AQUAMOD: Contrôle des variations du taux d’oxygène et de la température dans un mésocosme dans le cadre d’un projet de recherche avec l'INRAE

Client / Type de client :

INRAE

Problématique / Besoin :

INRAE, l’institut national de recherche pour l’agriculture, l’alimentation et l’environnement a été créé le 1er janvier 2020. Il représente la fusion entre l’Inra, Institut national de la recherche agronomique et Irstea, Institut national de recherche en sciences et technologies pour l’environnement et l’agriculture. INRAE propose d'accompagner l’émergence de systèmes agricoles et alimentaires durables et d’apporter des solutions pour la vie, les humains et la terre en passant par la recherche, l’innovation et l’appui aux politiques publiques de nouvelles orientations.

Le réchauffement climatique modifie la taille corporelle de nombreuses espèces. Cependant, les conséquences écologiques de ces modifications restent largement inexplorées.

Néanmoins il est essentiel, tant pour la recherche fondamentale qu’appliquée, de mesurer cela car la taille corporelle des individus détermine de nombreuses propriétés écologiques telles que leur fécondité, leur taux de croissance, la stabilité des communautés ainsi que la production de biomasse.

C'est dans ce contexte qu'un projet financé par l'Agence Nationale de la Recherche a été lancé par l'INRAE sur le site d’Aix-en-Provence. L’objectif de cette recherche est de déterminer comment les modifications de taille induites par la température peuvent influencer les interactions entre espèces pour comprendre et prédire les effets du changement climatique sur les écosystèmes aquatiques.

En manipulant la température et la taille des prédateurs dans des mésocosmes aquatiques, le but est d'évaluer les effets relatifs de ces deux facteurs sur diverses caractéristiques écologiques (dynamique des communautés aquatiques, production de biomasse, émission de gaz à effet de serre) et d’identifier les mécanismes à l'origine de ces effets.

Le mésocosme est un dispositif expérimental dans lequel les conditions naturelles de vie d'espèces sont reproduites. A l’INRAE d’Aix-en-Provence, ils sont situés en extérieur et donc exposés aux variations naturelles du climat (température, pression, salinité et acidité du milieu, teneur de l'air en CO2). Il est possible de réchauffer les mésocosmes à l’aide de thermoplongeur pour pouvoir simuler le changement climatique. Dans le cadre de ce projet, la moitié des mésocosmes sont réchauffés de +4°C ce qui correspond aux projections climatiques pour la fin du siècle.

Les capteurs OPTOD AQUALABO vont permettre de mesurer le taux d’oxygène. C’est un paramètre essentiel car la majorité des organismes vivant ont besoin d’oxygène dissous pour pouvoir respirer. La concentration en oxygène dissous dans l'eau diminuant à cause du réchauffement des températures les capteurs d'oxygène permettront de suivre ces évolutions.

 De plus, les variations des concentrations en oxygène fournissent une information essentielle par rapport à la respiration de l'écosystème qui est le bilan entre l'oxygène produit par la photosynthèse et l'oxygène consommé par la respiration. Avec une augmentation de la température on peut s'attendre à un déséquilibre entre ces deux processus et donc une altération de la respiration écosystémique et des émissions de gaz à effets de serre qui y sont associés.

Méthode utilisée / Réponse apportée :

L’INRAE a opté pour la solution AQUAMOD (module autonome étanche) associé à un capteur OPTOD mesurant l’oxygène dissous et la température. Les AQUAMOD enregistrent les données en toute autonomie et transfèrent leurs informations sur un concentrateur de données via un réseau de communication radio LoRaWAN privé n’impliquant pas d’engagement avec un opérateur externe.

Le concentrateur de données associé aux AQUAMOD est une Gate de type Wirenet iFemtocell qui rapatriera les informations ainsi collectées directement sur un serveur.

Le choix de cette solution autonome a été choisie pour des raisons de flexibilité d’installation impliquant très peu de coûts d’installation (pas de câble supplémentaire) et une prise en main aisée. Par ailleurs, le Module AQUAMOD incluant une page web embarquée, la programmation des fréquences de mesure, d’envoi des données et la calibration des capteurs est largement optimisée.