érosion des argiles : ces matériaux se sont mélangés et compactés dans des fonds océaniques peu profonds, formant un mélange de calcaire et d'argile (calcaire schisteux).

Paléogéographie — il y a 380 M d'années, la Belgique se situait près du tropique du Capricorne.

Orogenèse — la collision entre les plaques africaine et européenne, il y a ~65-64 M d'années (époque de l'extinction des dinosaures), a provoqué la remontée des terres — phénomène qui continue d'élever les Ardennes d'environ 1 mm par an.

Phénomènes karstiques & hydrogéologie

Dissolution du calcaire

Processus — l'eau de pluie se charge en acides (acide carbonique formé par le CO₂ atmosphérique ou issu de la décomposition organique, ou pluies acides d'origine humaine) en percolant à travers le sol. Cet acide dissout le calcaire au fil des siècles.

Formations karstiques — ce phénomène crée des cavités, des trous (dolines) et de gigantesques grottes (ex. Grottes de Han, Grottes de Neptune).

Cours d'eau souterrains — dans les régions calcaires, les rivières s'engouffrent et s'écoulent majoritairement sous terre.

Origine du terme — « karstique » (K-A-R-S) vient d'une région près de l'Autriche où ces phénomènes ont été décrits.

Test de pH du sol

Réalisation — un test de pH sur de la terre de fourmilière a révélé un pH proche de la neutralité (jaune-vert, pH ~7).

Profondeur — plus près de la roche calcaire, le pH serait plus basique (pH ~8).

Acidité naturelle — toujours présente dans le sol, due à la décomposition de la matière organique (des bactéries libèrent du CO₂ qui forme l'acide carbonique avec l'eau).

Acidité artificielle — pluies acides dues aux industries (soufre), aux engrais et aux oxydes d'azote des véhicules.

Écologie & biodiversité

Création d'écosystèmes semi-naturels

Historique — la déforestation ancienne en Belgique, combinée au pâturage par des animaux (aurochs, bisons, puis moutons), a créé et maintenu des milieux ouverts.

Définition — les écosystèmes semi-naturels sont des systèmes dont l'existence est due à l'action humaine (destruction de la forêt pour l'agriculture), mais dont la flore et la faune se sont installées naturellement.

Biodiversité spécifique — ces milieux ouverts, souvent sur sols calcaires, ont favorisé des espèces venues du bassin méditerranéen (orchidées, globulaire, petite pimprenelle), amenées par le vent et les oiseaux.

Idée forte — l'être humain peut être un créateur d'écosystèmes, pas seulement un destructeur.

La réserve naturelle

Protection — ce sont les seuls endroits en Belgique où la nature est légalement protégée.

Domaine public — généralement publics : la contemplation et la promenade sont autorisées sur les chemins tracés, mais tout prélèvement ou altération est interdit.

Plantes & pH

Petite pimprenelle (sanguisorbe) — goût de concombre, comestible (avec précautions contre les parasites). Plante typique des sols calcaires.

Lierre — pousse partout où la vie s'installe facilement, mais n'aime pas les sols très acides (pH < 4).

Clématite — indique un pH neutre (7) à basique (8), souvent dû à la présence de calcaire.

Chèvrefeuille — aime l'acidité ; sa présence en zone calcaire s'explique par une acidification locale du sol (ex. aiguilles de pin).

Risques liés à la cueillette sauvage

Contamination — les plantes sauvages peuvent être contaminées par l'urine ou les excréments d'animaux, transportant des parasites (échinococcose) ou des virus (leptospirose).

Parasite échinococcose — unicellulaire ; il modifie le comportement des rongeurs (attirés par l'urine de chat) pour assurer son cycle de vie chez les carnivores. L'homme peut être un hôte accidentel.

Précautions — cueillir les plantes au-dessus du niveau du genou, rincer abondamment à l'eau (idéalement avec du vinaigre).

Plantations exotiques & monocultures

Pins noirs d'Autriche — introduits au début du 20ᵉ siècle (vers 1910-1920), à la suite de décrets royaux, pour reboiser les terres incultes.

Effets négatifs — stérilisation des milieux ; uniformisation de l'écosystème et réduction drastique de la biodiversité ; acidification du sol par les aiguilles de pin, qui modifie la composition floristique (ex. apparition de chèvrefeuille en zone calcaire).

Comparaison biodiversité — un chêne de plus de 150 ans peut héberger ~2000 espèces, tandis qu'un pin en héberge moins de 100 (20 fois moins).

Réflexion — les choix de plantation, motivés par la productivité du bois, ont des conséquences à long terme sur les générations futures et l'environnement.

Histoire économique & sociale

Matériaux de construction & habitat

Tradition — les maisons anciennes étaient construites avec des matériaux locaux (ardoise, calcaire, grès), en utilisant les ressources disponibles et les compétences régionales.

Déconnexion moderne — le commerce international a déconnecté la construction des matériaux locaux, entraînant l'usage de matériaux potentiellement toxiques et un futur cycle de « dé-pollution ».

Habitat comme droit — l'habitat devrait être un droit fondamental, non une richesse spéculative.

Richesse historique de la région

Fin du 19ᵉ siècle — la région était très riche grâce à une économie basée sur : le chemin de fer (jusqu'à 30 départs de trains par jour) ; l'exploitation de la roche, du charbon des Ardennes et des gisements de fer pour les forges ; le tourisme (villégiature).

Déclin — cette période de richesse a pris fin avec l'ère du charbon.

Agriculture traditionnelle & métiers disparus

Pâturage des moutons — les zones défrichées servaient au pâturage, créant des paysages ouverts.

« Gros fumiers » — expression désignant les villageois riches possédant beaucoup de moutons — et donc de grands tas de fumier devant leur maison.

Métier de herdier — un métier disparu, hautement qualifié : les bergers étaient formés pour connaître les plantes (comestibles/toxiques), déclencher des feux pour régénérer la végétation, gérer la santé des troupeaux et connaître les chemins.

Impact sur le paysage — l'agriculture et l'élevage traditionnels ont profondément façonné les paysages actuels.

Réflexions générales

Éco-anxiété & résilience — reconnaître les impacts négatifs humains sans tomber dans la culpabilité paralysante, et se rappeler que la nature, laissée à elle-même, peut se rééquilibrer (une forêt naturelle peut se reconstituer en 600 à 1000 ans).

Compromis — trouver un juste équilibre entre la productivité (bois, nourriture) et la préservation des écosystèmes riches en biodiversité indigène.

Démocratie participative — critique d'une démocratie qui ne consulte pas assez les citoyens sur des décisions majeures (voitures, alimentation, éducation) ; appel à une consultation plus directe des personnes concernées.

Partie 3 · la rivière

Écologie de la rivière (le Viroin)

L'équilibre de l'oxygène en milieu aquatique

Le milieu aquatique s'évalue par l'équilibre entre production et consommation d'oxygène au cours de la journée.

Fig. 1 — Milieu sain : le jour, la production dépasse la consommation (aire verte) et crée un « bonus d'oxygène ».

Production & consommation

Production (courbe verte) — surtout par la photosynthèse des algues et des plantes aquatiques ; culmine vers midi (active d'environ 6h à 18h).

Consommation (courbe rouge) — la respiration de tous les organismes, à peu près constante sur 24 h.

Milieu sain — idéalement, la production d'oxygène dépasse la consommation (aire sous la courbe verte > aire sous la courbe rouge), créant un « bonus d'oxygène ».

Eutrophisation

Définition — un milieu trop riche en nutriments (du grec eutroph, « bien nourri ») qui favorise un développement excessif d'algues.

Mécanisme — les algues prolifèrent en surface et bloquent la lumière pour les algues plus profondes ; la consommation d'O₂ augmente fortement (masse algale + décomposition) tandis que la photosynthèse reste limitée à la surface.

Résultat — surconsommation d'oxygène → asphyxie et mort du milieu.

Rôle du dosage d'O₂ — suivre les milieux et détecter un risque d'eutrophisation.

Évaluation de la santé des rivières

Deux analyses complémentaires

Analyse chimique — une « photo » instantanée de la qualité de l'eau à un moment donné (ex. taux de saturation en O₂ de 80 % ou 101 %) — reflète la pollution à court terme.

Analyse biologique — un « film » des semaines et mois passés, via la présence et la santé des macro-invertébrés — reflète la pollution à long terme (il faut du temps pour que les espèces sensibles recolonisent).

Interprétation des résultats combinés

Chimie bonne / biologie bonne — rivière en bonne santé.

Chimie bonne / biologie mauvaise — événement polluant passé et de courte durée : les effets chimiques ne sont plus mesurables, mais il a causé la mortalité d'espèces sensibles, qui n'ont pas encore eu le temps de se repeupler.

Chimie mauvaise / biologie bonne — pollution actuelle (« le robinet de la pollution est ouvert ») ; la biologie n'est pas encore affectée mais le sera bientôt → trouver et arrêter la source immédiatement.

Chimie mauvaise / biologie mauvaise — pollution actuelle et continue ayant déjà eu un impact sur la biologie → stopper la pollution et attendre le repeuplement.

Mesure de l'oxygène dissous — méthode de Winkler

Principe : convertir l'oxygène dissous en un précipité stable, puis le libérer et le titrer indirectement via la production d'iode.

1 · Fixation de l'oxygène (au bord de l'eau)

MnCl₂ + 2 NaOH → Mn(OH)₂ + 2 NaCl

Mn(OH)₂ + ½ O₂ + H₂O → Mn(OH)₄ (précipité marron)

Étapes — on ajoute du MnCl₂ et du NaOH (milieu basique) ; le Mn(OH)₂ réagit avec l'oxygène dissous pour former un précipité marron Mn(OH)₄ ; le précipité contient tout l'oxygène dissous, le reste de l'eau peut être siphonné.

DBO — Demande Biologique en Oxygène. DBO0 = mesure au temps zéro ; DBO3/DBO5 = chute d'oxygène après 3 ou 5 jours à l'obscurité (pour empêcher la photosynthèse), qui indique la consommation par les bactéries et micro-algues (pression en matière organique).

2 · Libération de l'oxygène & production d'iode (labo)

Mn(OH)₄ + H₂SO₄ → MnSO₄ + 3 H₂O + ½ O₂

2 KI + ½ O₂ + H₂O → 2 KOH + I₂ (di-iode, brun-orangé, stable)

3 · Titrage de l'iode

I₂ + 2 Na₂S₂O₃ → 2 NaI + Na₂S₄O₆

Fin du titrage — atteinte quand la couleur brun-orangé de l'iode disparaît (tout l'iode a réagi).

Rapports stœchiométriques — 1 mol I₂ ↔ 2 mol S₂O₃²⁻ ; ½ mol O₂ ↔ 1 mol I₂ ; donc 1 mol O₂ ↔ 4 mol S₂O₃²⁻.

Données & calcul — concentration du thiosulfate ≈ 0,0125 mol/L ; volume d'échantillon ex. 272,9 mL. À partir du volume de thiosulfate, on calcule les moles de thiosulfate, puis les moles d'oxygène (rapport 4:1), et enfin la concentration en milligrammes d'oxygène par litre.

Exemple Viroin — ≈ 8,9 mg/L d'O₂, soit ~85,6 % de saturation à 12,1 °C → légère pollution.

Indice Biologique Global Normalisé (IBGN)

Définition & objectif — attribuer une note (0 à 8) à la qualité d'un cours d'eau selon les macro-invertébrés présents ; reproductible et comparable entre cours d'eau similaires d'Europe de l'Ouest.

Principe — la présence d'espèces plus ou moins sensibles à la pollution est indicatrice de l'état du milieu — beaucoup d'espèces sensibles = bon signe.

Conditions de prélèvement (méthode rigoureuse)

Micro-écosystèmes — pêcher dans différents habitats : sous les cailloux, zones de courant fort/faible, zones profondes/peu profondes, près des berges, dans les racines/la végétation — théoriquement 8 micro-écosystèmes différents.

Délai climatique — au moins 10 jours après un gros orage ou une crue, pour éviter les espèces opportunistes temporaires.

Portion de cours d'eau — pêcher sur une portion égale à ~10 fois la largeur de la rivière (ex. 250-300 m pour une rivière de 25-30 m de large).

Écologie des rivières & adaptations des espèces

Chaîne trophique aquatique

Producteurs — plantes à fleurs aquatiques, algues (microscopiques comme les diatomées), matière organique morte (feuilles, branches, animaux).

Consommateurs primaires — racleurs (se fixent aux supports et raclent les biofilms algaux) et filtreurs (filtrent l'eau pour capturer les particules en suspension).

Décomposeurs — se nourrissent de matière organique morte.

Prédateurs — se nourrissent d'autres organismes.

Macro-invertébrés & adaptations

Gastéropodes — Ancylus (ancyle) : forme hydrodynamique, plaqué aux cailloux, racleur, adapté au courant. Limnea : respiration pulmonaire, doit remonter à la surface, donc vit dans des eaux calmes (mares) ou des zones peu courantes.

Éphémères (larves) — ex. Baetis, Heptageniidae (3 cerques, branchies latérales ou dorsales). L'adulte vit très peu (quelques heures à 3 jours) pour se reproduire ; la larve aquatique peut vivre plusieurs mois à 2 ans. Certains ont des branchies dorsales, ce qui leur permet de s'enfouir dans la vase tout en respirant.

Coléoptères (larves) — première paire d'ailes en bouclier (élytre) ; certains sont aquatiques adultes ou larves.

Diptères (larves) — n'ont que 2 ailes (les altères sont les vestiges de la seconde paire). Simulie : petite larve (3-4 mm) qui se fixe par des crochets et déploie un filet pour filtrer l'eau. Chironomes : larves de moustiques.

Trichoptères (larves) — ailes très poilues (« tricot »). Certains tissent des filets de soie pour filtrer l'eau (ex. Hydropsyche) ; d'autres construisent des fourreaux avec des matériaux du milieu (sable, bois) pour la protection et le lest, avec un trou à l'arrière pour la circulation de l'eau (respiration). Identification : tête et 3 plaques thoraciques durcies et brillantes.

Plécoptères (larves) — deux cerques à l'arrière, souvent sans branchies visibles (respiration cutanée). Très sensibles au manque d'oxygène et à la pollution.

Hétéroptères (larves) — respiration par la peau, sensibles à l'oxygène.

Odonates (larves) — libellules et demoiselles : prédateurs, les plus grandes larves (jusqu'à 3 cm). Branchies rectales chez la libellule ; possèdent un « masque » (pièce buccale protractile) pour attraper des proies.

Crustacés — gammares (aplatis latéralement, ressemblent à des crevettes) ; aselles (aplatis dorso-ventralement).

Vers — oligochètes (annélides, présence de poils) ; hirudinées / sangsues (sans poils, ventouse arrière, lucifuges — fuient la lumière).

Poissons (indicateurs) — le chabot (max 12 cm) est un bon indicateur de rivière saine : il n'a pas de vessie natatoire, reste au fond et est très cryptique. La sensibilité au pH et à la température varie selon les espèces (gamme de tolérance écologique).

Respiration aquatique

Branchiale — échange gazeux via des branchies.

Pulmonaire — respiration aérienne, nécessite de remonter à la surface.

Cutanée — diffusion de l'oxygène à travers la peau ; moins efficace, nécessite un milieu très oxygéné (espèces très sensibles à la pollution organique).

Trachéenne — via des tubes ou des pores.

Impact de la pollution organique

Mécanisme — la matière organique non traitée est décomposée par des bactéries, qui se reproduisent de façon exponentielle et consomment énormément d'oxygène.

Conséquence — baisse de l'oxygène dissous, ce qui prive d'oxygène les espèces les plus sensibles (notamment celles à respiration cutanée).

Fiche-méthode · examen

Labo : qualité de l'eau du Viroin

L'examen se fait sans notes : ce qui compte, c'est de connaître la méthode et de l'appliquer à de nouvelles données — pas de réciter. Cette fiche résume la marche à suivre, avec l'exemple travaillé du Viroin.

Macro-invertébrés & chaîne alimentaire

Un macro-invertébré benthique = un animal sans squelette interne (invertébré), visible à l'œil nu (macro), qui vit au fond de l'eau (benthique). Pour rester au fond malgré le courant, chaque espèce a une adaptation.

Adaptations à la vie benthique

Trichoptère à fourreau — la larve construit un fourreau de petits cailloux qui sert de lest pour rester au fond.

Ancyle — forme hydrodynamique (résiste au courant) + se colle au substrat grâce à son pied.

Sangsue — se fixe au substrat grâce à des ventouses.

Sensibilité — toutes les espèces n'ont pas la même sensibilité à la pollution : certaines sont très sensibles, d'autres tolérantes. C'est ce qui rend l'indice biotique possible.

Réseau trophique (« qui mange qui »)

Fig. 1 — Chaîne alimentaire du Viroin. Une relation « qui mange qui » = relation trophique.

L'indice biotique (IB)

Il évalue la qualité de l'eau à partir des animaux présents. Trois étapes, puis interprétation.

Rappel : un taxon = un type d'organisme identifié (dans l'IBGN, le plus souvent une famille). On compte les types différents, pas les individus.

Fig. 2 — Lecture du tableau AFNOR : colonne × ligne = indice biotique.

Exemple travaillé — Viroin (avril 2024)

Biodiversité — 28 taxons → colonne 25–28.

Polluosensibilité — premier groupe ≥ 3 individus = 6 Glossosomatidae (groupe n° 7) → ligne 7.

Indice biotique — intersection colonne × ligne → IB = 14 → eau de bonne qualité (13–16).

Les deux cas particuliers (à savoir expliquer)

Faible biodiversité, animaux très sensibles — eau de bonne qualité, mais avec peu d'habitats différents.

Bonne biodiversité, animaux peu sensibles — eau de faible qualité, mais avec beaucoup d'habitats différents.

Analyse physico-chimique

a) Le débit (m³/s)

Débit = largeur × profondeur moyenne × vitesse

Profondeur moyenne — moyenne des profondeurs relevées (en m).

Vitesse — mesurée avec un bouchon : v = distance parcourue / temps moyen.

Exemple Viroin — largeur 24 m · profondeur moyenne 0,342 m · bouchon 20 m en 15 s → v ≈ 1,33 m/s. Q = 24 × 0,342 × 1,33 ≈ 11,8 m³/s.

b) L'oxygène dissous (mg/L)

À partir du titrage, on enchaîne les calculs dans l'ordre :

C(I₂) = ( C(thio) × V(thio) ) / V(flacon)

C(O₂) = C(I₂) / 4

γ(O₂) = C(O₂) × 32 (en g/L) puis mg/L = g/L × 1000

Exemple Viroin — C(thio) = 0,0125 mol/L · V(thio) = 0,025 L · V(flacon) = 0,2802 L. C(I₂) ≈ 0,001115 mol/L → C(O₂) ≈ 0,00028 mol/L → γ ≈ 0,0089 g/L = 8,9 mg/L.

c) Le pourcentage d'oxygène & la conclusion

% O₂ = ( valeur mesurée / valeur théorique ) × 100

Valeur théorique — se lit dans la table selon la température de l'eau.

Exemple Viroin (12,1 °C) — valeur théorique = 10,40 mg/L → % O₂ = (8,9 / 10,40) × 100 ≈ 85,6 % → légère pollution de l'eau.

Facteurs qui font varier l'O₂ dissous — la température de l'eau · le taux de photosynthèse · les rejets de polluants · les remous · la quantité de matières organiques mortes.

Pourquoi les deux méthodes ?

Indice biotique (long terme) — même si la pollution a cessé, il faut du temps pour que les macro-invertébrés sensibles recolonisent le milieu.

Analyse physico-chimique (court terme) — reflète l'état au moment du prélèvement ; une pollution récente s'y voit avant d'affecter les animaux.

Complémentarité — ensemble, elles donnent une image complète de la qualité de l'eau : passé + présent.

Annexe

Initiation à l'ornithologie

Introduction

Initiation à l'ornithologie, la science des oiseaux (instructrice : Myriam).

Matin — découverte et identification de 19 oiseaux potentiellement visibles ou audibles, avec attribution d'un oiseau à chaque participant.

Après-midi — activité condensée (3 heures en 1h30), nécessitant une adaptation.

Généralités sur les oiseaux

Capacité de vol

Volants — ex. pingouins, paon (vole mais pas sur de longues distances).

Non-volants — manchots (hémisphère sud), autruches.

Vol limité — poules domestiques (par grossissement ou ailes coupées).

Disposition des doigts

Anisodactylie — trois doigts devant, un derrière (la majorité des oiseaux, y compris les passereaux).

Pics — deux doigts devant, deux derrière (adapté pour grimper aux arbres).

Passereaux — oiseaux bons chanteurs, capables de se percher, plus évolués.

Anatomie & identification

Parties du corps

Calotte — le dessus de la tête (comme une casquette) ; sa couleur est un critère distinctif (calotte noire pour la fauvette à tête noire, bleue pour la mésange bleue, noire pour la mésange charbonnière).

Joues — les côtés de la tête.

Manteau — la partie supérieure du dos, lorsque les ailes sont fermées.

Forme du bec & alimentation

Insectivores — bec fin et pointu, comme une pince à épiler ; comportement nerveux (ex. fauvette à tête noire). Certains sont spécialisés dans les insectes aquatiques.

Granivores — bec plus gros, robuste, de forme triangulaire, pour casser les graines et les fruits secs ; comportement plus calme (ex. moineau domestique).

Opportunistes — bec adaptable à diverses ressources (fruits, insectes, graines) ; ne migrent pas (ex. merle noir, choucas, geai).

Mésanges — bec adaptable : insectes en saison et graines en hiver, ce qui leur évite de migrer et leur permet de rester en Belgique toute l'année.

Pic vert (myrmécophage) — bec long et costaud, « ciseau à bois », adapté pour forer le bois et trouver des larves xylophages et des fourmis.

Types de vol, comportement & observation

Vol plané / vol battu — deux manières différentes de voler.

Vol en Saint-Esprit — caractéristique du faucon crécerelle, qui bat des ailes sur place pour chasser.

Chant du rougequeue noir — composé de trois parties, avec un son de « papier froissé » au milieu.

Comportement — les insectivores sont plus nerveux, les granivores plus calmes (ils ne chassent pas activement leur nourriture).

Observation — des jumelles performantes sont fournies, avec des modèles adaptés aux porteurs de lunettes.

Espèces observées

Plongeur (cincle plongeur) — « la star de la rivière ». Seul passereau capable de plonger et marcher sous l'eau pour chercher des larves ; corps trapu brun sombre à large bavette blanche ; toujours près des eaux vives et oxygénées. 📷 photo

Sittelle torchepot — donne l'alarme en forêt ; dessus bleu-gris, dessous roux, bandeau noir sur l'œil ; seule à descendre les troncs la tête en bas ; maçonne l'entrée de son nid avec de la boue. 📷 photo

Tourterelle turque — chante beaucoup ; beige-gris clair avec un fin collier noir à la nuque ; roucoulement « rou-cou-cou » répété ; très présente près des habitations. 📷 photo

Pinson des arbres — chant reconnaissable (phrase descendante finissant par une fioriture) ; mâle à calotte gris-bleu, poitrine rosée et deux barres alaires blanches. 📷 photo

Roitelet (huppé) — le plus petit oiseau de Belgique (quelques grammes) ; fine raie orange/jaune sur la calotte ; cri très aigu → sert de test pour l'audition fine. 📷 photo

Mésange à longue queue — vit souvent en groupe ; petite boule noir-blanc-rosé prolongée d'une très longue queue ; se déplace en bandes bruyantes. 📷 photo

Verdier d'Europe — granivore au bec conique robuste ; plumage vert-jaune avec des taches jaunes sur les ailes et la queue (surtout le mâle) ; fréquente jardins et lisières ; chant nasillard, long « dzwèèè » traînant. 📷 photo

Troglodyte mignon — petit, discret, plumage gris-brun, queue souvent dressée ; chant étonnamment tonitruant pour sa taille. 📷 photo

Mésange charbonnière — fréquente parcs et jardins ; calotte et cravate noires, joues blanches, ventre jaune barré d'une bande noire ; bec adaptable (insectes l'été, graines l'hiver → ne migre pas). 📷 photo

Bergeronnettes (des ruisseaux & grise) — deux cousines à longue queue qu'elles balancent sans cesse ; celle des ruisseaux (ventre jaune vif) vit au bord de l'eau courante. 📷 photo

Rougequeue noir — plumage gris ardoise à noirâtre, queue rousse (orangée) qu'il fait vibrer sans arrêt ; insectivore ; niche volontiers sur les bâtiments ; chant en trois parties avec un grésillement « papier froissé » au milieu. 📷 photo

Mésange bleue — calotte bleue (ailes et queue bleues aussi), joues blanches, ventre jaune ; petite et vive. 📷 photo

Corneille noire — oiseau entièrement noir (bec compris), imposant ; très intelligente : capable d'utiliser des outils et de compter jusqu'à 3. 📷 photo

Moineau domestique — granivore au bec conique, lié aux humains, niche dans les bâtiments ; mâle à calotte grise et bavette noire. 📷 photo

Faucon crécerelle — rapace carnivore ; capable de voler sur place face au vent (vol en Saint-Esprit) pour repérer ses proies ; dos roux tacheté de noir. 📷 photo

Notes de stage — écologie