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We reviewed 219 papers and built an inventory of 532 items of ecological evidence on multiple stressor impacts in rivers, lakes, transitional and coastal waters, as well as groundwaters. Our review revealed that, despite the existence of a huge conceptual knowledge base in aquatic ecology, few studies actually provide quantitative evidence on multi-stress effects. Nutrient stress was involved in 71% to 98% of multi-stress situations in the three types of surface water environments, and in 42% of those in groundwaters. However, their impact manifested differently along the groundwater-river-lake-transitional-coastal continuum, mainly determined by the different hydro-morphological features of these ecosystems. The reviewed papers addressed two-stressor combinations most frequently (42%), corresponding with the actual status-quo of pressures acting on European surface waters as reported by the Member States in the WISE WFD Database (EEA, 2015). Across all biological groups analysed, higher explanatory power of the stress-effect models was discernible for lakes under multi-stressor compared to single stressor conditions, but generally lower for coastal and transitional waters. Across all aquatic environments, the explanatory power of stress-effect models for fish increased when multi-stressor conditions were taken into account in the analysis, qualifying this organism group as a useful indicator of multi-stress effects. In contrast, the explanatory power of models using benthic flora decreased under conditions of multiple stress

Water storage has increased considerably worldwide since the 1950s. Water is collected and stored in reservoirs to supply towns and cities with drinking water, and for agricultural and industrial purposes, fish farming, leisure activities and low-flow period support. In the late 20th Century, there was a considerable increase in small reservoirs in France, reaching a total of 125,000 by the early 2000s. The creation of new water storage structures continues in parallel with the exploration of water use reduction solutions. These developments raise a whole host of environmental issues, such as the impact of reservoirs on the aquatic environment, particularly in areas where there are already a number of reservoirs and water resources are in high demand. By law, building a new reservoir requires a planning application or government authorization, which require an environmental impact study. Such studies must now assess the cumulative effects of the project together with other known similar projects. The 'cumulative' aspect of the impact of water storage structures on a single catchment area is often poorly understood, probably due to a lack of relevant knowledge and methods. Consultants and government services therefore face a lack of operational tools for processing new reservoir applications, which gives rise to other problems around water management planning and the supervision of the development of new reservoirs. In this context, the French Ministry of the Environment, Energy and Marine Affairs (MEEM), supported by ONEMA, requested a joint scientific assessment (ESCo) from Irstea, in partnership with INRA, on the cumulative impact of reservoirs on the aquatic environment. It was produced by around fifteen experts from a range of disciplines and research organizations, and is based on analysis of a thousand or so international scientific articles and reports.

/ Le présent travail a pour objectifs de suivre l'évolution temporelle des communautés de poissons et de macrocrustacés dans le marais dépoldérisé, d'identifier les facteurs ayant un effet structurant sur les assemblages nectoniques dans les marais intertidaux naturels et dépoldérisés et d'évaluer l'embonpoint des juvéniles de poissons dans le marais dépoldérisé.

/ Le stockage de l'eau a considérablement augmenté dans le monde depuis les années 1950. Les retenues collectent et stockent l'eau, pour l'alimentation des villes en eau potable, à des fins agricoles, industrielles, piscicoles, de loisir ou de soutien d'étiage. En France, les retenues de petites tailles se sont multipliées à la fin du 20ième siècle. Au début des années 2000, on en comptait environ 125 000. La création de nouveaux ouvrages de stockage se poursuit, parallèlement à une recherche de réduction des usages de l'eau. Ces créations soulèvent de nombreuses questions environnementales, notamment en termes d'impact sur le milieu aquatique, en particulier dans les zones déjà très équipées et où les ressources en eau sont d'ores et déjà très mobilisées. La construction d'une nouvelle retenue nécessite réglementairement une déclaration ou la sollicitation d'une autorisation auprès des services de l'Etat, impliquant de réaliser une étude d'impact environnemental du projet. Une telle étude doit dorénavant évaluer les effets cumulés avec d'autres projets équivalents. Cette dimension « cumulée » de l'impact d'ouvrages de stockage d'eau sur un même bassin versant est souvent mal appréhendée, les connaissances et les méthodologies étant peu développées sur cet aspect. Bureaux d'étude et services de l'Etat font ainsi face à un manque d'outils opérationnels leur permettant d'instruire les projets de nouvelles retenues. Ces difficultés en entrainent d'autres au niveau de la planification de la gestion de l'eau et de l'encadrement à la création de telles retenues. Dans ce contexte, le Ministère de l'Environnement, de l'Energie et de la Mer (MEEM), avec l'appui de l'Onema, a sollicité une expertise scientifique collective (ESCo) auprès d'Irstea, en partenariat avec l'Inra, sur l'impact cumulé des retenues d'eau sur le milieu aquatique. Cette ESCo a mobilisé une quinzaine d'experts de différents organismes de recherche et de disciplines variées. Cette ESCo s'est fondée sur l'analyse d'un millier d'articles scientifiques et de rapports internationaux.

[Departement_IRSTEA]Eaux [TR1_IRSTEA]BELCA; Fiche technique; Cette méthode décrit la mesure in vivo, par détection fluorimétrique dans un milieu d’essai d’un efflux issu d’une activité de bio transformation de pro-larves de poissons zèbre exposées à de l’éthoxyrésorufine. Cette activité de biotransformation, est une activité EROD (Ethoxy-Resorufine-O-Dééthylase) mesurée en réponse à une exposition préalable des organismes à un échantillon ou une substance susceptible de moduler cette activité. Le présent protocole comprend donc la phase d’exposition préalable selon un protocole standard suivi de la phase de mesure de l’activité EROD par efflux.

The Mediterranean barbel, Barbus meridionalis (Risso, 1827), is currently classified as a near threatened species by the IUCN. For the purpose of instream habitat management and in order to determine the environmental flows requirements of this species, we recently developed univariate Category Three preferences curves (Bovee et al [1]) for use within the Instream Flow Incremental Methodology (IFIM). In two Mediterranean rivers of southern France, a total of 883 Mediterranean barbel (BAM) was collected at 406 electrofishing units, and measurements of local substrate and hydraulic features were performed. The 5M7 model was used to build the river-specific trajectories of the Mediterranean barbel in the (depth, mean velocity, total fish length) space, hereafter (D,V,TL). This model was then improved with the inclusion of a new system of species-environment equations. This revealed that the river-specific trajectories can be predicted by applying preferences curves related to the mean total length of each life stages to the river specific hydrosignatures. Results also indicated that the preferences curves of another barbel (BAF) species, Barbus barbus (Linnaeus, 1758), were compatible with the Mediterranean barbel trajectories. This new approach represents a valuable tool to assess the transferability of preference curves and in a general way to assess the efficiency of fish habitat models.

/ Située dans la zone faiblement salée de l'estuaire de la Gironde, l'île Nouvelle s'est partiellement dépoldérisée lors de la tempête Xynthia en février 2010. Autrefois endiguée, la moitié nord de l'île est désormais régulièrement submergée au gré des marées sur une surface totale d'environ 170 hectares. La dépoldérisation de la partie nord de l'île Nouvelle est une opportunité unique pour suivre l'évolution d'un milieu pleinement reconnecté à l'estuaire et ayant le potentiel de recouvrer le fonctionnement écologique d'une zone intertidale naturelle - vasière ou marais. Les objectifs du présent volet de recherche sont (1) de caractériser les peuplements de poissons et de macrocrustacés présents dans la partie sud (endiguée) et la partie nord (nouvellement dépoldérisée) de l'île Nouvelle, (2) de caractériser les fonctions écologiques remplies par les deux types d'habitats pour les organismes qui les fréquentent et (3) de synthétiser, au moyen d'indicateurs simples, les informations utiles pour la gestion de la biodiversité aquatique du site. Pour répondre à ces objectifs, 10 campagnes d'échantillonnage des poissons et des crustacés ont été menées sur l'île Nouvelle et des habitats de référence proches (vasières) entre mai 2011 et décembre 2012. Malgré une gestion hydraulique favorisant les échanges avec l'estuaire de la Gironde, le secteur endigué de l'île Nouvelle présente de fortes abondances d'espèces de poissons d'eau douce introduites: pseudorasbora, gambusie, poisson-chat, perche soleil et carpe commune. Celles-ci accomplissent l'intégralité de leur cycle biologique sur le site. L'anguille occupe néanmoins un place importante dans le peuplement et semble trouver des conditions favorables à sa croissance. Par ailleurs, l'abondance de crevettes des marais témoigne de la forte productivité du milieu. La dépoldérisation de la partie nord de l'île Nouvelle en février 2010 initie un important remaniement des peuplements de poissons et de macrocrustacés. À la différence de la zone endiguée, les 3 espèces de poissons les plus représentatives de la zone dépoldérisée sont des espèces migratrices (mulet porc, anguille) et estuarienne (gobie tacheté). Pour ces poissons, la zone dépoldérisée joue un rôle d'alimentation voire de résidence. Le milieu est particulièrement attractif pour le mulet porc. La régression des espèces d'eau douce sur le site semble moins résulter de mortalités directes que de nouvelles conditions abiotiques éloignées de leurs préférences écologiques et incompatibles avec leur reproduction. Les poissons marins (bar, anchois) restent quant à eux peu nombreux. En raison de son risque d'extinction à l'échelle mondiale et de son niveau abondance sur l'ensemble de l'île, l'anguille est l'espèce qui présente le plus fort enjeu en matière de conservation. Les conditions nouvelles liées à la dépoldérisation ne lui sont pas défavorables et son abondance est comparable entre les zones endiguée et dépoldérisée. L'ensemble des résultats, obtenus moins de 5 ans après l'ouverture accidentelle d'une brèche dans la partie nord de l'île Nouvelle, montrent que la dépoldérisation est une option de gestion pertinente pour limiter l'abondance des espèces introduites et favoriser certains services écosystémiques comme la pêche estuarienne et côtière. Si l'on compare la dépoldérisation (nord de l'île) à un mode de gestion favorisant les échanges hydrauliques avec l'estuaire et préservant les digues (sud de l'île), le bilan en matière de conservation de la biodiversité n'est que faiblement positif voire neutre. La précocité de ces constats doit néanmoins conduire à les utiliser avec prudence: cinq ans après la dépoldérisation, il paraît en effet évident, d'une part, que les processus hydromorphologiques sont encore très actifs et, d'autre part, que les fonctions écologiques remplies par l'habitat dépoldérisé, ainsi que les espèces concernées par ces fonctions, vont évoluer dans le temps.

Aquatic ecosystems facing multiple stressors lead to challenging conditions for their management, as stressors can have additive, but also interactive effects on organisms, populations and communities. Accounting for these interactions is important in the assessment of the stressor's impacts and to implement good restoration measures. Using a comparable modelling approach and large environmental and fish databases, the combined effect of water quality problems and hydrological stressors were assessed, based on characteristics of fish assemblages observed in rivers, lakes, reservoirs and estuaries of Europe. The effects of nonnative species in interaction with eutrophication and alteration of hydromorphology were also tested for fish assemblages of natural lakes and reservoirs. We show that for all the water body types, water quality problems are a major threat that impacts fish assemblages. Similarly, alteration of the hydro-morphology explains a large part of the composition of river and estuarine fish assemblages. Conversely, we fail to demonstrate an effect of this stressor on the fish community of lakes and reservoirs, as sufficient data are not available yet. However, in these standing waters the introduction of non-native species can explain the variability of some characteristics of fish assemblages. In a second step, we analysed the interactive effect of various stressors. Without interaction, the effect of two stressors on a fish assemblage characteristic corresponds to the sum of the individual effects. This additive effect was compared with the effects really observed in the assemblages to determine the type of interaction. The comparison was done for each fish assemblage characteristic impacted by stressors in each water body type. A large variability of multi-stressor impacts was observed, leading to higher or lower effects than expected in absence of interactions. These results suggest to consider all potential stressors and interactions in the development of fishbased tools dedicated to ecological status assessment or restoration monitoring whatever the water body type is.

/ Le stockage de l'eau a considérablement augmenté dans le monde depuis les années 1950. Les retenues collectent et stockent l'eau, pour l'alimentation des villes en eau potable, à des fins agricoles, industrielles, piscicoles, de loisir ou de soutien d'étiage. En France, les retenues de petites tailles se sont multipliées à la fin du 20ième siècle. Au début des années 2000, on en comptait environ 125 000. La création de nouveaux ouvrages de stockage se poursuit, parallèlement à une recherche de réduction des usages de l'eau. Ces créations soulèvent de nombreuses questions environnementales, notamment en termes d'impact sur le milieu aquatique, en particulier dans les zones déjà très équipées et où les ressources en eau sont d'ores et déjà très mobilisées. La construction d'une nouvelle retenue nécessite réglementairement une déclaration ou la sollicitation d'une autorisation auprès des services de l'Etat, impliquant de réaliser une étude d'impact environnemental du projet. Une telle étude doit dorénavant évaluer les effets cumulés avec d'autres projets équivalents. Cette dimension « cumulée » de l'impact d'ouvrages de stockage d'eau sur un même bassin versant est souvent mal appréhendée, les connaissances et les méthodologies étant peu développées sur cet aspect. Bureaux d'étude et services de l'Etat font ainsi face à un manque d'outils opérationnels leur permettant d'instruire les projets de nouvelles retenues. Ces difficultés en entrainent d'autres au niveau de la planification de la gestion de l'eau et de l'encadrement à la création de telles retenues. Dans ce contexte, le Ministère de l'Environnement, de l'Energie et de la Mer (MEEM), avec l'appui de l'Onema, a sollicité une expertise scientifique collective (ESCo) auprès d'Irstea, en partenariat avec l'Inra, sur l'impact cumulé des retenues d'eau sur le milieu aquatique. Ce rapport préliminaire rend compte d'une phase exploratoire de l'expertise, qui avait pour objectifs de familiariser les experts avec la thématique, et de leur permettre de faire le point, du point de vue opérationnel, sur les acquis, les méthodes mobilisables et les méthodes mises en ½uvre pour aborder l'impact cumulé des retenues dans les études d'impact ou notices d'incidence.

The hydrosignatures have been originally designed for habitat/fish modeling in ecohydraulics as a tool for environmental flow studies. This report presents the professional context and the concept of hydrosignature. To effect "modelling of hydrosignatures as a function of flow", we have built a hydraulic model of trapezoidal channel and have calculated its hydrosignatures. In this channel, we have studied the variation of water depths and velocities to account for the evolution of hydrosignatures as a function of flow. A method of calculation to interpolate or extrapolate hydrosignatures without resorting to hydraulic simulations and for minimizing hydraulic measurements has been proposed and its performances have been evaluated. Then we have tested and improved our method by using a 2D hydrodynamic model for simulating a 16 km reach of the Rhône River with different flows. The effectiveness of this approach has been proved. / Les hydrosignatures ont été conçues à l'origine pour la modélisation habitat/poisson essentielle en écohydraulique afin de répondre aux besoins des études hydrobiologiques. Ce rapport présente le contexte professionnel et le concept d'hydrosignature. Pour effectuer des " modélisations d'hydrosignatures en fonction du débit ", nous avons construit un modèle hydraulique de canal trapézoïdal et modélisé des hydrosignatures. Dans ce canal, nous avons étudié la variation des hauteurs et la variation des vitesses pour rendre compte de l'évolution des hydrosignatures en fonction du débit. Une méthode de calcul pour interpoler ou extrapoler des hydrosignatures, sans avoir recours à des simulations hydrauliques ou à des mesures hydrauliques a été proposée et ses performances ont été évaluées. Nous avons ensuite testé et amélioré notre méthode sur un jeu de données hydrauliques issu d'une modélisation 2D de 16 km de Rhône à différents débits. L'efficacité de cette approche s'est avérée très satisfaisante.