Diatom Diversity and Ecology of the Sebou Watershed (Morocco)

ABSTRACT

This study investigates biodiversity and structure of spring diatoms associations from Sebou Basin, one of Morocco's largest superficial hydrosystems. The physico-chemical results reflect both anthropogenic and natural pollution, mainly from mineral sources. 226 taxa were identified, 92% are pennates. The result of Shannon and equitability indices showed that diatom populations were generally diversified, which depends on degree of specific richness at each station. Thus, the higher number of taxa in site Og (120 species) reflects an ecologically more stable and more diversified ecosystem dominated by E. minuta, opposed to S₁ (Sebou) and B₂ (Beht), which have an unbalanced community represented by smaller numbers of taxa (48 in S₁ and 52 in B₂) strongly dominated by N. capitellata and N. palea. The Canonical correspondence analysis distinguished three groups: group 1 with S0, B1, Og and In located far from pollution sources, group 2 composed of polluted sites (S1 and B2), while group 3 with of S2, S3, and S6 are located in the lower section of the Sebou Basin. Multi-response permutation procedures confirmed the three site groupings. It was found that the water quality located downstream from the urban rejections is degraded, indicator species analyses showed a succession of changes in diatom species from upstream sites to downstream. Six species were determined as indicator species; Groups 1 and 2 only had one species each, G. olivaceoides (86%) and H. amphioxys (87%), respectively, while group 3 had four species, N. recta (93%), N. sigma (95%), N. tripunctata (96%) and D. oblongella (100%).

Keywords: watershed of Sebou (Morocco); diatoms; multi-response permutation procedures (MRPP); indicator species analysis (IS); Canonical Correspondence Analysis (CCA).

REFERENCES

1. ABHS-M (Agence du Bassin Hydraulique du Sebou-Maroc). (2006). debat national sur l’eau: l’avenir de l’eau, l’affaire de tous. Maroc, 48 pp.
2. AFNOR (2000). Qualité de l’eau. Détermination de l’Indice Biologique diatomées NF T90- 354.France.63 p.
3. AFNOR (2003). Guide de l’échantillonnage en routine et le prétraitement des Diatomées benthiques de rivière. Suisse. EN 13946, NF T90-357-1. 17 p.
4. AFNOR (2007). Qualité de l'eau - Détermination de l'indice biologique diatomées (IBD). Norme NF T90-354. France. 79 p.
5. Azzaoui, S. (1999). « Les métaux lourds dans le bassin versant du Sebou ; Géochimie, sources de pollution et impact sur la qualité des eaux de surface. »Thèse Doctorat, Université Ibn Tofaïl, Kénitra, Maroc 138 p.
6. Barbault, R. (1995). Écologie des peuplements. Structure et dynamique de la biodiversité. Paris: Masson. 273 p.
7. Benabdellouahad, S. (2006). « Structure, dynamique et typologies Physico-chimiques et phytoplanctoniques de l’estuaire du Bou-Regreg (Côte atlantique marocaine). » Thèse de doctorat. Université Mohammed V - Rabat. 293 p.
8. Bere, T., and Tundisi  J.G. (2011b). “Influence of land-use patterns on benthic diatom communities and water quality in the tropical Monjolinho hydrological basin, São Carlos-SP, Brazil.” Water South Africa 37(1): 93–102.
9. Swapna Gurrapu and Estari Mamidala. Medicinal Plants Used By Traditional Medicine
   Practitioners in the Management of HIV/AIDS-Related Diseases in Tribal Areas of Adilabad
   District, Telangana Region. The Ame J Sci & Med Res. 2016:2(1):239-245.
   doi:10.17812/ajsmr2101.
10. Bertrand J., Serieyssol K.K., and  Ector L. (2015). “The Influence of Land Use and the Nature of the Substrate on the Diatom Association from Ponds Found in Two Adjacent Regions of France.”Cryptogamie, Algologie 36(3): 305-322.
11. Bey M.Y., and  Ector L. (2013). « Centriques, Monoraphidées. » tome 1, in Atlas des Diatomées des cours d’eau de la region Rhone-Alpes.Centre de Recherche Public Gabriel Lipmann, direction régionale de l’Environnement, de l’Aménagement et du Logement Rhône-Alpes,Lyon. 1182 + 27 p.
12. Birks  H. J. B., Lotter  A. F., Juggins, S., and  Smol, J. P. (2012). “Data Handling and Numerical Techniques.” Vol. 5 in Tracking Environmental Change Using Lake Sediments.  Springer Science and Business Media.745 p. ISBN: 978-94-007-2744-1.
13. Borcard, D., Legendre, P., and Drapeau, P. (1992). “Partialling out the spatial component of ecological variation.”Ecology 73(3): 1045–1055.
14. Bourrelly, P. (1968). Les algues d’eaux douces: algues jaunes et brunes. Paris, France: N. Boubee and Cie. 438 p.
15. Busse, S., Jahn. R, and Schulz, C-J.. (1999). “Desalinization of running waters: II. Benthic diatom communities: A comparative field study on responses to decreasing salinities.” Limnologica - Ecology and Management of Inland Waters 29(4): 465–474.
16. Cazaubon, A., and Badri, A. (1994). « Influence des variations hydrodynamiques de l'Oued Tensift (Maroc) sur les peuplements de diatomées. » Ecologia Mediterrranea, 22 (1/2), 97–108.
17. Charrier, A. (1990). « Héritage hercynien et évolution géodynamique alpine d’une chaîne intracontinentale : Le Moyen Atlas au sud-est de Fès (Maroc). » Thèse d’Etat, Université Paul Sabatier, Toulouse III, France, 589 p.
18. Compère, P. (2000). « Clé provisoire pour la détermination des genres de diatomées d'eau douce » [Version5-V2000]. http://www.br.fgov.be/RESEARCH/EDITION/keydiato_BR.html. 2004.
19. D. Fqih Berrada, R. Berrada, A. Benzekri. (1999). « Dynamique du phytoplancton en relation avec certains paramètres physico-chimiques dans la retenue El Kansera (Maroc) ». Annls Limnol. 35 (3): 155-166.
20. Daget J. (1976). Les modèles mathématiques en écologie.Masson, Paris, 172 p.
21. Dridri, A. and Fedan, B. (2001b). « Origine et distribution des formations superficielles du Moyen Sebou (Maroc).» Bulletin de l’Institut Scientifique, Rabat, section Sciences de la Terre 23: 55-65.
22. Dridri, A., and Fedan, B. (2001a). « Rôle du contrôle structural dans la morphogenèse et la mise en place du reseau hydrographique. L’exemple du réseau de Sebou et d’Innaouéne entre Fès et oued Amlil (Maroc).» Bulletin de l’institut scientifique, Rabat, section Sciences de la Terre 23: 67-77.
23. DRIEE-IF (Direction Régionale et Interdépartementale de l'Environnement et de l'Energie d'Île-de-France). (2013). Atlas des diatomées d'Île de France. 701 p.
24. EL Blidi, S., and Fekhaoui, M. (2003). « Hydrologie et dynamique marégraphique de l’estuaire du Sebou (Gharb, Maroc).»Bulletin de l’Institut Scientifique, Rabat, section Sciences de la Vie 25 : 57 −65.
25. El Ouahabi F.Z., Martin S.S., Martin J.S., Ben Moussa A. and Conesa G. (2007). «Messinian diatom assemblages from Boudinar basin (northeastern Rif, Morocco) ». Revue de micropaléontologie. 50 (2007) 149–167.
26. Fawzi, B. (2002). « Peuplement diatomique du réseau hydrographique de l'oued mellah: composition, structure autoécologie et indices de qualité.» Thèse Doctorat, Université Hassan II Mohammedia, Faculté des Sciences ben Msik- Casablanca. 164 p.
27. Fedan, B., (1988). «Evolution géodynamique d’un bassin intraplaque sur décrochement : le Moyen Atlas (Maroc) durant le Méso-Cénozoïque.» Thèse d’État : Université. Med V, Faculté des Sciences. Rabat. 338 p.
28. Fekhaoui, M., and Pattee, E. (1993). « Impact de la ville de Fès sur l’oued Sebou: étude physico-chimique.» Bulletin de l’Institut Scientifique Rabat 17: 1-12.
29. Fekhaoui, M., S. Hamada, and Dakki, M. (1988). « Fonctionnement de l'Oued Sebou à l'aval de la ville de Fès : Etude du peuplement d'algues benthiques.» Bulletin de l’Institut Scientifique, Rabat, 12 : 59-68.
30. Gallouli E., Aziko1 J., Badsi H., Oulad Ali H., El hafa, M., Aamiri, A., Regragui, A., Saadi, A. (2014). «Le peuplement phytoplanctonique de la zone maritime d’Aglou «Sud de la Baie d’Agadir, Maroc» (Phytoplankton community in the maritime area of Aglou « South of the Agadir Bay, Morocco») ». J. Mater. Environ. Sci. 5 (S2). 2375-2380. ISSN : 2028-2508.
31. Germain, H. (1981). Flore des diatomées – Diatomophycées - eaux douces et saumâtres du Massif Armoricain et des contrées voisines d'Europe occidentale. Paris : Société Nouvelle des éditions Boubée. Collection Faunes et Flores Actuelles. 444 p.
32. Guasch, H., Leira, M. Montuelle, B. Geiszinger, A. LUIS ROULIER, J.L. TORNÉS, E. and Serra, A. (2009). “Use of multivariate analyses to investigate the contribution of metal pollution to diatom species composition: search for the most appropriate cases and explanatory variables.” Hydrobiologia 627(1): 143-158.
33. Hofmann, G. (1997). “Diatom communities in the rivers Werra and Ulster (Germany) and their response to reduced salinity.” Limnologica, 27(1): 77-84.
34. Hofmann, G., Werum, M. and Lange-bertalot, H. (2011). “Les diatomées dans l'eau douce - Benthos de l'Europe centrale. Détermination de la flore de diatomées de la pratique écologique. Plus de 700 des espèces les plus communes et leur écologie. Ruggell, A.R.G.” Gantner,  908p.
35. Houk, V., Klee, R. and Tanaka, H.. (2010). Atlas of freshwater centric diatoms with a brief key and descriptions. Part III: Stephanodiscaceae A, Cyclotella, Tertiarius, Discostella. Flottea 10 Supplement. 498 p.
36. Hürlimann, J., and P. Niederhauser, P. (2007). Méthodes d’analyse et d’appréciation des cours d’eau. Diatomées Niveau R (région).État de l’environnement n° 0740. Berne : Office fédéral de l’environnement. 132 p.
37. Jaghror, H. (2013). « Évaluation de la qualité physico-chimique et biologique des principaux cours d’eaux du bassin versant de Sebou via l’Indice Biologique Diatomées.» Thèse de Doctorat National. Université Ibn Tofail. Maroc. 153p.
38. Kelly, M.G., Cazaubon, A., Coring, E., Dell'uomo, A., Ector, L., Goldsmith, B., Guasch, H. and al. (1998). “Recommendations for the routine sampling of diatoms for water quality assessments in Europe.” Journal of Applied Phycology 10(2): 215-224.
39. Kobayasi, H., and Mayama, S. (1982). “Most pollution-tolerant diatoms of severely polluted rivers in the vicinity of Tokyo.” Japanese Journal of Phycology. 30: 188-196.
40. Krammer, K., and Lange-Bertalot, H. (1988). ”Bacillariophyceae.”2. Teil (part 2): Bacillariaceae, Epithemiaceae, Surirellaceae. In Süsswasserflora von Mitteleuropa (Freshwater Flora of Central Europe). Bd 2/4.edited by H. Ettl, J. Gerloff, H. Heynig, and D. Mollenhauer. Stuttgart: Fischer Verlag. 596 pp.
41. Krammer, K., and Lange-Bertalot, H. (1991b). ”Bacillariophyceae.”4. Teil (Part 4): Achnanthaceae, Kritische Ergänzungen zu Navicula (Lineolatae) und Gomphonema (Acanthaceae, Critical additions to Navicula (Lanceolata) and Gomphonema),in Süsswasserflora von Mitteleuropa (Freshwater Flora of Central Europe). Bd 2/4, edited by H. Ettl, J. Gerloff, H. Heynig, and D. Mollenhauer. Stuttgart: Fischer Verlag. 437 pp.
42. Krammer, K., and Lange-Bertalot, H. (1986). ”Bacillariophyceae.”1. Teil (Part 1): Naviculaceae. inSüsswasserflora von Mitteleuropa (Freshwater Flora of Central Europe). Bd 2/1,edited by H. Ettl, J. Gerloff, H. Heynig, and D. Mollenhauer. Stuttgart: Fischer Verlag. 876 pp.
43. Lange-Bertalot, H. (1979). “Pollution tolerance of diatoms as a criterion for water quality estimation.” Nova Hedwigia 64: 285-304.
44. Lange-Bertalot, H. (2000). Iconographia Diatomologica. Vol. 7: Annotated Diatom Micrographs.: Diatom Flora of Marine Coasts, vol. 1. 925 p.
45. Lange-Bertalot, H. (2001). Diatoms of Europe, vol. 2: Navicula sensu stricto, 10 genera separated from Navicula sensu lato, Frustulia. Liechtenstein,A. R. G. Gantner Verlag K.G., Ruggell. 526 p.
46. Lange-Bertalot, H., Bak, M., Witkowski, A., and Tagliaventi, N. (2011). Diatoms of Europe, vol. 6: Diatoms of the European Inland Waters and Comparable Habitats. Eunotia and some related genera. Liechtenstein, A.R.G. Gantner Verlag K.G. 747p.  
47. Libiad, M., Khabbach, A.  and Ennabili, A. (2012). «Végétation ripicole et gestion des eaux de surface, cas du basin versant de l’oued Inaouéne (Nord Ouest du Maroc).» Revue AFN Maroc 6-8: 35-63.
48. Loumrhari A., Akallal, R., Mouradi, A. and Mouradi, A. (2009). « Succession de la population phytoplanctonique en fonction des paramètres physicochimiques (sites Mehdia et Moulay Bousselham) ». Afrique SCIENCE 05(3), 128 – 148. ISSN 1813-548X.
49. Maiffi-Rassat, M. (1988). « La flore algale de l'Oued Tensift : impact des eaux usées de la ville de Marrakech (Maroc) : les diatomées, indicateurs biologiques de qualité́ des eaux.» Thèse de doctorat. Université́ Pierre et Marie Curie, Paris VI.
50. Makhoukh, M., Sbaa, M.,  Berrahou, A. and Van Clooster, M. (2011). « Contribution a l’étude physico-chimique des eaux superficielles de l’oued Moulouya (Maroc oriental).» Larhyss Journal 9: 149-169.
51. MARA (Ministère de l'Agriculture et de la Réforme Agraire) (1970). «Atlas du bassin du Sebou.», II, livret explicatif. Ministère de l’Agriculture, Maroc. 143p.
52. Martin, G., J. Toja, S. E., Sala, L. M., R. Fernandez, I., Reyes, and M. A. Casco. (2010). “Application of diatom biotic indices in the Guadalquivir River Basin, a Mediterranean basin.Which one is the most appropriated?” Environmental Monitoring and Assessment170 (1-4):519-534.
53. McCune, B., and Mefford, M.J. (2006). “Multivariate analysis of ecological data.”  PC-Ord. Version 5.  MjM Software.
54. McPeek, M.A., and Brown, J. M. (2000).  “Building a regional species pool: Diversification of the Enallagma damselflies in eastern North American.”Ecology 81(4): 904-920.
55. Prygiel, J., and Coste, M. (1999). “Progress in the use of diatoms for monitoring rivers in France”. In Use of algae for monitoring rivers III, edited by J.Prygiel,B. A. Whitton, and J. Bukowska. Agence de l'Eau Artois-Picardie, France. pp. 165-179.
56. Rimet, F. (2009). “Benthic diatom assemblages and their correspondence with ecoregional classifications: case study of rivers in north-eastern France.” Hydrobiologia 636(1): 137–151.
57. Rimet, F. (2012). “Diatoms: an ecoregional indicator of nutrients, organic matter and micropollutants pollution.” Thesis, University of Grenoble, INRA-Thonon, France, 203 p.
58. Rimet, F., Berthon, V., and Bouchez, A. (2010). Formes de vie, guildes écologiques et classes de tailles des diatomées d’eau douce. INRA-Thonon, Rapport 290/10, 10 p. + annexs.
59. Rodier, J., Legube, B., Merlet, N., and Brunet, R. (2009). L’Analyse de l’Eau,9éme édition. Paris: Dunod. 1600 p.
60. Siddour A., Nouboud, F., Mammass, D., Chalifour, A., and Campeau, S. (2007). “Diatom Classification by Fourier Descriptors of Outlines”. la revue des technologies de l'information, Issue 4. 
61. Soininen, J. (2004). “Determinants of benthic diatom community structure in Boreal streams: the role of environmental and spatial factors at different scales.” International Review of Hydrobiology 89(2): 139-150.
62. Taylor, J.C., Harding, W. R. and Archibald, C. G. M. (2007). An Illustrated Guide to Some Common Diatom Species from South Africa. Water Research Commission, Report TT 282/07. 225p.
63. Tlili, A., Corcoll, N., Bonet, B.,  Morin, S., Montuelle, B., Bérard, A. and Guasch, H. (2011). “In situ spatio-temporal changes in pollution-induced community tolerance to zinc in autotrophic and heterotrophic biofilm communities.” Ecotoxicology, 20(8): 1823-1839.
64. Trobajo, R., Rovira, L., Ector, L., Wetzel, C. E., Kelly, M. and Mann, D. G. (2013). “Morphology and identity of some ecologically important small Nitzschia species.” Diatom Research, 28(1): 37–59.
65. Van Dam, H., Mertens, A. and Sinkeldam, J. (1994). “A coded checklist and ecological indicator values of freshwater diatoms from The Netherlands.” Netherlands Journal of Aquatic Ecology28(1): 117–133.
66. Wellborn, G.A.,  Skelly, D. K. and Werner, E.E. (1996). Mechanisms creating community structure across a freshwater habitat gradient. Annual Review of Ecology and Systematics27: 337-363.
67. Yallop, M. L., and Kelly, M. G. (2006). “From pattern to process: understanding stream phytobenthic assemblages and implications for determining "ecological status".” Nova Hedwigia S130: 357-372.
68. Ziemann, H. (1991). “Veranderungen der Diatomeenflora der Werra unter dem Einflug des Salzgehaltes.“ (Changes in the diatom flora of the Werra river under the influence of salinity). Acta Hydrochimica et Hydrobiologica, 19(2): 159-174.