Dans les régions du monde riches en lacs, la prolifération d’algues est un problème croissant. Non seulement les écumes vertes flottantes sont une nuisance pour quiconque espère profiter de l’eau, mais elles peuvent devenir toxiques et menacer la santé publique.
Le principal moteur de ces efflorescences est le phosphore, un élément largement utilisé en agriculture pour fertiliser les cultures, qui peut s’écouler de la terre aux lacs, en particulier lors de fortes pluies. Une nouvelle étude de l’Université du Wisconsin-Madison montre combien de temps après une « charge » de phosphore une tempête déclenche des explosions d’algues, mais décrit également les nombreux autres facteurs qui pèsent sur le moment et si le lac atteint un point de basculement.
« Le fait que vous veniez d’avoir une grosse tempête ne veut pas dire que maintenant vous allez avoir une grosse [algae] Floraison. Les floraisons sont beaucoup plus compliquées. » explique Steve Carpenter, auteur principal d’un rapport publié dans le Actes de l’Académie nationale des sciences.
Carpenter, directeur émérite du Center for Limnology de l’UW-Madison et professeur émérite de biologie intégrative, a dirigé une équipe de chercheurs dans une plongée approfondie dans des ensembles de données à long terme collectés sur le lac Mendota, le plan d’eau le plus grand et le plus étudié de Madison.
Les scientifiques savaient que seule une poignée des tempêtes de précipitations les plus importantes apportaient environ les trois quarts du phosphore au lac chaque année. Dans d’autres lacs, des recherches antérieures avaient documenté de grandes proliférations d’algues à la suite de grosses tempêtes.
Mais, dans le lac Mendota, cette dynamique est plus complexe. Bien que le phosphore soit sans aucun doute l’ingrédient clé d’une prolifération d’algues, le lac Mendota peut mijoter pendant un certain temps avant d’en produire une. En fait, le rapport a révélé que le délai moyen entre une grosse tempête et une grosse prolifération est de 15 jours, avec quelques retards entre une pluie abondante livrant du phosphore et une prolifération d’algues notable pouvant prendre jusqu’à deux mois.
Alors que se passe-t-il? Il s’avère que le phosphore n’est qu’une partie de la recette de la prolifération des algues. Carpenter identifie trois autres facteurs clés en jeu : des vents calmes, des eaux de surface chaudes et une faible abondance de minuscules crustacés appelés zooplancton.
Tout comme le «verdissement» annuel qui se produit sur la terre lorsque l’hiver dégèle au printemps, les lacs voient une explosion de croissance, en particulier d’algues, à mesure que leurs eaux se réchauffent. Lorsqu’il y a du vent, cette algue se mélange à la colonne d’eau, mais lorsque le vent tombe, elle peut flotter à la surface et former une prolifération. Et tout cela ne peut se produire que si les populations de zooplancton broutant les algues sont petites. Si le nombre de zooplanctons est élevé, ils peuvent manger suffisamment d’algues pour empêcher une prolifération.
Carpenter indique des périodes de temps dans l’ensemble de données du lac Mendota où ces variables ont tenu le lac riche en phosphore sous contrôle. La forte abondance de zooplancton des années 1980 au début des années 2000 a maintenu les eaux beaucoup plus claires, en moyenne. De plus, un été frais, gris et nuageux en 1993 a maintenu les températures de l’eau de surface plus basses, ce qui a entraîné remarquablement peu de proliférations, même si le lac était chargé de phosphore à cause des fortes pluies printanières et estivales.
L’interaction de ces variables rendra difficile d’atteindre un point où nous pouvons prédire avec précision les proliférations d’algues, dit Carpenter. Ils sont également hors de contrôle humain. Cela, selon les chercheurs, laisse une option claire pour les personnes qui souhaitent améliorer la qualité de l’eau et éviter les futures proliférations d’algues : fermer le robinet de phosphore.
Une réduction drastique de la quantité de phosphore utilisée sur terre entraînera une diminution de son écoulement dans nos eaux. Bien qu’il faille un certain temps pour que le phosphore déjà présent dans un lac parcoure le système, les processus naturels finiront par réduire la charge. Ce n’est pas une solution rapide, dit Carpenter, mais c’est actuellement la seule option sur la table.
« Le soleil va briller, le vent va souffler, les brouteurs vont fluctuer avec le réseau trophique et les invasions d’espèces », dit-il, « La seule chose que vous pouvez vraiment contrôler, c’est que vous pouvez réduire le phosphore. »
Plus d’information:
Stephen R. Carpenter et al, Dépendance à longue portée et valeurs extrêmes des précipitations, de la charge de phosphore et des cyanobactéries, Actes de l’Académie nationale des sciences (2022). DOI : 10.1073/pnas.2214343119