Les carpes herbivores, plus grande menace d’invasion biologique pour les Grands Lacs Nord-américains ?

Sans doute avez-vous déjà entendu parler de la Carpe chinoise et particulièrement de l’Amour blanc (Ctenopharyngodon idella) ou Carpe herbivore, pour ses capacités de consommation des plantes aquatiques. Nous lui avons d’ailleurs consacré un encart spécifique dans le chapitre “Contrôle biologique des espèces exotiques envahissantes en milieux aquatiques” du volume 1 du guide “Comprendre pour agir” (pages 191-192).

Si elle est la plus connue, elle n’est pas la seule espèce de carpe asiatique largement transportée sur tout le globe. Au moins trois autres espèces aux régimes alimentaires zoo- ou phyto-planctonophages ont également bénéficié de cette dispersion planétaire.

Un argument longtemps utilisé pour promouvoir ces espèces était leur incapacité apparente à se reproduire ailleurs que dans les fleuves asiatiques dont elles provenaient. C’est pourquoi la reproduction en conditions contrôlées permettait aux pisciculteurs de produire des juvéniles de carpes asiatiques sans risque ultérieur de dispersion et de prolifération incontrôlable en milieu naturel.

Une grande surprise fut donc l’apparition dans le bassin du Mississipi de capacités de reproductions en milieu naturel de ces espèces : apparemment elles ont su s’adapter aux conditions écologiques du plus grand des fleuves nord-américains. Ce qui ne va pas sans poser quelques difficultés à l’échelle du continent et a obligé depuis plusieurs années à une coopération USA-Canada pour tenter de les résoudre dans la région des Grands Lacs.

Cette coopération n’a pourtant pas suffi pour empêcher certaines de ces espèces de gagner une partie des lacs. En effet, un récent communiqué de presse émanant du Département canadien des Pêches et des Océans et de la Commission des pêcheries des Grands Lacs (“Fisheries and Oceans Canada and Great Lakes Fishery Commission“) fait état des résultats d’une étude d’évaluation des risques d’introduction de la carpe herbivore (dénommée “Carpe de roseau” dans les versions françaises des documents canadiens) dans les Grands Lacs.

Une étude bi-nationale de prévisions d’impacts

Cette étude a été réalisée avec la coopération d’experts de différents organismes des deux états. L’analyse de risque a été conduite en utilisant les Directives nationales détaillées sur l’évaluation des risques biologique liés aux espèces aquatiques envahissantes au Canada (“National Detailed-Level Risk Assessment Guidelines: Assessing the Biological Risk of Aquatic Invasive Species in Canada”, Mandrak et al., 2012). Ce processus d’évaluation comporte deux étapes. La première est une estimation de la probabilité d’introduction selon divers paramètres, la seconde une détermination de l’ampleur des conséquences écologiques de l’introduction.

Dans le cas de la carpe herbivore, les deux types de ploïdie des individus ont été évalués en parallèle pour chaque lac. Pour la première étape, ont été évaluées : (1) la probabilité de présence fondée sur les probabilités d’arrivée, de survie et de propagation pour les triploïdes ne pouvant se reproduire, et (2) la probabilité d’introduction pour les diploïdes en utilisant les probabilités d’arrivée, de survie, d’établissement (reproduction) et de propagation. La seconde étape a été de déterminer l’ampleur des conséquences écologiques des deux types de carpes herbivores sur la base de la taille estimée de la population concernée et de la superficie de la végétation aquatique submergée dans chaque lac.

Ces évaluations sont basées sur des échelles qualitatives et comprennent un classement correspondant d’incertitude des données (“based on qualitative scales and includes a corresponding ranking of certainty of data”).

Le rapport de Cudmore et al. (2017) présente ces évaluations de risques écologiques pour des délais de 5, 10, 20 et 50 ans à compter de 2014 (l’année de référence). Les auteurs ont examinés les voies d’arrivée et les potentialités de maintien des deux types de populations dans les différents lacs en utilisant les très nombreuses informations déjà disponibles sur les préférenda écologiques de ces poissons (température, sources de nourriture, etc.). Ils notent en particulier que si la carpe herbivore diploïde arrive à s’établir, la végétation aquatique immergée régressera ou les communautés de plantes seront modifiées, ce qui pourra avoir des répercussions sur d’autres éléments des communautés vivantes, par exemple les oiseaux et les poissons, et sur le milieu abiotique (turbidité des eaux, cycle des éléments nutritifs). Ces effets pourraient être plus importants dans les zones humides où se rassembleraient les populations de carpes. Ils notent par ailleurs que le risque global associé à la carpe herbivore triploïde est plus faible.

Un autre rapport (Gertzen et al., 2017) évalue plus précisément les conséquences écologiques de la présence de la carpe herbivore sur la végétation aquatique, les poissons et les oiseaux inféodés aux milieux aquatiques. En complément d’analyses ciblées par type d’organisme, les auteurs ont également abordé les relations entre ces organismes.

En ce qui concerne la végétation aquatique, le seul paramètre d’évaluation utilisé pour ces analyses a été la biomasse. Les scénarios appliqués prévoient qu’à l’échelle des Grands Lacs et compte tenu de la grande quantité estimée de biomasse, une invasion de la carpe herbivore engendrerait une diminution de moins de 5 % de la biomasse végétale des zones peu profondes. En revanche, à l’échelle locale, un plus grand degré de variabilité a été noté et une grande proportion des sites supporteraient une diminution de 50 % de leur biomasse, en particulier dans ceux abritant des densités élevées de carpes herbivores adultes.

Les conséquences négatives potentielles de la carpe herbivore pour les poissons des Grands Lacs ont été évaluées en fonction des caractéristiques de frai et des préférences en matière d’habitat de 136 espèces de poissons vivant dans le bassin des Grands Lacs. Selon les scénarios d’analyses, ces conséquences seraient élevées pour 33 espèces de poissons, modérées ou faibles pour 33 espèces et nulles ou inconnues pour 70 espèces.

De même, les populations de 47 espèces d’oiseaux utilisant les zones humides côtières de la partie canadienne des Grands Lacs comme habitat de reproduction pourraient être impactées par l’introduction de la carpe herbivore. En fonction du degré de l’utilisation des zones humides à des fins alimentaires et de reproduction par ces espèces, 18 espèces pourraient subir des conséquences élevées, les 29 autres des conséquences modérées.

Les auteurs concluent que les conséquences négatives prévisibles de la carpe herbivore sur la végétation aquatique, les poissons et les oiseaux aquatiques seront variables avec cependant des impacts très importants dans certains sites et pour certaines espèces des Grands Lacs. Ils rappellent également que le développement de la végétation aquatique dépend fortement de la température de l’eau et que, par conséquent, une importante variabilité interannuelle de la biomasse pourra se produire, une variabilité qui n’a pas été directement considérée dans leur rapport. Notons que certains des travaux cités dans ce rapport portent toutefois sur les effets éventuels du changement climatique sur les communautés vivantes examinées durant cette analyse.

Des introductions avérées et des voies d’introduction à préciser

Ainsi, malgré les importants efforts de recherche et de gestion engagées depuis plusieurs années par américains et canadiens, cette espèce a été trouvée dans les lacs Michigan, Erié et Ontario.

Notons par exemple qu’une évaluation de risques d’introduction des quatre espèces de carpes asiatiques avait été réalisée par les canadiens Mandrak et Cudmore en 2004. Les auteurs concluaient déjà que l’introduction de ces quatre espèces comportait “un risque d’incidences élevé, au moins dans certaines parties du Canada, y compris le sud du bassin des Grands Lacs“.

Selon le rapport de synthèse du Secrétariat canadien de consultation scientifique (“Canadian Science Advisory Secretariat“) daté de janvier 2017, de 2013 à 2016 le programme de suivi des carpes asiatiques du Département canadien des Pêches et des Océans a capturé et analysé 23 carpes herbivores dans les lacs Erié et Ontario. Parmi elles, 9 étaient des individus diploïdes fertiles. Les autres étaient des individus triploïdes stériles. Selon les analyses réalisées, tous ces poissons étaient nés à l’extérieur des Grands Lacs et ont rejoint les lacs Michigan et Erié par des voies et des modes d’introduction non complètement identifiées.

Le point d’arrivée directe le plus probable dans le lac Michigan est le système de voies navigables de la région de Chicago (“Chicago Area Waterway System”) dans lequel le “Chicago Sanitary and Ship Canal”, canal navigable et d’évacuation des eaux usées de Chicago, créé en 1900 et long de 45 km, relie les Grand Lacs au bassin versant du Mississippi. Pour le lac Erié, le vecteur d’arrivée le plus probable est l’introduction humaine (utilisation d’appâts vivants, commerce et empoissonnement).

Selon le rapport, en considérant les modes d’introduction, c’est-à-dire par introduction humaine pour les triploïdes et par connexion aquatique pour les diploïdes, la probabilité d’arrivée à 5 ans dans le lac Ontario est faible pour les deux types de carpes, modérée à 10 ans pour les triploïdes et à 50 ans pour les diploïdes. La probabilité d’arrivée dans les lacs Supérieur et Huron d’ici 50 ans est considérée comme très peu probable à faible pour les deux types de carpes herbivores.

En fonction des connaissances disponibles sur la tolérance thermique, la disponibilité des aliments, la prédation, les agents pathogènes et les maladies, la carpe herbivore adulte et juvénile (triploïde et diploïde) peut survivre dans les Grands Lacs, même si cette survie aux latitudes les plus septentrionales du lac Supérieur est moins certaine en fonction des modèles climatiques utilisés.

Le rapport précise que les carpes triploïdes ne pourront s’établir, faute de reproduction, alors que les conditions écologiques d’une partie des lacs sont favorables à l’établissement des carpes herbivores diploïdes, comme la présence d’habitats permettant la reproduction, la survie hivernale des juvéniles ou un potentiel avéré de croissance démographique. Cet établissement exigerait relativement peu d’individus diploïdes si des poissons adultes sont introduits.

Comme il n’existe pas d’obstacle connu à la propagation de l’espèce entre les lacs, elle sera influencée par la disponibilité en habitats favorables et en ressources alimentaires, particulièrement dans les lacs Michigan, Huron et Erie.

Ce rapport de synthèse conclu que les conséquences écologiques de l’introduction et de la colonisation de la carpe herbivore dans la plupart des régions du bassin des Grands Lacs pourraient être extrêmement importantes au cours des 50 prochaines années. Il indique évidemment que les résultats de l’étude seront utilisés par les deux pays pour prendre des décisions concernant les activités de prévention et de gestion de l’espèce. Il rappelle également que les carpes asiatiques sont considérées comme la plus grande menace d’invasion biologique pour les Grands Lacs (“Asian carps are considered the single greatest invasive species threat to the Great Lakes”).

Des efforts de gestion déjà engagés

Des efforts importants de gestion des carpes asiatiques ont été engagés depuis plusieurs années.

Par exemple, en 2012, le gouvernement du Canada a annoncé un financement de 17,5 millions de dollars pour établir un programme concernant les carpes asiatique (“Asian Carp Program“) pour protéger l’intégrité du bassin des Grands Lacs en empêchant l’introduction de ces espèces. Ce programme a déjà permis des prélèvements précoces de carpes asiatiques dans plus de 36 sites des eaux canadiennes du bassin des Grands Lacs.

Du côté américain, le Corps des ingénieurs de l’armée américaine (“US Army Corps of Engineers, USACE”) a également engagé des interventions et des aménagements destinés à empêcher l’arrivée des carpes asiatiques dans les Grands Lacs.

Dans le cadre de l’étude Interbassin des Grands Lacs et du Mississippi (“Great Lakes and Mississippi River Interbasin Study, GLMRIS”), cet organisme a évalué une gamme d’options et de technologies, pour empêcher le transfert par voie aquatique d’espèces nuisibles, y compris les carpes asiatiques, entre les Grands Lacs et le bassin versant du Mississippi.

L’étude comporte deux zones d’intervention : la première est le système de voies navigables de la région de Chicago, où se trouvent les seules connexions continues entre les deux bassins hydrographiques, la seconde englobe 18 autres connexions possibles réparties le long de la ligne de partage des eaux entre les deux bassins d’une longueur de 1 500 miles, soit plus de 2 400 km.

Le site Internet consacré à ce programme présente de très nombreuses informations dont un inventaire daté de 2012 des modes de contrôle disponibles pour les espèces nuisibles aquatiques préoccupantes (“aquatic nuisance species of concern“) dans le système de voies navigables déjà cité.

Cet inventaire cible différents groupes d’organismes présents dans l’un ou l’autre bassin et dont l’introduction dans l’autre bassin serait source de difficultés ultérieures de gestion. Cette liste comporte entre autres groupes d’organismes, des algues, des plantes aquatiques, des mollusques, des crustacés et des poissons (dont deux des carpes asiatiques, Hypophthalmichthys molitrix et Hypophthalmichthys nobilis, mais pas la carpe herbivore).

Le tableau des techniques expérimentales qui figure dans cet inventaire contient une liste complète des options et des technologies disponibles pour empêcher le transfert de ces espèces par les voies aquatiques. Il y est précisé qu’aucune analyse des contraintes, des impacts, des exigences réglementaires ou de la faisabilité technologique n’a été effectuée à ce stade du programme.

En ce qui concerne les poissons, dont les carpes asiatiques, la liste cite parmi diverses solutions dont certaines assez surprenantes, des possibilités de dissuasion sensorielle (créations de vagues, émissions subaquatiques de sons et de lumières, etc.), d’altération de la qualité des eaux par ajouts de différents composés gazeux (gaz carbonique, ozone, etc.) ou solides (thiosulfate de sodium, sel, etc.), de biocides (anti-fouling, iode, etc.), d’introduction de prédateurs, d’agents pathogènes spécifiques, de gènes modifiés, de phéromones, etc. Il y est également fait mention de possibilités de surpêche, de modifications des températures, d’utilisation de piscicides, dont la roténone, et d’isolement par des barrières de différentes natures dont des barrières électriques.

Le tableau précise pour chaque technique listée si elle est spécifique ou non du groupe d’organismes, si elle est encore expérimentale ou déjà disponible et comporte des commentaires complétant les informations. Des fiches présentant plus précisément 27 des techniques citées dans ce tableau sont également rassemblées en un seul document.

A titre d’exemple, notons que des barrières électriques ont été installées sur le “Chicago Sanitary and Ship Canal” et que le recours à des piscicides a déjà été testé en milieu naturel. En 2009, un traitement à la roténone sur 9 km de ce canal lors d’opérations de maintenance des barrières électriques avait tué des milliers de poisson.

Principe de fonctionnement des barrières électriques © US Army Corps of Engineers

Un rapport plus récent (2014) est également disponible qui fait le point sur ces possibilités d’intervention, des estimations de leur coût et des risques encourus, sur les exigences règlementaires de leur mise en œuvre et les alternatives.

Dans leur souci d’information du public, les autorités des deux pays ont depuis longtemps largement diffusé des informations sur les espèces de carpes asiatiques créant ces risques écologiques. Des fiches d’identifications sont disponibles, comme celles du Département canadien des Pêches et des Océans, ainsi que des informations sur leur écologie et leur dynamique d’expansion comme celles du Service américain de la pêche et de la faune sauvage.

Par ailleurs, les comportements plutôt sportifs de ces carpes, capables de sauter assez haut hors de l’eau pour fuir un danger (qui ont quelquefois conduit en France à des introductions de carpe herbivore pour des raisons de pêche sportive) sont assez éloignés de ceux de la carpe commune. Ces comportements bien visibles ont amené à des prises de vues quelquefois sensationnelles : pour les personnes intéressées, voir par exemple https://www.youtube.com/watch?v=yS7zkTnQVaM ou https://www.youtube.com/watch?v=rJDVg35qPNs…

Quelles réflexions en tirer pour notre propre compte ?

Depuis leur introduction depuis environ un demi-siècle en Amérique, malgré les connaissances acquises sur l’écologie de ces espèces et les moyens mis en œuvre pour les gérer, leur expansion dans le bassin du Mississippi a donc continué pour maintenant menacer les Grands Lacs.

Une démonstration supplémentaire, si besoin était, des difficultés engendrées par des échanges commerciaux d’espèces dépourvus de toute évaluation des risques de ces introductions. C’est aussi la démonstration de nos insuffisances en matière de gestion des communautés vivantes de cours d’eau fortement aménagés.

Nous sommes en train d’apprendre et, espérons-le, de mieux comprendre les besoins importants qui nous restent à combler pour améliorer de telles situations, heureusement à des échelles géographiques souvent moins importantes que celle-ci (encore que les introductions d’espèces, particulièrement de poissons et d’invertébrés, en provenance de l’est de l’Europe, constatées depuis la mise en fonctionnement en 1992 du canal Rhin-Main-Danube reliant les bassins des deux grands fleuves européens, soient un processus toujours en cours dont les conséquences à long terme nous restent encore largement inconnues).

Il est intéressant de constater que l’étude interbassin américaine porte sur les échanges dans les deux sens entre ces deux grands bassins hydrographiques connectés par des aménagements humains. Aussi les enjeux écologiques de l’introduction des carpes asiatiques dans les Grands Lacs depuis le bassin du Mississippi ne sont pas les seuls à y être examinés : la liste des espèces exotiques jugées préoccupantes ne comporte pas seulement des organismes de grande taille tels que les poissons mais également des microorganismes : une preuve d’apprentissage ?

Rappelons enfin qu’en France, l’introduction de l’Amour blanc est interdite dans le milieu naturel (Arrêté ministériel du 20 mars 2013) et n’est autorisée que dans les plans d’eau équipés de dispositifs permanents empêchant la libre circulation des poissons entre ces plans d’eau et les eaux avec lesquels ils communiquent.

Sur la base de données de l’Inventaire national du patrimoine naturel (https://inpn.mnhn.fr) figurent des données de répartition en métropole de trois de ces espèces de carpes asiatiques, soit 57 données concernant la Carpe herbivore ou grass carp (Ctenopharyngodon idella), 200 données sur la Carpe argentée ou silver carp (Hypophthalmichthys molitrix) et 5 données sur la Carpe à grosse tête ou bighead carp (Hypophthalmichthys nobilis). Ces données s’étendant des années 60 à nos jours proviennent entre autres de la base de données de l’Onema sur les poissons et écrevisses des cours d’eau en métropole et correspondent donc à des eaux libres. A notre connaissance, les spécimens capturés sont généralement de grande taille, probablement issus d’introductions ponctuelles ou échappés de plans d’eau en connexion.

Le rapport de Teletchea et Le Doré (2011, Université de Nancy) sur “les carpes dites chinoises en France” indiquait qu’à la suite d’une enquête, il semblait être avéré que la présence de la carpe herbivore en eaux libres en métropole était fortement sous-estimée. Aussi espérons que l’exemple de son expansion du bassin versant du Mississipi vers les Grands Lacs américains nous incite à engager prochainement des réflexions sur la répartition et le statut de cette espèce, et sur les autres espèces de carpes asiatiques. Ceci afin d’être mieux à même de décider des éventuelles interventions à mettre en place qui pourraient aller jusqu’à des mesures de détection et de prélèvement précoce dans nos cours d’eau.

Alain Dutartre, Emmanuelle Sarat, Doriane Blottière, 15 février 2017

En savoir plus :

• Cudmore, B., Jones, L.A., Mandrak, N.E., Dettmers, J.M., Chapman, D.C., Kolar, C.S, and Conover, G. 2017. Ecological Risk Assessment of Grass Carp (Ctenopharyngodon idella) for the Great Lakes Basin. DFO Can. Sci. Advis. Sec. Res. Doc. 2016/118. vi + 115 p.
• DFO. 2017. Ecological Risk Assessment of Grass Carp (Ctenopharyngodon idella) for the Great Lakes Basin. DFO Can. Sci. Advis. Sec. Sci. Advis. Rep. 2016/057. 29 p.
• Gertzen, E.L., Midwood, J.D, Wiemann, N., and Koops, M.A. 2017. Ecological Consequences of Grass Carp, Ctenopharyngodon idella, in the Great Lakes Basin: vegetation, fishes and birds. DFO Can. Sci. Advis. Sec. Res. Doc. 2016/117. v + 52 p.
• Mandrak, N.E., Cudmore, B, and Chapman, P.M. 2012. National Detailed-Level Risk Assessment Guidelines: Assessing the Biological Risk of Aquatic Invasive Species in Canada“. DFO Can. Sci. Advis. Sec. Res. Doc. 2011/092. vi + 17 p. 
• Mandrak, N.E., and Cudmore, B. 2004. Risk Assessment for Asian Carps in Canada. DFO Can. Sci. Advis. Sec. Res. Doc. 2004/103. v + 52 p.
• Teletchea, F. and Le Doré, Y. 2016. Etude sur l’élevage des carpes dites chinoises en France et évaluation de leur possible reproduction naturelle dans les cours d’eau Français. 92p.
• Encart dans le chapitre “Contrôle biologique des espèces exotiques envahissantes en milieux aquatiques” du volume 1 du guide “Comprendre pour agir” (pages 191-192).
• Canada-US study on the risk of Grass Carp to the Great Lakes released : Communiqué de presse du Département canadien des Pêches et des Océans et de la Commission des pêcheries des Grands Lacs.
• Fiches techniques sur les méthodes de contrôle des nuisances aquatiques : http://www.glmris.anl.gov/documents/docs/anscontrol/All27ANSControlFactSheets.pdf
• Rapport du GLMRIS. 2014. Great Lakes and Mississipi River Interbasin Study
• Fiches d’identification des carpes asiatiques
• Fiche d’information du Service américain de la pêche et de la faune sauvage.