Stream nutrient enrishment and water quality degradation : Impacts on periphytic biofilm fatty acids and microbiome composition

Kiulia, Nicholas Mukaria (2024). Stream nutrient enrishment and water quality degradation : Impacts on periphytic biofilm fatty acids and microbiome composition Thèse. Québec, Université du Québec, Institut national de la recherche scientifique, Doctorat en sciences de l'eau, 218 p.

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Résumé

L’eutrophisation des cours d’eau est un problème mondial entraînant une perte de plusieurs milliards de dollars de services écosystémiques, soulignant la nécessité de mieux évaluer les conséquences de l’enrichissement en nutriments à l’échelle de l’écosystème. Par conséquent, des recherches supplémentaires sont nécessaires pour mieux comprendre la réponse des écosystèmes aquatiques face aux perturbations environnementales telles que l’enrichissement en nutriments et pour développer des outils de suivi qui reflètent adéquatement la santé de l’écosystème. Cette thèse vise (i) à déterminer la réponse de la qualité nutritionnelle du biofilm pérphytique (acides gras) sous différentes expositions en phophosre (P) et le long d’un gradient de qualité de l’eau et (ii) à évaluer la manière dont l'excès de nutriments et la dégradation des cours d'eau peuvent affecter les communautés de microorganismes benthiques (procaryotes et eucaryotes). Dans le chapitre 1, je présente une revue de la littérature pour identifier les lacunes dans les connaissances portant sur les effets de l'enrichissement en nutriments et de la dégradation de la qualité de l'eau sur la qualité des ressources basales et sur la composition microbienne des biofilms périphytiques. Pour réaliser les études présentées dans les chapitres principaux, j'ai utilisé une combinaison d'expériences en mésocosme et d'échantillonnage sur le terrain pour atteindre trois objectifs de recherche clés. Pour le chapitre 2, l'objectif principal était de déterminer si la composition en acides gras du biofilm est associée à la concentration de phosphore (P) apporté sous forme de pic de courte durée et de déterminer si la concentration ambiante de P module la réponse du biofilm à ces événements. Les résultats de ce chapitre montrent que les profils en acides gras des biofilms sont modifiés par des pics en P de courte durée comme régulièrement observés suite à du ruissellement agricole. J’ai également noté que les changements dans l'abondance relative de divers groupes d'acides gras dépendaient non seulement de la quantité de P apporté par ces pics, mais également de la concentration ambiante en P dans le milieu récepteur. Dans le chapitre 3, mon objectif principal était de déterminer si la composition en acides gras du biofilm périphytique reflète la qualité de l'eau et d'évaluer si la dégradation des cours d'eau entraîne une altération de la qualité nutritionnelle des ressources basales. Dans ce chapitre, j'ai démontré que la composition en acides gras peut être influencée par l'enrichissement en nutriments et la dégradation des cours d'eau, même si les résultats indiquent que les effets des nutriments peuvent être masqués ou influencés par des interactions avec de multiples facteurs environnementaux. L'objectif principal du chapitre 4 était de caractériser la composition des microorganismes procaryotes et eucaryotes de biofilms prélevés dans des cours d'eau de différents niveaux de dégradation. J'ai pu montrer qu’un suivi basé sur l'ADN de microorganismes benthiques différenciait clairement les communautés microbiennes entre les stations les plus et les moins dégradées, et que la structure des communautés microbiennes était généralement associée aux classes de qualité de l'eau (déterminées par un indice traditionnel de la qualit de l’eau). Dans l’ensemble, ma thèse apporte une meilleure compréhension des répercussions de pertrubations environnementales telles que l’enrichissement en nutriments et la dégradation générale de la qualité de l’eau sur la qualité nutritionnelle des biofilms périphytiques et sur la structures des communautés de microorganismes qui les composent. Les résultats et conclusions de ma thèse aideront à soutenir la gestion des écosystèmes aquatiques et aideront à prédire les réponses des biofilms périphytiques face aux changements environnementaux.

Type de document:	Thèse Thèse
Directeur de mémoire/thèse:	Lavoie, Isabelle
Co-directeurs de mémoire/thèse:	Yates, Adamet Comte, Jerôme
Mots-clés libres:	Biofilms périphytes ; Biomarqueurs et biosuivi ; Métabarcoding de l’ADN ; Eucaryotes et Procaryotes ; Acides gras ; Mésocosmes ; Enrichissement en nutriments et qualité de l'eau ; Qualité nutritionnelle
Centre:	Centre Eau Terre Environnement
Date de dépôt:	12 nov. 2024 20:00
Dernière modification:	12 nov. 2024 20:00
URI:	https://espace.inrs.ca/id/eprint/16039

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