Soutenance de thèse // Emma Mari

Les petites masses d’eau artificielles, telles que les étangs piscicoles, sont de plus en plus reconnues comme des « hotspots » biogéochimiques contribuant de manière disproportionnée aux émissions de gaz à effet de serre (GES) malgré leur faible surface. Leur fonctionnement demeure cependant largement négligé notamment par rapport aux lacs naturels, et leur rôle dans les bilans carbone régionaux reste encore mal compris. Cela est particulièrement marqué pour les petites masses d’eau artificielles gérées, comme les étangs d’aquaculture, où les pratiques humaines modifient fortement l’hydrologie, la dynamique sédimentaire et les apports en nutriments. Cette thèse s’inscrit dans le contexte de la région de la Dombes (Ain), l’un des plus vastes et anciens paysages aquacoles d’Europe, comprenant plus d’un millier d’étangs peu profonds, gérés depuis plusieurs siècles selon des pratiques piscicoles traditionnelles et suivant un cycle avec des phases périodiques d’assec. L’objectif de cette thèse est de caractériser les flux de GES dans les petites masses d’eau artificielles, d’identifier leurs facteurs de contrôle et d’analyser l’influence des pratiques piscicoles sur la production, l’oxydation et l’émission de CO₂ et CH₄ au cours du cycle hydrologique des étangs. À partir de mesures de terrain, d’analyses en laboratoire et de suivis de flux de GES, le premier chapitre montre que, durant la phase en eau, les pratiques piscicoles (alimentation, fertilisation et chaulage) modifient la chimie de l’eau et des sédiments, influençant ainsi les concentrations de CO₂ et de CH₄. Les dynamiques du CO₂ sont fortement liées à l’oxygène dissous et au pH, tandis que celles du CH₄ reflètent la complexité associée à la faible profondeur, en accord avec les observations réalisées dans d’autres systèmes eutrophes peu profonds. Le second chapitre explore le devenir du CH₄ produit dans les étangs et la manière dont les pratiques aquacoles et l’écologie des étangs régulent son oxydation, ses voies d’émission et son intégration dans le réseau trophique, à l’aide des isotopes stables du carbone. Les analyses isotopiques du CH₄ dissous montrent qu’une grande partie est oxydée, sous l’influence de la disponibilité en oxygène et en phosphore. Contrairement aux chironomidés et au zooplancton, qui assimilent peu de carbone d’origine méthanique, les gastéropodes présentent des signatures isotopiques suggérant que le carbone dérivé du CH₄ pénètre principalement le réseau trophique par des voies périphytiques associées aux macrophytes, plutôt que par les consommateurs benthiques ou pélagiques. L’oxydation du méthane a lieu dans des micro-habitats tels que dans la colonne d’eau ou la surface des macrophytes. Le troisième chapitre s’intéresse à la phase d’assec, encore peu étudiée dans les systèmes temporaires. Les sédiments exposés constituent alors de fortes sources de CO₂, avec des flux principalement contrôlés par la température et l’humidité du sol, tandis que les émissions de CH₄ sont quasi absentes en conditions oxiques. Les émissions observées durant l’assec sont comparables à celles mesurées à la phase en eau, soulignant l'importance de l'intermittence. Un dernier chapitre exploratoire illustre l’importance de la phase de remise en eau dans la dynamique des flux et du cycle du carbone.

Dans l’ensemble, cette thèse met en évidence que les petites masses d’eau artificielles, telles que les étangs piscicoles, constituent des sources dynamiques de GES fortement influencées par les modes de gestion. Les émissions de carbone varient selon les phases hydrologiques et les processus sédimentaires, tandis que le cycle du CH₄ se caractérise par une oxydation spatialement hétérogène et une intégration trophique limitée. Ces résultats soulignent la nécessité d’intégrer les étangs artificiels dans les inventaires de GES et de considérer la gestion piscicole comme levier potentiel d’atténuation climatique.