Sedimentation patterns and riparian vegetation characteristics in novel ecosystems on the Rhône River, France : A comparative approach to identify drivers and evaluate ecological potentials

• Main Author: Räpple, Bianca
• Other Authors: Lyon
• Language: fr
• Published: 2018
• Subjects: Patrons de sédimentation; Végétation ligneure; Anthropocène; Facteurs de contrôle; Rhône; Chenalisation; Dérivation; Réhabilitation; Sedimentation patterns; Woody riparian vegetation; Anthropocene; Control factors; Rhône river; River training; River regulation; River rehabilitation
• Online Access: http://www.theses.fr/2018LYSEN006/document

A l’image du Rhône au sud-est de la France, les fleuves font l’objet de multiples usages, entrainant des modifications profondes de leurs dynamiques fluviales. Par conséquent, les fonctionnements hydro-sédimentaire et écologique de leurs chenaux ainsi que de leurs plaines alluviales sont altérés. Des programmes intégrés de restauration s’attellent à définir les potentiels et les risques liés à de tels ‘écosystèmes anthropo-construits’ et de comprendre les interactions entre divers facteurs de contrôle ayant influencé leur formation. La présente étude s’est focalisée sur 293 casiers Girardon – des unités rectangulaires délimitées par des digues submersibles longitudinales et latérales construites dans le lit mineur au 19ème siècle afin d’améliorer la navigabilité du Rhône. Ceux-ci sont distribués sur quatre secteurs court-circuités au 20ième siècle pour la production hydro-électrique. Nous avons analysé les patrons spatio-temporels de la sédimentation, ainsi que la structure et la composition des boisements grâce à des données issues de la télédétection et de terrain. Nous proposons également un modèle conceptuel des facteurs de contrôle et des processus potentiels en lien avec les patrons observés. Quatre-vingts pourcents des casiers ont évolué du stade aquatique à un stade terrestre et boisé, suivant des trajectoires historiques variées à la fois inter- et intra-secteurs. Les boisements diffèrent en caractéristiques structurelles de boisements de référence plus naturels. Leur composition est plus proche de celle des systèmes matures que pionniers. Nous observons également une forte présence d’espèces allochtones, comme par exemple l’Érable negundo (Acer negundo), invasive, en particulier dans les stades de régénération. Notre approche comparative constitue une première étape pour démêler les effets cumulatifs des facteurs de contrôle et hiérarchiser leurs rôles individuels. Nous avons constaté que des facteurs locaux jouent un rôle majeur, en particulier la connectivité au chenal principal court-circuité. L’évolution des facteurs environnementaux eux-mêmes a contribué à la complexité des patrons. Ce travail ouvre la voie à des futures études sur des écosystèmes anthropo-construits sur cours d’eau, et donne une nouvelle perspective aux gestionnaires du Rhône relativement à son échelle spatiale innovante. === The multiple uses made of large rivers, such as the Rhône in south-eastern France, have provoked profound modifications of their fluvial dynamics. As a consequence, the hydro-sedimentary and ecological functioning of their channels and floodplains are highly altered. Integrated restoration programmes struggle in defining potentials and risks related to such ‘novel ecosystems’ and to understand the various interacting drivers which influence their formation. This study comparatively focused on 293 dike fields—rectangular units delimited by longitudinal and lateral submersible dikes constructed in the channel in the late 19th century to promote the navigability of the Rhône. They are distributed over four reaches by-passed in the 20th century for hydro-electric energy production. We investigated the spatio-temporal patterns of sediment deposition and the structure and composition of the forest stands using remote sensing and field data. We also propose a conceptual model of potential drivers and processes behind the observed patterns. Eighty percent of the dike fields have evolved from the aquatic to a terrestrial and forested stage, following variable historical trajectories both between and within reaches. The forest stands presented structural characteristics which differed from more natural reference stands and compositional characteristics closer to mature than to pioneer systems. They featured a high presence of non-native species, such as the invasive Box elder (Acer negundo). Our comparative approach constituted a first step to disentangle the cumulative effects of the drivers and define their individual roles: we discovered a prominent role of local factors, especially the connectivity to the main by-passed channel. The evolution of the environmental factors themselves added to the complexity of the patterns. This work provides a basis for future studies of novel ecosystems on rivers, and a new perspective to river managers on the Rhône due to its innovative spatial-scale.