Fossil and present day diatoms from Issarlès lake (Ardèche, France) : first lessons

Authors

  • Anaïs Tahri GEOLAB UMR 6042
  • Aude Beauger GEOLAB UMR 6042 https://orcid.org/0000-0002-0911-0500
  • Olivier Voldoire GEOLAB UMR 6042
  • Elisabeth Allain GEOLAB UMR 6042
  • Jean-Paul Raynal CNRS, PACEA, UMR 5199
  • Emmanuelle Defive GEOLAB UMR 6042

DOI:

https://doi.org/10.52497/biom.v3i1.319

Keywords:

lake, diatoms, paleoenvironment, eutrophication, Issarlès lake

Abstract

This preliminary study focuses on the comparison of the fossil and current diatom communities of Issarlès lake (commune Le Lac-d’Issarlès, Ardèche) and its watershed. The fossil flora is studied in a 1.7 m sediment core (upper part of a 7 m long core), extracted in 2020. The current flora is studied in Issarlès lake and in various points of the watershed of the lake: the stream of the Clède and the stream “Ravin des Charbonneyres”, as well as the Gage and Veyradeyre dams. The evolution observed from the bottom to the top of the sedimentary sequence is marked by the disappearance of the dominant genus, Pantocsekiella, replaced by new species such as Fragilaria crotonensis and Asterionella formosa that are favored by turbulent and nutrient-rich environments. This disruption of the flora is correlated to the influence of the water reservoirs connected to Issarlès lake, the centerpiece of the Montpezat hydroelectric complex commissioned in 1954. An onset of eutrophication (increased nutrients and fermentable organic matter) is observed in the current lake. The study of diatoms in the lake’s, dams and streams suggests a source of eutrophication from the lake’s natural watershed, but also from the extensive and artificialised watershed through the establishment of the hydroelectric complex. The chemical similarity observed between the lake’s water and the dam’s water highlights the potential influence of the dams on the water quality of Issarlès lake. The data from this preliminary study show the impact of the hydroelectric complex on Issarlès lake and point to a potential source of pollution in the watershed of the lake that will be important to consider if management plans are developed. Finally, this study has also enabled a preliminary knowledge of the actual environmental history of Issarlès lake which was up to now poorly studied.

References

Addinsoft, 2022. XLSTAT statistical and data analysis solution. Paris, France.

Alexson E.-E., Wellard Kelly H.-A., Estepp L.-R. & Reavie E.-D., 2019. Morphological variation around the Pantocsekiella comensis complex in the Laurentian Great Lakes. Diatom Research 33(3)°: 321-337. https://doi.org/10.1080/0269249X.2018.1544592

Arricau V., 2020. Géohistoire des risques naturels de trois lacs de cratères emblématiques du Massif Central français (lacs Pavin, Tazenat et Issarlès). Rapport de stage de Master 2, Université de Toulouse, 104p.

Bąk M. & Lange-Bertalot H., 2014. Four small-celled Planothidium species from Central Europe proposed as new to science. Oceanography and Hydrobiology Studies 43(4) : 346-359. https://doi.org/10.2478/s13545-014-0152-9

Barinova S. & Mamanazarova K., 2021. Diatom Algae-Indicators of Water Quality in the Lower Zarafshan River, Uzbekistan. Water 13(3)°: 358. https://doi.org/10.3390/w13030358

Beauger A., Serieyssol K., Legrand B., Latour D., Berthon V., Lavrieux M. & Miras Y., 2022. 6700 years of diatom changes related to land use and climatic fluctuations in the lake Aydat catchment (Auvergne, France): coupling with cyanobacteria akinetes, pollen and non-pollen palynomorphs data. Quaternary International 624. https://doi.org/10.1016/j.quaint.2022.01.013

Berger E., 2007. Les jeunes volcans d’Auvergne. Éditions Sud-Ouest, Bordeaux, 187p.

Bey M.-Y. & Ector L., 2013a. Atlas des diatomées des cours d’eau de la région Rhône-Alpes Tome 1: Centriques, Monoraphidées. Direction Régionale de l’Environnement, de l’Aménagement et du Logement Rhône-Alpes DREAL : 1-210.

Bey M.-Y. & Ector L., 2013b. Atlas des diatomées des cours d’eau de la région Rhône-Alpes Tome 2: Araphidées, Brachyraphidées. Direction Régionale de l’Environnement, de l’Aménagement et du Logement Rhône-Alpes DREAL : 1-172.

Bey M.-Y. & Ector L., 2013c. Atlas des diatomées des cours d’eau de la région Rhône-Alpes Tome 3: Naviculacées: Naviculoidées. Direction Régionale de l’Environnement, de l’Aménagement et du Logement Rhône-Alpes DREAL : 1-222.

Bey M.-Y. & Ector L., 2013d. Atlas des diatomées des cours d’eau de la région Rhône-Alpes Tome 4: Naviculacées: Naviculoidées. Direction Régionale de l’Environnement, de l’Aménagement et du Logement Rhône-Alpes DREAL : 1-242.

Bey M.-Y. & Ector L., 2013e. Atlas des diatomées des cours d’eau de la région Rhône-Alpes Tome 5: Naviculacées: Cymbelloidés, Gomphonématoidées. Direction Régionale de l’Environnement, de l’Aménagement et du Logement Rhône-Alpes DREAL : 1-244.

Bey M.-Y. & Ector L., 2013f. Atlas des diatomées des cours d’eau de la région Rhône-Alpes Tome 6: Bacillariacées, Rhopalodiacées, Surirellacées. Direction Régionale de l’Environnement, de l’Aménagement et du Logement Rhône-Alpes DREAL : 1-254.

Bradley R., 1999. Paleoclimatology, reconstructing climates of the Quaternary, second edition. Academic Press Internationale Geophysics Series 64, 632p.

Chapron E., Defive E., Arricau V., Jouve G., Thouvenot A. & Raynal J.-P., 2022. Le lac d’Issarlès : du nouveau par 108 m de fond. Les Cahiers du Mézenc 34 : 21-30.

Coste M. & Rosebery J., 2011. Guide iconographique pour la mise en œuvre de l’Indice Biologique Diatomée. Rapport de recherche de l’Institut national de recherche en Sciences Technologies pour l’Environnement et l’Agriculture IRSTEA : 1-241.

Coûteaux M., 1984. Recherches pollenanalytiques du lac d’Issarlès (Ardèche, France) : Évolution de la végétation et fluctuations lacustres. Bulletin de la Société royale de botanique de Belgique 117 : 197-217. https://www.jstor.org/stable/20793993

Defive E., Miallier D., Pilleyre T., Nomade S., Guillou H., Moska P., Tudyka K., Chapron E., Miras Y., Virmoux C., Queffelec A., Jouannic G., Cortial C., Goslar T. & Raynal J.-P., soumis. New investigations about three young volcano-sedimentary systems of Velay-Vivarais (France) and co-evolution humans-volcanoes in perspective. Quaternaire, accepté.

Dendievel A.-M., Serieyssol K., Dietre B., Cubizolle H., Quiquerez A. & Haas J.-N., 2022. Late-Glacial and early Holocene environmental changes affecting the shallow lake basin of La Narce du Béage (Ardèche, Massif Central, France). Quaternary International 636 : 52-68.

Ehrlich A., 1968. Les diatomées fossiles des sédiments villafranchiens de Senèze (Haute-Loire, Massif central français). Bulletin de l’Association française pour l’étude du Quaternaire : 267-280. https://doi.org/10.3406/quate.1968.1089

Gandouin E., Rioual P., Pailles C., Brooks S.-J., Ponel P., Guitel F., Djamali M., Andrieu-Ponel V., Birks H.-J.-B., Leydet M., Belkacem D., Haas J.-N., Van der Putten N. & de Beaulieu J.-L., 2016. Environmental and climate reconstruction of the late-glacial-Holocene transition from a lake sediment sequence in Aubrac, French Massif Central: Chironomid and diatom evidence. Palaegeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology 461 : 292-309. https://doi.org/10.1016/j.palaeo.2016.08.039

Gasse F., 1969. Les sédiments à diatomées du lac Pavin (Auvergne). Annales de la station biologique de Besse-en-Chandesse 4 : 221-237.

Houk V., Klee R. & Tanala H., 2010. Atlas of freshwater centric diatoms with a brief key and description (Fottea 10) part III: Stephanodiscaceae, Cyclotella, Tertiaries, Discotella. Czech Phycological Society : 1-497.

Ingénierie Aménagement du Territoire Environnement IATE, 2021. Profil des eaux de baignade de type 1 au sens de la directive 2006/7/CE, commune du Lac d’Issarlès (07). 104p.

Jacquet S., Anneville O. & Domaizon I., 2012. Évolution de paramètres clés indicateurs de la qualité des eaux et du fonctionnement écologique des grands lacs péri-alpins (Léman, Annecy, Bourget) : étude comparative de trajectoires de restauration post-eutrophisation. Archives des Sciences 65 : 191-208. http://doi.org/10.5169/seals-738361

Juggins S., 2009. Package ‘rioja’. w.download.idg.pl, 1-55.

Juggings S., 2014. C2 software for ecological and palaeoecological data analysis and visulization. University of Newcastle, Newcatle-upon-Tyne.

Krammer K., 2000. The genus Pinnularia. Diatoms of Europe 1 : 1-703.

Krammer K., 2002. Cymbella. Diatoms of Europe 3 : 1-584.

Krammer K., 2003. Cymbopleura, Delicata, Navicymbula, Gomphocymbellopsis, Afrocymbella. Diatoms of Europe 4 : 1-530.

Krammer K. & Lange-Bertalot H., 1997a. Bacillariophyceae Teil 1 : Naviculacea. In : Ettl H., Gerloff J., Heynig H. & Mollenhauer D. (eds), Süsswasserflora von Mitteleuropa, 2(1), Gustav Fischer Velag, Stuttgart, 2th ed., 876p.

Krammer K. & Lange-Bertalot H., 1997b. Bacillariophyceae Teil 2 : Baccilariaceae, Epithemiaceae, Surirellaceae. In: Ettl H., Gerloff J., Heynig H., Mollenhauer D. (eds), Süsswasserflora von Mitteleuropa, 2(2), Gustav Fischer Velag, Stuttgart, 2th ed., 611p.

Krammer K. & Lange-Bertalot H., 2000a. Bacillariophyceae Teil 3 : Centrales, Fragilariaceae, Eunotiae. In : Ettl H., Gerloff J., Heynig H., Mollenhauer D. (eds), Süsswasserflora von Mitteleuropa, 2(3), Gustav Fischer Velag, Stuttgart, 2th ed., 576p.

Krammer K. & Lange-Bertalot H., 2000b. Bacillariophycea Teil 5 : English and french translation of the keys. In: Ettl H., Gerloff J., Heynig H., Mollenhauer D. (eds), Süsswasserflora von Mitteleuropa, 2(5), Gustav Fischer Velag, Stuttgart, 2th ed., 599p.

Krammer K. & Lange-Bertalot H., 2004. Bacillariophyceae Teil 4: Achnanthaceae, kritische Ergänzungen zun Navicula (Lineolatae) ung Gomphonema. In: Ettl H., Gerloff J., Heynig H., Mollenhauer D. (eds), Süsswasserflora von Mitteleuropa, 2(4), Gustav Fischer Velag, Stuttgart, 2th ed., 468p.

Lange-Bertalot H., 2001. Navicula sensu stricto, 10 Genera separated from Navicula sensu lato Frustulia. Diatom of Europe 2: 1-526.

Lange-Bertalot H., Back M., Witkowski A. & Tagliaventi N., 2011. Diatom of Europe: Eunotia and some related genera, volume 6. Gantner Verlag, 747p.

Lange-Bertalot H. & Fuhrmann A., 2016. Contribution to the genus Diploneis (Bacillariophyta): Twelve species from Holarctic freshwater habitats proposed as new to science. Fottea 16(2) : 157-183. https://doi.org/10.5507/fot.2015.027

Lange-Bertalot H., Hofmann G., Werum M. & Cantonati M., 2017. Freshwater Benthic Diatoms of Central Europe: over 800 common species used in ecological assessment. English edition with updated taxonomy and added species. Koeltz Botanical Books, Schmitten-Oberreifenberg, Germany, 942p.

Langlois C., 2006. Les diatomées. [En ligne] Langlois_biogeopal_TD5_FicheDiatomees.pdf (ipgp.fr) (15 février 2022)

Lavoie I., Hamilton P.-B., Campeau S., Grenier M. & Dillon P.-J., 2008. Guide d’identification des diatomées des rivières de l’Est du Canada. Presse de l’Université du Québec, Canada, 252p.

Lecointe C., Coste M. & Prygiel J., 1993. « Omnidia »: software for taxonomy, calculation of diatom indices and inventories management. Hydrologia 269(1) : 509-513.

Levkov Z., Mitic-Kopanja D. & Reichardt E., 2016. Diatoms of the European Inland waters and comparable habitats, volume 8: The diatoms genus Gomphonema from the Republic of Macedonia. H. Lange-Bertalot Eds. : 1-552.

Manguin E., 1954. Contribution à la connaissance biologique des boues lacustres, lac Pavin (Puy-de-Dôme). Annales de l’École Nationale des Eaux et Forêts et de la Station de Recherches et Expériences Forestières, 14(1)°: 67-84.

Mergoil J. & Boivin P., 1993. Le Velay, son volcanisme et les formations associées. Géologie de la France 3°: 1-97.

Miras Y., Lavrieux M. & Florez M., 2013. Holocene ecological trajectories in lake and wetland systems (Auvergne, France): a palaoenvrionmental contribution for a better assessment of ecosystem and land use’s viaibility in management strategies. Annali di Botanica 3 : 127-133. https://doi.org/10.4462/annbotrm-10317

MSH 63. Les programmes suscités et soutenus par la MSH, [En ligne] : https://msh.uca.fr/content/dam-2 (7 novembre 2022)

Paillès C., 1989. Les diatomées du lac de maar du Bouchet (Massif-Central français). Reconstitution des paléoenvironnements au cours des 120 derniers millénaires. Thèse de doctorat, Université d’Aix-Marseilles II, 403p.

Peeters V. & Ector L., 2017. Atlas des diatomées des cours d’eau du territoire bourguignon, volume 1 : Centriques, Araphidées. Direction Régionale de l’Environnement, de l’Aménagement et du Logement Bourgogne-Franche-Comté : 1-309.

Peeters V. & Ector L., 2018. Atlas des diatomées des cours d’eau du territoire bourguignon, volume 2 : Monoraphidées, Brachyraphidées. Direction Régionale de l’Environnement, de l’Aménagement et du Logement Bourgogne-Franche-Comté : 1-271.

Peeters V. & Ector L., 2019. Atlas des diatomées des cours d’eau du territoire bourguignon, volume 3 : Naviculacées partie 1. Direction Régionale de l’Environnement, de l’Aménagement et du Logement Bourgogne-Franche-Comté : 1-324.

R Development Core Team, 2006. R: a Language and Environment for Statistical Computing. R Foundation for Statistical Computing, Vienna, Austria.

Reavie E.-D. & Cai M., 2019. Consideration of species-specific diatom indicators of anthropogenic stress in the Great Lakes.PLoS ONE 14(5): e0210927. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0210927

Remadji R., 2019. Étude des diatomées actuelles des lacs du Tchad : Taxonomie, Diversité et Calibration. Thèse de doctorat, Aix-Marseille-Université, 225p.

Rhodes T.-E. & Le Cohu R., 1987. Sédiments et paléolimnologie d’un réservoir : le lac de Pareloup (Aveyron, France). Premiers résultats. International Journal of Limnology 23(1)°: 3-7. https://doi.org/10.1051/limn/1987003

Rioual P., 2000. Diatom assemblages and water chemistry of lakes in the French Massif Central: a methodology for reconstruction of past limnological and climate fluctuations during the Eemian period. Thèse de doctorat, University College London, 519p.

Rodier J., Bazin C., Broutin J.-P., Chambon P., Champsaur H. & Rodi L., 1996. L’analyse de l’eau : eaux naturelles, eaux résiduaires, eau de mer. Dunod 8ed, Paris, 1383p.

Salençon M.-J. & Thébault J.-M., 1994. Modélisation de l’écosystème du Lac de Pareloup avec les modèles ASTER et MELODIA. Hydroécologie appliquée 6 : 369-426. https://doi.org/10.1051/hydro:1994017

Saros J.-E., Michel T.-J., Interlandi S.-J., & Wolge A.-P., 2011. Resource requirements of Asterionella formosa and Fragilaria crotonensis in oligotrophic alpine lakes : implications for recent phytoplankton community reorganizations. Canadian Journal of Fisheries and Aquatic Sciences 62 : 1681-1689. https://doi.org/10.1139/F05-077

Saros J.-E. & Anderson N.-J., 2014. The ecology of the planktonic diatom Cyclotella and its implications for global environmental change studies. Biological reviews 90(2)°: 522-541. https://doi.org/10.1111/brv.12120

Serieyssol K.-K. & Cubizolle H., 2011. Diatom fossils in mires: a protocol for extraction, preparation and analysis in palaeoenvironmental studies. Mires and Peat 7(12) : 1-11.

Serieyssol K., Cubizolle H., Tourman A. & Latour-Argant C., 2012. Holocene evolution of two ponds on the Devès Plateau in the French Massif Central. Diatom Research 27(4)°: 189-211. https://doi.org/10.1080/0269249X.2012.711994

Sivarajah B., Rühland K.-M., Labaj A.-L., Patterson A.-M. & Smol J.-P., 2016. Why is the relative abundance of Asterionella formosa increasing in a Boreal Shield lake as nutrient levels decline? Journal of Paleolimnology 55 : 357-367. https://doi.org/10.1007/s10933-016-9886-2

Stebich M., Brüchmann C., Kulbe T. & Negendank K.-F.-W., 2005. Vegetation history, human impact and climate change during the last 700 years recorded in annually laminated sediments of lac Pavin, France. Review of Paleobotany and Palynology 133 : 115-133. https://doi.org/10.1016/j.revpalbo.2004.09.004

Van Dam H., Mertens A. & Sinkeldam J., 1994. A coded checklist and ecological indicator values of freshwater diatoms from the Netherlands. Netherlands Journal of Aquatic Ecology 28(1) : 117-133. https://doi.org/10.1007/BF02334251

Voigt R., Grüger E., Baier J. & Meischner D., 2008. Seasonal varibility of Holocene climate: a paleolimnological study on varved sediments in Lake Jues (Harz Mountains, Germany). Journal of Paleolimnology 40 : 1021-1052. https://doi.org/10.1007/s10933-008-9213-7

Zhang X.-S., Reed J.-M., Laces J.-H., Francke A., Leng M.-J., Levkov Z. & Wagner B., 2015. Complexity of diatom response to Lateglacial and Holocene climate and environmental change in ancient, deep and oligotrophic Lake Ohrid (Macedonia/Albania). Biogeosciences Discuss 12 : 14343-14375. https://doi.org/10.5194/bgd-12-14343-2015

Published

2022-12-14

How to Cite

Tahri, A., Beauger, A., Voldoire, O., Allain, E., Raynal, J.-P., & Defive, E. (2022). Fossil and present day diatoms from Issarlès lake (Ardèche, France) : first lessons. BIOM - Revue Scientifique Pour La Biodiversité Du Massif Central, 3(1), 68–81. https://doi.org/10.52497/biom.v3i1.319

Issue

Section

Articles