Élodée de Nuttall

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Elodea nuttallii

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Élodée de Nutall

Classification
Règne Plantae
Sous-règne Tracheobionta
Division Magnoliophyta
Classe Liliopsida
Sous-classe Alismatidae
Ordre Hydrocharitales
Famille Hydrocharitaceae
Genre Elodea

Nom binominal

Elodea nuttallii
Planch., H.St.John

Synonymes

  • 'Anacharis nuttallii'
  • A. c. var. planchonii (Caspary) Victorin
  • 'Anacharis occidentalis
  • Elodea columbiana
  • Elodea minor
  • Elodea occidentalis
  • Philotria angustifolia
  • Philotria minor
  • Philotria nuttallii
  • Philotria occidentalis

Classification phylogénétique

Ordre Alismatales
Famille Hydrocharitaceae
Description de l'image  Image:Elodea nuttalii0.jpg .

Aspect général

L’élodée de Nuttall (Elodea nuttallii) est une espèce de plante aquatique monocotylédone, vivace, de la famille des Hydrocharitacées originaire d’Amérique du Nord.

Elle a été utilisée comme plante d'aquarium et décorative, introduite hors d'Amérique où elle est localement devenue très invasive.

...ici en association avec un potamot (Potamogeton lucens) et un nénuphar (Nymphaea sp.)
Cette plante peut couvrir des surfaces importantes de plans d'eau, au point d'y gêner la circulation des bateaux

Habitat[modifier | modifier le code]

Dans ses milieux d'origine, nord-américains, cette espèce pousse immergée dans les lacs, les rivières et des plans d'eau peu profonds et elle a des prédateurs naturels qui en contrôlent les populations. On la trouve maintenant aussi dans une grande partie de l'Eurasie, où elle est considérée comme invasive et susceptible de poser des problèmes (bouchons à la prise d'eau de refroidissement de certaines centrales nucléaires notamment).

En Belgique, elle atteignait en 2004 une biomasse de 474 g PS/m2 sur les zones pré-barrages de Falemprise et de Féronval (Lacs de l'Eau d'Heure), peut-être favorisée par le phosphore fortement présent dans ces eaux (phosphore total > 60 μg/l)[1].

En France, elle fait partie (avec Elodea canadensis et E. ernstiae) de 3 espèces d'élodées nord-américaines introduites d'Amérique, au XIXe siècle pour E canadensis et plus tardivement (observée à partir de 1950 pour E. nuttallii et E. ernstiae)[2].
En Alsace, E. nuttallii semble avoir stabilisé sa distribution, mais des variations annuelles de densité sont observées[3]. Elle est devenue en quelques décennies l'une des espèces les plus dominantes et les plus fréquentes de la plaine du Rhin. Les 3 élodées semblent se distribuer selon des préférendums physicochimiques de l'eau et de température : E. canadensis préfère les milieux oligomésotrophiques et des habitats plutôt sténothermes, alors que E. nuttallii et E. ernstiae sont plutôt dans les eaux eutrophes à mésoeutrophes avec peu ou pas d'apports d'eau souterraines sténothermes[3].

Description[modifier | modifier le code]

Cette plante aquatique vivace ressemble à ses proches parentes, dont l'élodée du Canada (Elodea canadensis), mais elle est dotée de feuilles coniques à pointe plus aiguë et parfois recourbées. Sa tige est plus coriace et se ramifie plus en " bouquet " que celle de l'élodée du Canada. Elle pousse complètement immergée, à l’exception des fleurs et supporte de courtes exondations, surtout si le temps est humide.

Elle porte de petites fleurs staminées se détachant (abscission) à partir de leurs tiges et capables de flotter loin de la plante. Elle fleurit de mai à octobre[4].

Les tiges grêles et longues de plusieurs mètres sont munies de feuilles verticillées par trois. Ces feuilles sont petites, sessiles, minces (2 à 3 mm de large), de couleur vert foncé, plus pâles à leur face inférieure. Elles produisent des bourgeons terminaux qui hivernent au fond de l’eau et produisent de nouvelles tiges au printemps.

Les fleurs de couleur blanche, petites (5 mm de diamètre), comptent trois pétales et trois sépales identiques.

Croissance et multiplication[modifier | modifier le code]

La voie végétative est le mode de reproduction le plus important de cette plante, la reproduction par graine ne jouant qu’un rôle mineur.

La croissance d'Elodea canadensis et d'Elodea nuttallii a été étudiée en monoculture et en mélange, sous des intensités variées de lumière, et dans de l'eau enrichie ou non en phosphate ; Dans tous les cas, E. nuttallii grandissait mieux que E. canadensis (qui nécessite plus d'intensité lumineuse pour grandir). Les phosphates n'augmentent pas les longueurs de tige des deux espèces, mais augmentent le taux de croissance de E. nuttallii ce qui laisse penser que la capacité supérieure de croissance, quel que soit l'ensoleillement, et l'ombre portée par les épais dais de E. nuttallii éliminent les autres plantes qui ont besoin de plus de lumière (dont E. Canadensis), notamment en condition eutrophe. Ce phénomène expliquerait mieux l'invasivité de cette espèce que les différences dans l'absorption des nutriments[5].

C'est une plante rustique, bien adaptée aux régions tempérées et fraiches ; elle passe l'hiver à l'abri de la glace en tapis denses près du fond et pousse activement à la surface de l'eau en été[6]. Au japon, son activité photosynthétique, pour la partie apicale est initiée, sous la lumière saturée, à 7+/-1 °C en janvier et à 10+/-1°C en avril, mais des pousses détachée de cette plante peuvent croître légèrement, même en hiver dès que la température moyenne de l'eau dépasse 4°C [6]). Les longues tiges hachées par les hélices de bateaux pourraient donc contribuer à expliquer son caractère invasif dans certaines zones.

Utilisation[modifier | modifier le code]

  • Plante d’aquarium ou décorative (mais invasive hors de son milieu d'origine).
  • C'est une des plantes aquatiques (tout comme l'élodée du Canada) considérés comme intéressantes pour étudier les pollutions métalliques dans les zones humides, et leurs impacts en termes d'interaction avec les niveaux trophiques de l'écosystème.

Invasivité[modifier | modifier le code]

Elodea nuttallii et d'autres Hydrocharitaceae se montrent envahissantes en Europe et Asie. Plusieurs facteurs expliquent ce caractère (liste non limitative) :

  • E nuttalii sécrète des substances défensives qui la rendent toxique et moins appétente pour les espèces autochtones eurasiatiques ; De nombreux invertébrés herbivores (ex : larve aquatique d'Acentria ephemerella (Lepidoptera, Pyralidae[7]) herbivore généraliste) évitent souvent de manger E. nuttallii et consomment de préférence les espèces indigènes. Au premier stade larvaire, les individus qui mangent E. nuttallii ont un taux de mortalité bien plus élevé que quand ils mangent le potamot local Potamogeton perfoliatus , de même pour les larves âgées quand on les nourrit avec des plants d' E. nuttallii qui ont été exposées à de fortes intensités lumineuses. Et la croissance de larves âgées est fortement réduite sur E. nuttallii par rapport au potamot Potamogeton lucens).
    Les teneurs en flavonoïdes diffèrent chez toutes ces plantes. Des extraits d'élodée de Nuttall déposés (en laboratoire) sur des feuilles de Potamots européens dissuadent les larves de les manger, alors qu'il s'agit habituellement de leur nourriture préférée, et les larves d'Acentria sont alors plus petites et survivent moins. On n'explique pas encore la toxicité constatée ; la fraction de flavonoïde suspectée contenant de la luteolin-7-O-diglucuronide, de l'apigénine-7-O-diglucuronide et du chrysoeriol-7-O-diglucuronide a fortement réduit l'alimentation des larves, mais sans augmenter leur mortalité[8].
  • Des études[9] récentes (début des années 2000) conduites par l'Université de Metz laissent penser que la concurrence pour le phosphore, un eutrophisant préoccupant[10], explique aussi le caractère invasif de cette espèce. Comme E. canadensis, également invasive, E. nuttallii se montre plus apte que les espèces autochtones telles que Callitriche platycarpa ouRanunculus peltatus avec lesquelles elle entre en concurrence pour à acquérir et stocker le phosphore, et E. nuttallii semble profiter de l'eutrophisation générale des milieux. Les mesures montrent que les élodées contiennent plus de phosphore que Callitriche platycarpa qu'elle concurrencent. De plus, elles sont plus adaptées aux fluctuations saisonnières de phosphore car elles le stockent mieux, ce qui répond aux modèle général d'invasivité biologique proposé pour les plantes par Davis et al. Davis et al. (2000), Fluctuating resources in plant communities: a general theory of invasibility. J. Ecol. 88, 528-534 et justifie qu'on ait testé son utilisation en lagunage tertiaire d'effluent de station d'épuration[11]. On a aussi montré en Suède que les parties les plus vieilles de la plante accumulent plus et plus rapidement le phosphore que les parties jeunes[11].
  • E. nuttelli capte par ailleurs très efficacement l'azote dissous dans l'eau, mais une concentration "trop" forte d'azote (à partir de 4 mg/L) nuit à sa croissance (idem pour E. Canadensis). s. Elodea nuttallii et E. canadensis préfèrent NO4+ par rapport à NO3- (quand les deux ions ont été présents dans l'eau à parts égales).

Écotoxicologie[modifier | modifier le code]

Les données disponibles montrent que l'accumulation de métaux par cette espèce varie selon l'environnement, mais aussi selon le métal concerné et en fonction de la saison. Sa capacité d'absorption des métaux (Cd, Cr, Cu, Mn, Ni, Pb, Zn and Fe and S ont été testés) est significative[12], et comparable à celle d'E. canadensis[13]. Une étude a montré que l'accumulation de métaux dans les élodées poussant dans des milieux pollués n'a aucun impact sur leur appétence pour la faune, mais cette appétence varie selon la saison et selon la partie de la plante (en automne, l'apex a été moins consommé que les tiges défoliées ou couvertes de feuilles).

Le cuivre et le cadmium sont deux produits qui peuvent être apportés par la pollution urbaine ou agricole dans les zones humides (pesticides à base de cuivre, et cadmium lessivé à partir des engrais phosphatés). Le cuivre est aussi de plus en plus utilisé dans les antifoolings de coques de bateaux et dans le traitement fongicides et algicide du bois). On a constaté que le cuivre (très toxique pour les algues planctoniques) dope (à faible dose) la croissance de cette élodée (qui peut en bio-accumuler des quantités significatives (de 0 à 6,5 mg/kg en poids sec de racines et pousses). Cette plante peut aussi bioaccumuler du cadmium (23 à 83 mg/kg en poids sec de racines et pousses) mais ce cadmium inhibe plus rapidement la croissance de la plante. La biodisponibilité pour la plante du cuivre et du cadmium de sédiments contaminés est fortement diminuée en présence d'acides humiques (acides naturellement abondants par exemple dans les tourbières ou en milieu forestier), mais ces acides accentuent la solubilité du cuivre et du cadmium dans la colonne d'eau, et l'élodée pourrait alors l'y capter directement et facilement (dans ces conditions, les taux de cuivre dans l'élodée augmentent de 26 à 69 % dans les racines et de 40 à 78 % dans les tiges et feuilles). E. nuttallii pourrait donc être utilisée in situ en phytoremédiation du Cu et Cd de l'eau ou des sédiments contaminés, mais l'apport d'acide humique ne doit être fait qu'avec prudence pour la phytoextraction du cadmium en raison de sa toxicité pour la plupart des espèces[14]. Cette plante s'est montrée en laboratoire assez sensible à plusieurs désherbants[15],[16], mais ces produits sont écotoxiques et là où elles ont pullulé, si les élodées ne sont pas retirées mécaniquement ou manuellement de l'eau, le traitement d'étangs par des désherbants peut donc occasionner outre un important rejet de matière organique, avec risque d'anoxie, et de relargage dans le milieu des métaux toxiques bioaccumulés par les élodées. Rem : le coefficient de sorption (absorption + adsorption de 9 pesticides par cette plante a été étudié ; il n'évolue pas de manière linéaire selon la dose.

À l'occasion d'une étude portant sur les réponses antioxydantes de cette espèce à l'exposition au fer on a montré, en Chine, que l'accumulation de fer dans la plante est dépendante de la concentration dans le milieu, que le fer (sous forme d'ion ferrique, Fe+++ et à faible dose, de (1 à 10 mg/L) dope la croissance de E. nuttallii, mais qu'à dose plus importante, il en inhibe la croissance, par inhibition de la synthèse des protéines et des pigments ainsi que des activités des enzymes antioxydantes, avec dégradation accélérée des pigments et production de ROS quand le fer est en concentration toxique pour la plante[17].

Comme toutes les élodées, la forme des feuilles favorisent l'accroche d'hameçons et la perte ou abandon de lignes de pêche éventuellement plombées. De même des billes de grenailles de chasse peuvent y être piégées et ensuite mangées par des oiseaux, élans ou caribous, avec risques de saturnisme animal dans le cas d'absorption avec le bol alimentaire. En France et dans un nombre croissant de pays la grenaille de plomb est interdite dans les cartouches de chasse.

Gestion[modifier | modifier le code]

Deux arrachages et exportations successives hors des eaux par des moyens mécaniques réduit drastiquement les populations de cette élodée, mais la flore autochtone semble lors d'expérimentations peiner à réapparaitre (un an après) [2].

Lors d'une expérience néerlandaise visant - par "biomanipulation" (restauration d'une végétation submergée dans ce cas) - à retrouver la transparence de l'eau du lac Zwemlust[18], on a constaté, après un phase de forte croissance, une forte régression des macrophytes, avec quasi-disparition d' E. nuttallii ; mais là où on avait posé sur le fond des cages (« exclos ») pour protéger les plantes des grands poissons et des oiseaux, l'élodée de Nuttall est restée présente et parfois très abondante[19]. Les auteurs en ont conclu que l'herbivorie par les foulques (Fulica atra) en automne/hiver, et par le rotengle (Scardinius erythrophthalmus) en été, avaient probablement causé la diminution de l'abondance totale des macrophytes et un changement dans la composition des espèces (au profit du potamot Potamogeton berchtholdii)[19].

Voir aussi[modifier | modifier le code]

Articles connexes[modifier | modifier le code]

Bibliographie[modifier | modifier le code]

  • (en) Teresa Ozimek, Ramesh D. Gulati and Ellen van Donk, Can macrophytes be useful in biomanipulation of lakes? The Lake Zwemlust example (Part Five: Macrophytes) Hydrobiologia Volume 200-201, Number 1, 399-407, DOI: 10.1007/BF02530357 et Résumé
  • (de) Herr, W. (1985): Elodea nuttallii (Planch.) St. John in schleswig-holsteinischen Fließgewässern. Kieler Notizen 17 (1): 1-8
  • (de) Kowarik, I. (2003): Biologische Invasionen: Neophyten und Neozoen in Mitteleuropa. Ulmer, Stuttgart. S. 202 f.
  • (de) Kummer, V. & Jentsch, H. (1997): Elodea nuttallii (Planch.) St. John nun auch in Brandenburg. Verh. Bot. Ver. Berlin und Brandenburg 130: 185-198
  • (de) Kundel, W. (1990): Elodea nuttallii (Planchon) St. John in Flußmarschgewässern bei Bremen. Tuexenia 10: 41-48
  • (de) Seehaus, A. (1992): Die Ausbreitung von Elodea nuttallii (Planch.) St. John in der Leineaue südlich von Hannover im Zeitraum von 1973-1991. Floristische Rundbriefe 26 (2): 72-78
  • (de) Tremp, H. (2001): Standörtliche Differenzierung der Vorkommen von Elodea canadensis Michx. und Elodea nuttallii (Planch.) St. John in Gewässern der badischen Oberrheinebene. Ber. Inst. Landschafts- Pflanzenökologie Univ. Hohenheim 10: 19-32
  • (de) Vöge, M. (1995): Langzeitbeobachtungen an Elodea nutallii (Planch.) St. John in Norddeutschen Seen. Floristische Rundbriefe 29 (2): 189-193

Liens externes[modifier | modifier le code]

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Notes et références[modifier | modifier le code]

  1. VERNIERS Gisèle ; SARMENTO Hugo ; DESCY Jean-Pierre , Pour une gestion plus intégrée des lacs de l'eau d'heure ; 2005, vol. 58, no636, p. 3-16 [14 page(s) (Lien Inist-CNRS)
  2. a et b Fiorant Di Nino, Gabrielle Thiébaut and Serge Muller, Response of Elodea Nuttallii (Planch.) H. St. John to Manual Harvesting in the North-East of France ; Hydrobiologia Volume 551, Number 1, 147-157, DOI: 10.1007/s10750-005-4457-y (Résumé)
  3. a et b Sabine Greulich and Michèle Trémolières, Macrophytes in Aquatic Ecosystems: From Biology to Management Developments in Hydrobiology, 2006, Volume 190, Part 3, 249-255, DOI: 10.1007/978-1-4020-5390-0_36 Present distribution of the genus Elodea in the Alsatian Upper Rhine floodplain (France) with a special focus on the expansion of Elodea nuttallii St. John during recent decades (Résumé, en anglais)
  4. Francis Rose ; The wild flower key, 2006 | Ed Frédéric Warne & Co ISBN 978-0723251750 ; voir pages 483 à 484
  5. 'Barrat-Segretain, Marie-Hélène, 'Growth of Elodea canadensis and Elodea nuttallii in monocultures and mixture under different light and nutrient conditions ; Archiv für Hydrobiologie, Vol. 161 No. 1 2004 , p. 133-144(12) Publisher: E. Schweizerbart'sche Verlagsbuchhandlung (Résumé, en anglais)
  6. a et b Kunii, H , The Critical Water Temperature for the Active Growth of Elodea nuttallii (Planch.) St. John.Japanese Journal of Ecology [JAP. J. ECOL.]. Vol. 32, no. 1, p. 111-112. 1982.
  7. Cycle de vie (Lifecycle) de Acentria ephemerella cornelle University, avec nombreuse illustrations
  8. Erhard D, Pohnert G, Gross EM., Chemical defense in Elodea nuttallii reduces feeding and growth of aquatic herbivorous Lepidoptera. ; J Chem Ecol. 2007 Aug;33(8):1646-61. Epub 2007 Jun 19.
  9. Thiébaut G., Does competition for phosphate supply explain the invasion pattern of Elodea species? ; (Résumé, en anglais)
  10. Mainston CP, Parr W. Phosphorus in rivers--ecology and management ; Sci Total Environ. 2002 Jan 23;282-283:25-47 (http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/11846073 [Résumé] (en))
  11. a et b J Environ Sci Health A Tox Hazard Subst Environ Eng. 2005;40(6-7):1177-90. Cold climate phosphorus uptake by submerged aquatic plants in a sewage treatment free water surface wetland. Ulén B, Tonderski KS. (résumé, en anglais)
  12. Nakada M, Fukaya K, Takeshita FS, Wada Y., The accumulation of heavy metals in the submerged plant (Elodea nuttallii) ; Bull Environ Contam Toxicol. 1979 May;22(1-2):21-7.
  13. Thiébaut G, Gross Y, Gierlinski P, Boiché A., 'Accumulation of metals in Elodea canadensis and Elodea nuttallii: implications for plant-macroinvertebrate interactions. ; Sci Total Environ. 2010 Oct 15;408(22):5499-505. Epub 2010 Aug 30. ' (Résumé, en anglais)
  14. Wang Q, Li Z, Cheng S, Wu Z. S, Effects of humic acids on phytoextraction of Cu and Cd from sediment by Elodea nuttallii; Chemosphere. 2010 Jan;78(5):604-8. Epub 2009 Dec 2. (Résumé)
  15. Pan H, Li X, Xu X, Gao S., Phytotoxicity of four herbicides on Ceratophyllum demersum, Vallisneria natans and Elodea nuttallii. ; J Environ Sci (China). 2009;21(3):307-12. (Résumé)
  16. Pan HY, Li XL, Xu XH, Gao SX, Physiological effects of metsulfuron-methy on Elodea nuttallii. ; Huan Jing Ke Xue. 2008 Jul;29(7):1844-8. (Article en langue chinoise, avec résumé anglais)
  17. Xing W, Li D, Liu G., Antioxidative responses of Elodea nuttallii (Planch.) H. St. John to short-term iron exposure. ; Plant Physiol Biochem. 2010 Oct-Nov;48(10-11):873-8. Epub 2010 Aug 20. (Résumé, en anglais)
  18. photos du projet sur Picasa (Biomanipulatie project Zwemlust)
  19. a et b Ellen Donk and Adrie Otte (1996), Effects of grazing by fish and waterfowl on the biomass and species composition of submerged macrophytes Control of Freshwater and Riparian VegetationHydrobiologia ; Volume 340, Numbers 1-3, 285-290, DOI: 10.1007/BF00012769 (Résumé, en anglais)