Le roseau commun (Phragmites Australis) influence-t-il la composition spécifique et le développement larvaire d'amphibiens?

Les plantes envahissantes sont considérées comme l'une des plus grandes menaces sur les espèces, mais leurs impacts sur les amphibiens demeurent peu connus. L’objectif de ce projet est de déterminer l’effet de l’établissement du roseau commun (Phragmites australis) sur la répartition des amphibiens et sur leur développement larvaire. Il est présumé que cette plante s'accapare l'espace et les ressources disponibles en produisant une importante biomasse, qu’elle peut modifier l’hydrologie des marais et la structure des communautés d’amphibiens. J’ai évalué les facteurs influençant la répartition des amphibiens selon les caractéristiques des étangs et du paysage dans 50 sites envahis ou non à divers degrés. Des expériences ont également été menées afin d’étudier les répercussions de trois densités de roseau sur des têtards de la Grenouille des bois (Lithobates sylvaticus) et sur la qualité de son habitat. Mes résultats suggèrent que le roseau à forte densité ralentit le développement larvaire de la grenouille des bois et influence les assemblages phytoplanctoniques. Cependant, il n’y a aucune relation entre la densité de la plante et la survie, la morphologie des têtards et les caractéristiques biotiques et abiotiques de l’eau. Dans notre aire d’étude, le paysage autour des étangs a une plus grande influence sur la répartition des amphibiens que l'établissement du roseau. Toutefois, la probabilité d’assèchement est plus élevée lorsque la plante est établie en grande quantité, ce qui, si l’envahissement s’intensifie, aura un effet néfaste sur la survie des têtards et mettra en péril la persistance des populations.

Manual Control of Phragmites australis on Pondshores of Cape Cod National Seashore, Masachusetts, USA

The non-native, invasive genotype of the common reed ( Phragmites australis (Cav.) Trin. ex Steudel) has become a problem of significant proportions throughout wetlands of North America (Saltonstall 2001). Although attempts to suppress or eradicate Phragmites have utilized a wide variety of techniques, herbicides have generally been most effective (Marks et al. 1994). In the spring, mid-summer, and late summer of 2003, we attempted to opportunistically control Phragmites in five freshwater ponds within Cape Cod National Seashore (CCNS) by repeatedly severing stems underwater, at ground level.(PDF has 4 pages.)

Influence of plant species and richness on pollutant removal in treatment wetlands

Les marais filtrants artificiels sont des écosystèmes recréés par l’homme dans le but d’optimiser l’épuration des eaux usées. Lors de la sélection d’espèces végétales pour la mise en place de ces marais filtrants, l’utilisation d’une polyculture ainsi que d’espèces indigènes non invasives est de plus en plus recommandée. Néanmoins, la plupart des marais filtrants existants sont des monocultures utilisant des plantes envahissantes, probablement à cause du manque d’évidences scientifiques sur les avantages de la diversité végétale et de la performance des espèces locales. Ainsi, les questions de recherche autour desquelles s’oriente ma thèse sont: Les polycultures présentent-elles un potentiel épuratoire aussi ou plus grand que les monocultures, et une espèce indigène est-elle aussi efficace et performante qu’une espèce exotique envahissante dans des marais filtrants ? Trois expériences ont été conduites afin de répondre à ces questions. J’ai d’abord testé l’influence de la richesse végétale sur l’élimination des polluants en deux dispositifs expérimentaux: 1) comparant deux espèces de plantes émergentes en monoculture ou combinées séquentiellement, et 2) évaluant la performance de quatre espèces flottantes plantées en monoculture par rapport à des associations de deux (avec toutes les combinaisons possibles) et de quatre espèces. Une troisième expérience a été réalisée afin de comparer l’efficacité épuratoire de l’haplotype européen envahissant du roseau commun (Phragmites australis) et de la sous-espèce locale non-invasive (P. australis subsp. americanus). La composition en espèces végétales a produit un effet notable sur la performance des marais filtrants. La comparaison des performances en mono- et en polyculture n’a pas permis de démontrer clairement les avantages de la diversité végétale pour l’élimination des polluants dans les marais filtrants. Toutefois, les marais filtrants plantés avec une combinaison d’espèces étaient aussi efficaces que les monocultures des espèces les plus performantes. La comparaison entre les deux sous-espèces de P. australis indiquent que la sous-espèce indigène pourrait remplacer le roseau exotique envahissant, évitant ainsi les potentiels risques environnementaux sans toutefois compromettre l’efficacité du traitement. Les résultats prometteurs de la sous-espèce indigène de P. australis doivent encore être testés dans des expériences à grande échelle avant d’utiliser largement cette espèce dans les marais filtrants. Nos résultats suggèrent que, dans des conditions où la performance des macrophytes disponibles est inconnue ou ne peut être déterminée, l’utilisation d’une combinaison d’espèces présente les meilleures chances d’accomplir le plus haut niveau possible d’élimination de polluants. De plus, même si la diversité végétale ne présente pas un avantage mesurable en termes d’efficacité épuratoire, celle-ci améliore la résilience des marais filtrants et leur résistance aux stress et aux maladies.

Lutte intégrée au roseau commun : prévention, confinement et éradication

Les plantes envahissantes menacent la biodiversité ainsi que les activités humaines. Afin de les maîtriser, la pulvérisation d'herbicides est une méthode fréquemment employée en Amérique du Nord. Cette approche ne fait pas toujours consensus et est même parfois interdite ou restreinte, ce qui justifie le recours à d'autres options. Les alternatives peuvent toutefois s'avérer rares, comporter d'importantes limitations ou sont peu documentées. Cette étude vise à tester l’efficacité de méthodes permettant de maîtriser et de prévenir les invasions de roseau commun (Phragmites australis), l'une des plantes envahissantes les plus problématiques sur le continent nord-américain, tout en limitant au minimum l'utilisation d'herbicides. Le potentiel de quatre méthodes de lutte aux petites populations de roseau bien établies a d'abord été évalué : l’excavation avec enfouissement sur place, le bâchage, l’excavation avec enfouissement sur place combinée au bâchage, et la fauche répétée. Les résultats ont montré que l'excavation avec enfouissement sur place, avec ou sans bâchage, a entraîné une élimination presque totale des populations visées, ce qui est comparable ou supérieur à l'effet généralement obtenu avec la pulvérisation d'herbicide. Le bâchage avec des toiles opaques, maintenues pendant un an, a pour sa part entraîné une maîtrise partielle du roseau, suggérant qu'une application prolongée serait nécessaire pour l'éradication de la plante. La fauche répétée, exécutée à raison de cinq fauches par été pendant deux ans, a fourni une efficacité mitigée. Les résultats suggèrent néanmoins que la fauche pendant plusieurs années contribue à affaiblir la plante, ce qui pourrait aider à son confinement. Une méthode additionnelle a été expérimentée afin de traiter les tiges éparses de roseau tout en limitant les risques d'effets hors cibles, soit le badigeonnage manuel d’herbicide. Suite à ces tests, les résultats ont montré une diminution importante de la densité des tiges, ce qui suggère que la méthode est efficace afin d'éliminer les repousses après un traitement initial, et pourrait également être employée sur de jeunes populations clairsemées. L'effet d'un ensemencement préventif de plantes herbacées sur l'établissement de semis de roseau a également été étudié, suite à des traitements sur de vastes parcelles de sol nu. Les résultats suggèrent que la méthode est efficace afin de limiter la propagation du roseau par semences et qu'un suivi périodique suite à l'intervention serait suffisant afin de maintenir l'effet préventif.

Seasonal dynamics of an aquatic macroinvertebrate assembly (Hydrobiological case study of Lake Balaton No. 2)

In 2002, 2003 and 2004, we took macoinvertebrate samples on a total of 36 occasions at the Badacsony bay of Lake Balaton. Our sampling site was characterised by areas of open water (in 2003 and 2004 full of reed-grass) as well as by areas covered by common reed (Phragmites australis) and narrowleaf cattail (Typha angustifolia). Samples were taken both from water body and benthic ooze by use of a stiff hand net. We have gained our data from processing 208 individual samples. We took samples frequently from early spring until late autumn for a deeper understanding of the processes of seasonal dynamics. The main seasonal patterns and temporal changes of diversity were described. We constructed a weather-dependent simulation model of the processes of seasonal dynamics in the interest of a possible further utilization of our data in climate change research. We described the total number of individuals, biovolume and diversity of all macroinvertebrate species with a single index and used the temporal trends of this index for simulation modelling. Our discrete deterministic model includes only the impact of temperature, other interactions might only appear concealed. Running the model for different climate change scenarios it became possible to estimate conditions for the 2070-2100 period. The results, however, should be treated very prudently not only because our model is very simple but also because the scenarios are the results of different models.

INTEGRATED MANAGEMENT OF THE INVASIVE SPECIES CIRSIUM ARVENSE, CANADA THISTLE, AND PHRAGMITES AUSTRALIS, COMMON REED: USING ECOLOGICALLY BASED CONTROL MEASURES AT EACH STAGE OF THE INVASION PROCESS

Invasive plant species threaten natural areas by reducing biodiversity and altering ecosystem functions. They also impact agriculture by reducing crop and livestock productivity. Millions of dollars are spent on invasive species control each year, and traditionally, herbicides are used to manage invasive species. Herbicides have human and environmental health risks associated with them; therefore, it is essential that land managers and stakeholders attempt to reduce these risks by utilizing the principles of integrated weed management. Integrated weed management is a practice that incorporates a variety of measures and focuses on the ecology of the invasive plant to manage it. Roadways are high risk areas that have high incidence of invasive species. Roadways act as conduits for invasive species spread and are ideal harborages for population growth; therefore, roadways should be a primary target for invasive species control. There are four stages in the invasion process which an invasive species must overcome: transport, establishment, spread, and impact. The aim of this dissertation was to focus on these four stages and examine the mechanisms underlying the progression from one stage to the next, while also developing integrated weed management strategies. The target species were Phragmites australis, common reed, and Cisrium arvense, Canada thistle. The transport and establishment risks of P. australis can be reduced by removing rhizome fragments from soil when roadside maintenance is performed. The establishment and spread of C. arvense can be reduced by planting particular resistant species, e.g. Heterotheca villosa, especially those that can reduce light transmittance to the soil. Finally, the spread and impact of C. arvense can be mitigated on roadsides through the use of the herbicide aminopyralid. The risks associated with herbicide drift produced by application equipment can be reduced by using the Wet-Blade herbicide application system.

Effet de la salinité sur la compétition entre le roseau (Phragmites australis) et les quenouilles (Typha spp.)

Mémoire numérisé par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal

Avaliação da eficiência de remoção do contaminante de origem farmacêutica atenolol pela planta phragmites australis em leitos construídos de macrófitas

O atenolol é um fármaco β-bloqueador normalmente encontrado em águas residuais devido à incapacidade que os processos convencionais de tratamento destas águas têm em removê-lo. Neste trabalho foram utilizados microcosmos de leitos construídos de macrófitas de fluxo sub-superficial utilizando uma matriz de argila expandida (LECA) e plantados com Phragmites australis para avaliar a sua capacidade em remover atenolol das águas residuais. Para a detecção e quantificação do atenolol em soluções aquosas (águas e efluentes) desenvolveu-se e optimizou-se uma metodologia analítica usando separação cromatográfica por HPLC e detecção espectrofotométrica por diode array (HPLC-DAD) ou por ultravioleta visível (HPLC-UV-Vis). Desenvolveu-se também um procedimento de limpeza e concentração de amostra por extracção em fase sólida (SPE), o qual foi utilizado sempre que as concentrações do analito se encontraram abaixo dos limites de quantificação do equipamento. A utilização desta metodologia de HPLC, combinada com uma eficaz pré-concentração por SPE, resultou num método analítico com um limite de quantificação muito reduzido (9 ngmL-1) e elevada reprodutibilidade (RSD<4%). A eficiência de remoção de atenolol pelos sistemas de macrófitas estudados foi de 93% após um tempo de retenção de 4 dias. Foram testados leitos só com LECA e com LECA e plantas para remoção do atenolol. Nos leitos só com LECA, a cinética de remoção foi caracterizada por um rápido passo inicial (uma remoção de aproximadamente 75% após apenas 24 h), o qual é frequentemente atribuído à adsorção na matriz de LECA. A remoção de atenolol nos leitos de LECA continuou a aumentar de forma constante até ao final do ensaio (8 dias), sendo, contudo cerca de 5-10% mais baixo do que o valor observado nos leitos das plantas após os 4 primeiros dias. Para o tempo de retenção de 4 dias a maioria do atenolol é removido pela matriz de LECA, porém um acréscimo de cerca de 12-14% relativamente à eficiência de remoção global pode ser atribuído às plantas (Phragmites australis), o que está de acordo com trabalhos anteriormente publicados. Apesar de ser necessário realizar mais testes utilizando sistemas em larga escala, de modo a conseguir avaliar totalmente o comportamento do atenolol num sistema de leitos construídos de macrófitas, o presente estudo apresenta a possibilidade de aplicar este tipo de sistemas, relativamente baratos, no tratamento de águas residuais contaminadas com atenolol. ABSTRACT: Atenolol is a β-blocker drug commonly found in wastewaters due to the inability of the conventional wastewater treatment processes to remove it. ln this study, subsurface flow constructed wetland microscosm systems have been established with a matrix of light expanded clay aggregates (LECA) and planted with Phragmites australis in order to evaluate their ability to remove atenolol from wastewater. For the detection and quantification of atenolol in aqueous solutions (water and wastewater), an adequate analytical methodology was developed and optimized using chromatographic separation by HPLC and diode array (DAD) or UV-Vis spectrophotometric detection. A sample clean-up and preconcentration procedure by solid phase extraction (SPE) was also developed for use whenever the concentration levels of the analyte were below the instrument's limit of quantification. Combined with an efficient SPE concentration step, the use of HPLC yielded an analytical method for atenolol quantification with very low LOQ (9 ngmL-1) and high reproducibility (RSD< 4%). Overall atenolol removal efficiency of 93% was achieved after a retention time of only 4 days with the microcosm systems planted with Phragmites australis. The removal kinetics was characterized by an initial fast step (removal of about 75% after just 24h) which is mainly attributable to adsorption on the LECA matrix. Atenolol removal in LECA beds continues to increase in a steady pace up to the end of the assay (8 days) being nevertheless about 5-l 0% lower than those observed in the planted beds after the first 4 days. For the retention time of 4 days most of the atenolol is removed by the LECA matrix but an additional 12-14% to the overall removal efficiency can be attributed to the Phragmites plants, which comes in agreement with other published reports. Despite the fact that further tests using larger­ scale systems are required to fully evaluate the atenolol behavior in a constructed wetland system, this study points out to the possible application of these low-cost wastewater systems to treat atenolol contaminated wastewater.

Zoocoenological state of microhabitats and its seasonal dynamics in an aquatic macroinvertebrate assembly (Hydrobiological case studies on lake Balaton, No. 1.)

In the years 2002, 2003 and 2004 we collected samples of macroinvertebrates on a total of 36 occasions in Badacsony bay, in areas of open water (in the years 2003 and 2004 reed-grassy) as well as populated by reed (Phragmites australis) and cattail (Typha angustifolia). Samples were taken using a stiff hand net. The sampling site includes three microhabitats differentiated only by the aquatic plants inhabiting these areas. Our data was gathered from processing 208 individual samples. The quantity of macroinvertebrates is represented by biovolume value based on volume estimates. We can identify taxa in abundant numbers found in all water types and ooze; as well as groups associated with individual microhabitats with various aquatic plants. We can observe a notable difference between the years in the volume of invertebrate macrofauna caused by the drop of water level, and the multiplication of submerged macrophytes. There are smaller differences between the samples taken in reeds and cattail stands. In the second half of 2003 – which was a year of drought – the Najas marina appeared in open waters and allowed to support larger quantities of macroinvertebrates. In 2004 with higher water levels, the Potamogeton perfoliatus occurring in the same area has had an even more significant effect. This type of reed-grass may support the most macroinvertebrates during the summer. From the aspect of diversity relations we may suspect different characteristics. The reeds sampling site proved to be the richest, while the cattail microhabitat is close behind, open water (with submerged macrophytes) is the least diverse microhabitat.