1.3.3.Eutrophisation

L'eutrophisation est un phénomène touchant tous les points d'eau à faible taux de renouvellement.

Il s'étend sur de longues périodes géologiques lorsqu'il est naturel, mais se trouve fortement accéléré sous l'influence des apports d'origine humaine au point que certains auteurs ont cru bon de distinguer le processus d'évolution dû à l'homme en l'appelant dystrophysation.

En tout état de cause, quel qu'en soit le nom retenu, ce phénomène se traduira par une brutale pullulation des végétaux planctoniques.

Les explications suivantes sont des extraits simplifiés des travaux de Ramade sur ce sujet.

Les lacs, marais et étangs se caractérisent par de vastes surfaces d'eaux dormantes dont le volume est considérable par rapport à leur vitesse d'écoulement.

En conséquence, leur renouvellement et leur oxygénation ne s'effectuent qu'avec lenteur.

Le Rhône met par exemple dix ans pour remplacer entièrement les eaux du Léman.

Cette durée est encore plus longue pour certains grands lacs continentaux. Leurs eaux tendent progressivement à se surcharger en sel dissous apportés par les affluents. Les lacs sont inéluctablement appelés à disparaître par comblement à la suite d'apport de matériaux par l'érosion du bassin versant et de phénomènes liés à la multiplication des végétaux et autres organismes qu'ils hébergent.

Ce processus, appelé eutrophisation, résulte d'un accroissement de fertilité des eaux du lac, par rapport d'éléments nutritifs, en particulier de phosphates et de nitrates qui favorisent la prolifération du phytoplancton et des plantes aquatiques.

Peu à peu, ce processus accélère la sédimentation : le lac se rétrécit, se comble et finit par disparaître. Ce processus est très lent dans les conditions naturelles. Il s'accomplit à l'échelle des temps géologiques.

Dans la plupart des pays tempérés, les lacs proviennent des époques glaciaires.

Les jeunes lacs, relativement profonds, sont pauvres en éléments nutritifs. Ils sont dits oligotrophes. Ils ne peuvent héberger qu'une biomasse végétale restreinte et leur productivité est faible. Tandis que l'érosion amène progressivement aux eaux du lac les sels minéraux indispensables, les sols des terres qui l'entourent se stabilisent par croissance de la végétation.

Pendant que croît la production primaire des eaux et que les espèces présentes se diversifient, l'apport d'éléments nutritifs aux lacs n'est pas pour autant arrêté par la stabilisation du bassin versant, mais il s'effectue à un rythme constant.

L'écosystème lacustre est alors entré dans une période d'équilibre qui peut durer des dizaines, voire des centaines de milliers d'années.

L'apport de matériaux est entièrement par une importante biomasse végétale et animale.

Cependant, tout au long de cette période, le lac devient de moins en moins profond par suite de la sédimentation.

Dans un lac à maturité en état d'équilibre, on remarque, pendant la belle saison, l'apparition d'un thermocline qui sépare deux zones stratifiées, la supérieure constituée par des eaux chaudes (épilimnion), la couche profonde par des eaux froides denses (hypolimnion).

Mais peu à peu, la remontée du fond va mettre un terme à cette stratification, de sorte que les eaux profondes, vont subir d'importants changements.

Il va se produire un accroissement considérable de la surface immergée, sur laquelle pourront se développer les plantes aquatiques. Lorsque la profondeur n'est plus suffisante, la stratification deviendra impossible.

L'agitation des eaux due au vent mélangera les couches et homogénéisera leur température.

Il s'en suivra un accroissement de productivité primaire et une accélération de la colonisation des eaux lacustres par les macrophytes, tandis que la végétation terrestre gagnera sur ses bords. Le lac est alors dit eutrophe.

Enfin, au terme de son évolution, il sera comblé et se transformera en une étendue marécageuse.

Cependant, avant que ne disparaisse la stratification, le lac présentera d'importants changements au niveau de l'hypolimnion. La dégradation  de la matière organique, qui s'est accumulée en grande quantité dans les limons, va consommer d'importants volumes d'oxygène dissous. Les eaux profondes peuvent même devenir anaérobie et impropres à toute vie animale. Ceci peut survenir non seulement dans les écosystèmes limniques mais aussi en milieu marin.

Ainsi, les eaux d'une mer fermée comme la Mer Noire sont entièrement dépourvues d'oxygène à partir de 200 mètres de profondeur (Newman dans Denser, 1970).

On appelle eutrophisation, le processus d'enrichissement des eaux lacustres (ou marines) par des sels minéraux.

L'homme accélère considérablement l'eutrophisation des eaux de nos jours car il déverse dans les lacs et les mers fermées des quantités considérables de matières organiques fermentes cibles et d'effluents riches en phosphates (détersifs, engrais chimiques) et en nitrates.

Aujourd'hui tous les grands lacs alpins et le plus vaste écosystème limnique du monde, celui des grands lacs Nords-Américains sont menacés ou en voie d'eutrophisation accélérée.

Au premier stade, le lac exposé à une pollution croissante accumule dans ses eaux d'importantes quantités de sels minéraux nutritifs amenés par des effluents d'origine diverses.

La pullulation du phytoplancton au deuxième stade présente une bonne corrélation avec l'enrichissement des eaux en éléments nutritifs, en particulier phosphates.

L'augmentation considérable de la biomasse phytoplanctonique se traduit par un accroissement de turbidité des eaux à cette phase de l'eutrophisation.

Celles-ci se chargent d'une quantité considérable d'algues microscopiques et filamenteuses qui leur confère une couleur verdâtre. Les eaux paraissent alors sales.

Elles rejettent sur les bords du lac des masses d'algues qui s'entassent sur les grèves et dont la composition incommode des riverains.

La surcharge du lac en matières végétales provoque une rapide diminution des a transparence. Alors que dans un la coligotrophe, l'activité photosynthétique se poursuit à plus de 30 mètres de profondeur, celle-ci va se concentrer dans les eaux eutrophes au niveau des premiers mètres au-dessous de la surface, qui seuls recevront un flux lumineux d'intensité suffisante.

Tous ces phénomènes vont concourir pour accroître les taux d'oxygène dissous dans les eaux superficielles du lac.

Au troisième stade, la mort de cette masse considérable d'algues va provoquer la consommation rapide de l'oxygène contenu dans les couches profondes.

Celles-ci subiront d'abord une dégradation aérobie qui sera l'oeuvre de nombreuses saprophytes.

La décomposition de la matière organique morte déterminera l'apparition d'un net gradient vertical dans la concentration d'oxygène dissous ; celui-ci sera délimité horizontalement par un chioniocline, au-dessus duquel les eaux sont riches en oxygène et au-dessous pauvres ou dépourvues de ce gaz.

On remarque aussi à ce stade, une accélération de la vitesse du dépôt des limons benthiques, les couches récentes sont stratifiées et de couleur plus sombres que les sédiments anciens sous-jacents par suite de leur richesse accrue en matières organiques.

L'ensemble de ces modifications écologiques provoque aussi un bouleversement dans la zoocenose lacustre.

L'appauvrissement de l'hypolimnionenoxygène se traduit par la disparition de salmonidés, des poissons nobles d'eaux propres, froides et bien oxygénées.

Au contraire, les cyprinidés, espèces frustes et de régime herbivore vont profiter de la surcharge des couches superficielles en matières végétales et ils supplanteront progressivement les salmonidés.

Le déclin des espèces nobles sera à ce stade largement compensé par la forte hausse de productivité en cyprinidés. L'ultime stade de la dystrophisation est marqué par l'apparition de fermentations anaérobies après déplétion totale de l'oxygène dissous dans les couches profondes.

Ce stade se caractérise par l'apparition de fermentations putrides avec dégagement d'hydrogène sulfuré et d'ammoniac.

Notons que l'hydrogène sulfuré peut être produit  spontanément au fond des baies, voire de mers eutrophes. C'est par exemple le cas de la Mer Noire (Denser1970).

Au dernier stade, la dystrophisation des eaux prend une allure auto catalytrique. Les vases et les eaux qui les surmontent, devenues réductrices, décomplexent les phosphates contenus dans l'ensemble matières organiques-phosphates-fer.

La solubilisation de phosphates minéraux qui s'étaient accumulés dans les sédiments, va provoquer de nouvelles "explosions" de la flore alguale, avec nouvelle sur charge en matières organiques.

L'ultime stade de la dystrophisation peut donc conduire un écosystème limniue à un état septique, à l'image de ce que l'on observe dans les cours d'eau surchargés d'effluents organiques.

ACCROISSEMENT INCONTRÔLÉ DES ALGUES DU A UN RAPPORT MASSIF NUTRIANTS EN PROVENANCE DU BASSIN VERSANT

Il s'agit d'un état chronique exacerbé par des conditions météorologiques particulières.

mat. Orga - CH₄ + H₂S + Energie

Conduite à tenir

Mesure de l'oxygène dissous

- en surface

- au fond

(Observations visuelles

- du plan d'eau

- des poissons en difficultés

 Aération massive sans remettre les dépôts en suspension

 Conseils d'un traitement préventif  pour l'avenir