Phosphorus availability in freshwater streams: what is the role of gammarid populations?
Disponibilité du phosphore dans les cours d'eau : quel rôle des populations de gammares ?
Résumé
The availability and quality of elemental resources, particularly phosphorus, determine the composition and distribution of species in aquatic ecosystems. Essential for organism growth, phosphorus is a limiting element in headwater streams. Through their development, feeding, and excretion, aquatic organisms in turn modify the distribution and availability of phosphorus, influencing community structure and dynamics. The freshwater detritivorous amphipod Gammarus fossarum is commonly used in aquatic ecology due to its ubiquity, abundance, ease of manipulation, and its central role in the flow of matter and energy. In addition to its functional role as a key shredder in the breakdown of organic matter (leaves, wood), this species serves as a food source for many organisms. This study aims to understand the role of G. fossarum in phosphorus availability in its various forms, using a Leslie population dynamics model structured into five size classes, coupled with data on the phosphorus composition of the species. The phosphorus content was estimated for each class following a sampling campaign and laboratory measurements. The results show that the phosphorus content of juveniles is higher than that of adults. These data, integrated into the model, enabled simulations of the phosphorus stock represented by a gammarid population under different conditions, to understand how population structure variations influence the availability of this element for other aquatic organisms. This approach offers a new perspective on trophic and biogeochemical interactions in aquatic ecosystems by considering demographic aspects. It aims for a deeper understanding of elemental fluxes and, consequently, the functioning of aquatic ecosystems.
La disponibilité et la qualité des ressources élémentaires, notamment le phosphore, conditionnent la composition et la répartition des espèces dans les écosystèmes aquatiques. Essentiel pour la croissance des organismes, le phosphore est un élément limitant dans les cours d’eau de têtes de bassin versant. Les organismes aquatiques, par leur développement, leur alimentation et leur excrétion, modifient en retour la distribution et la disponibilité du phosphore, influençant la structure et la dynamique de la communauté. L’amphipode détritivore d’eau douce Gammarus fossarum est couramment utilisé en écologie aquatique en raison de son ubiquité, son abondance, la facilité de sa manipulation et son rôle central dans les flux de matière et d’énergie. Outre son rôle fonctionnel de déchiqueteur essentiel dans la dégradation de la matière organique (feuilles, bois), cette espèce constitue une source de nourriture pour de nombreux organismes. Cette étude vise à comprendre le rôle de G. fossarum sur la disponibilité du phosphore sous ses différentes formes en utilisant un modèle de dynamique de population de Leslie, structuré en cinq classes de taille et couplé à des données sur la composition en phosphore de l’espèce. Cette dernière a été estimée pour chaque classe suite à une campagne d’échantillonnage et des dosages au laboratoire. Les résultats montrent que le taux de phosphore des juvéniles est supérieur à celui des adultes. Ces données, intégrées au modèle, ont permis de simuler le stock de phosphore représenté par une population de gammares dans différentes conditions, afin de comprendre comment les variations de structure des populations influencent la disponibilité de cet élément pour les autres organismes aquatiques. Cette approche offre une nouvelle perspective sur les interactions trophiques et biogéochimiques dans les écosystèmes aquatiques en considérant les aspects démographiques. Elle vise à une compréhension plus approfondie des flux élémentaires et, par conséquent, du fonctionnement des écosystèmes aquatiques.