L’eutrophisation : Pourquoi devrait-on se soucier de l’écume de surface?

Lushani Nanayakkara
Lisibilité
7.32

Quels sont les liens avec mon programme d'études?

La présence d’engrais agricoles dans un lac ou un cours d’eau peut causer de graves problèmes dans les écosystèmes aquatiques, les chaînes alimentaires et les réseaux trophiques!

As-tu déjà vu une épaisse couche d’écume verte à la surface d’un lac? Il s’agissait fort probablement d’un lac eutrophe.

On trouve dans les plans d’eau eutrophes un trop grand nombre de producteurs primaires, c’est-à-dire des organismes utilisant l’énergie solaire pour produire du glucose, qui leur sert ensuite de source d’énergie. C’est un peu comme s’ils créaient eux-mêmes leur nourriture. Les algues et les autres plantes aquatiques sont des producteurs primaires.

Les producteurs primaires sont importants pour les écosystèmes aquatiques, car les autres organismes en dépendent pour se nourrir. Toutefois, leur présence en trop grand nombre dans un plan d’eau peut causer des problèmes.

Le savais-tu?

Le terme « eutrophe » vient du mot grec eutrophos, qui signifie « bien nourri ».

Quel est le rôle des producteurs primaires dans un réseau trophique?

On appelle généralement « réseau trophique » (et parfois  « réseau alimentaire ») un système d’organismes vivants qui dépendent les uns des autres pour se nourrir. Les producteurs primaires, qui sont au cœur de chaque réseau trophique, utilisent l’énergie solaire pour fabriquer des molécules de sucre grâce à un phénomène appelé « photosynthèse ». Ils consomment ces sucres pour rester en vie et se multiplier.

Les producteurs primaires ont aussi besoin d’éléments nutritifs pour survivre. L’azote et le phosphore sont deux éléments nutritifs importants. L’azote aide les producteurs primaires à fabriquer des protéines et à produire de nouveaux tissus. En plus d’assurer la photosynthèse, le phosphore favorise la croissance et la reproduction des producteurs primaires.

On appelle « consommateurs primaires » les animaux qui se nourrissent de producteurs primaires. Dans les lacs et les cours d’eau, les organismes microscopiques appelés « zooplancton » et les petits poissons sont des consommateurs primaires. Les gros poissons se nourrissant de consommateurs primaires sont des « consommateurs secondaires ou tertiaires ».

Graphique illustrant un réseau trophique d’eau douce.
Graphique illustrant un réseau trophique d’eau douce (© 2019 Parlons sciences).

Comment l’eutrophisation se produit-elle?

Tu te rappelles la couche d’écume verte à la surface du lac? C’est le résultat d’un phénomène appelé « eutrophisation », qui peut se produire quand il y a trop d’éléments nutritifs dans l’eau. En cas de surabondance d’éléments nutritifs, il est possible que les producteurs primaires croissent et se reproduisent beaucoup plus rapidement que la normale.

L’eutrophisation se produit parfois naturellement, mais il arrive aussi qu’elle soit causée par l’activité humaine dans un bassin versant. On parle alors d’eutrophisation due aux cultures. Un bassin versant est un territoire où les eaux se déversent vers un plan d’eau.

L’eutrophisation due aux cultures se produit beaucoup plus rapidement et à une échelle beaucoup plus grande que celle d’origine naturelle

De nombreuses activités humaines peuvent être à l’origine de l’eutrophisation due aux cultures. L’agriculture peut avoir des répercussions considérables. Par exemple, beaucoup d’exploitants agricoles épandent dans leurs champs de l’engrais, qui constitue une importante source d’azote et de phosphore. Parfois, quand il pleut, le sol ne peut absorber toute l’eau. L’excédent d’eau se charge alors d’éléments nutritifs et descend, par gravité, vers un plan d’eau. C’est ainsi que se produit l’eutrophisation.

Prends garde aux cyanobactéries!

As-tu déjà vu une épaisse couche d’écume à la surface de l’eau ou senti son odeur? Cette couche d’écume est appelée « fleurs d’eau ». Les fleurs d’eau peuvent proliférer dans les plans d’eau eutrophes. Lorsque les algues formant les fleurs d’eau meurent, elles coulent au fond de l’eau, où des microorganismes s’en nourrissent et les décomposent. On se retrouve alors avec un nombre accru de microorganismes qui absorbent de plus en plus d’oxygène. L’eau finit par devenir hypoxique ou anoxique. Les zones hypoxiques sont pauvres en oxygène. Les zones anoxiques en sont complètement dépourvues. On les appelle parfois « zones mortes ». Il s’agit de lieux où le niveau d’oxygène est trop bas pour permettre la survie de la plupart des organismes.

Les fleurs d’eau renferment souvent des microorganismes appelés « cyanobactéries ». Les cyanobactéries, qui sont des producteurs primaires, peuvent se multiplier à une vitesse fulgurante lorsqu’il y a trop d’éléments nutritifs dans l’eau.

Attention aux idées fausses!

Les cyanobactéries sont souvent appelées « algues bleues ». Mais, en réalité, ce ne sont pas des algues!

Cyanobactéries du genre Nostoc
Cyanobactéries du genre Nostoc (Source : Elif Bayraktar via iStockphoto).

Les cyanobactéries possèdent des caractéristiques que l’on ne retrouve pas chez les autres producteurs primaires. Par exemple, leurs cellules sont munies de vacuoles, c’est-à-dire des vésicules remplies de gaz leur permettant de flotter à la surface de l’eau. Ainsi, les cyanobactéries ont davantage accès à la lumière du soleil et peuvent tirer le maximum de la photosynthèse. 

Certaines espèces de cyanobactéries possèdent aussi des cellules dormantes appelées « akinètes », qui les aident à survivre dans des conditions environnementales difficiles. Les akinètes sont dotées d’une paroi cellulaire épaisse les protégeant de la dessiccation et du froid.

Certaines espèces de cyanobactéries forment à la surface de l’eau un épais tapis d’algues qui bloque la lumière solaire pour les producteurs primaires se trouvant sous la surface. Rappelle-toi… ces producteurs ont besoin de la lumière. Sans elle, ils perdent leur capacité de photosynthèse.

Fleurs d’eau d’algues bleues sur la rive du lac Érié, 2009.
Fleurs d’eau d’algues bleues sur la rive du lac Érié, 2009 (Source : L'administration nationale des océans et de l'atmosphère (USA) via Wikimedia Commons).

Sans la lumière solaire, ces autres organismes ne peuvent se multiplier – ni même survivre! Cette situation crée un problème pour le reste du réseau trophique. Les consommateurs primaires ne pourront trouver assez de producteurs primaires pour se nourrir et ils finiront par mourir. Les consommateurs secondaires et tertiaires manqueront bientôt de nourriture et finiront par mourir eux aussi.

L’eutrophisation du lac Érié

Le lac Érié, dans le sud de l’Ontario, était fortement pollué dans les années 1970. L’eutrophisation entraînée par cette pollution était si importante que les journaux concluaient à l’époque à la mort de ce Grand Lac. Les gouvernements ont alors adopté des lois pour s’assurer que les villes situées autour du lac y déversent moins de polluants. Cette interdiction a été efficace pendant longtemps, mais il y a eu des périodes où le lac Érié était de nouveau menacé.

Le savais-tu?

Les scientifiques mènent des recherches pour déterminer si le changement climatique peut aggraver l’eutrophisation. Selon une étude, ce pourrait bien être le cas du fait qu’il peut modifier la circulation de l’eau, réduisant ainsi la quantité d’oxygène qui atteint le fond des lacs.

Alors, pourquoi devrait-on se soucier de l’eutrophisation?

L’eutrophisation peut toucher un plan d’eau près de chez toi! Elle pourrait t’empêcher de profiter de tes lacs et de tes cours d’eau préférés. L’eutrophisation peut même avoir une incidence sur les types de poissons frais en vente dans les supermarchés. C’est un problème complexe pour la qualité de l’eau, pour les organismes qui y vivent et pour nous, les êtres humains.

Tu peux contribuer à la lutte contre l’eutrophisation. Si vous avez un jardin à la maison, assure-toi que vous n’utilisez pas plus d’engrais que nécessaire. Vérifie votre détergent à lessive. Il devrait renfermer le moins de phosphore possible. Dans une optique plus large, tu peux aussi te renseigner sur les problèmes d’eutrophisation dans ton secteur et appuyer les groupes qui combattent ce fléau! 

Points de départ

Connecter et Relier

  • As-tu déjà vu de l’écume verte à la surface d’un étang? Que penses-tu de la qualité de l’eau en pareil cas? 
  • Aurais-tu peur de te baigner dans un lac ou un cours d’eau à la surface duquel flotteraient des algues vertes? Explique pourquoi.

Connecter et Relier

  • As-tu déjà vu de l’écume verte à la surface d’un étang? Que penses-tu de la qualité de l’eau en pareil cas? 
  • Aurais-tu peur de te baigner dans un lac ou un cours d’eau à la surface duquel flotteraient des algues vertes? Explique pourquoi.

Relier la Science et la Technologie à la Société et à l'Environnement

  • Les gouvernements devraient-ils limiter la quantité d’engrais que peuvent utiliser les exploitants agricoles? Explique pourquoi.
  • D’après le taux de croissance démographique, y a-t-il lieu de croire que l’agriculture à grande échelle demeurera répandue? Comment pouvons-nous trouver un équilibre entre la nécessité d’utiliser des engrais pour l’agriculture et les effets négatifs éventuels de l’eutrophisation? Explique ta réponse.
  • Qu’est-ce qu’un plan de gestion des éléments nutritifs? Pourquoi est-il souhaitable que les exploitants agricoles se dotent d’un solide plan de gestion des éléments nutritifs? (Remarque : Il te faudra peut-être faire une recherche supplémentaire pour répondre à cette question.)

Relier la Science et la Technologie à la Société et à l'Environnement

  • Les gouvernements devraient-ils limiter la quantité d’engrais que peuvent utiliser les exploitants agricoles? Explique pourquoi.
  • D’après le taux de croissance démographique, y a-t-il lieu de croire que l’agriculture à grande échelle demeurera répandue? Comment pouvons-nous trouver un équilibre entre la nécessité d’utiliser des engrais pour l’agriculture et les effets négatifs éventuels de l’eutrophisation? Explique ta réponse.
  • Qu’est-ce qu’un plan de gestion des éléments nutritifs? Pourquoi est-il souhaitable que les exploitants agricoles se dotent d’un solide plan de gestion des éléments nutritifs? (Remarque : Il te faudra peut-être faire une recherche supplémentaire pour répondre à cette question.)

Explorer les Concepts

  • Quelles répercussions l’eutrophisation peut-elle avoir sur un réseau trophique?
  • Quels sont les éléments à l’origine de la formation d’écume verte à la surface des plans d’eau dans un écosystème aquatique?
  • Explique les différences entre l’eutrophisation naturelle et celle due aux cultures.
  • Pour quelle raison les cyanobactéries provoquent-elles la formation de fleurs d’eau?
  • Pourquoi les engrais stimulent-ils la croissance des plantes?

Explorer les Concepts

  • Quelles répercussions l’eutrophisation peut-elle avoir sur un réseau trophique?
  • Quels sont les éléments à l’origine de la formation d’écume verte à la surface des plans d’eau dans un écosystème aquatique?
  • Explique les différences entre l’eutrophisation naturelle et celle due aux cultures.
  • Pour quelle raison les cyanobactéries provoquent-elles la formation de fleurs d’eau?
  • Pourquoi les engrais stimulent-ils la croissance des plantes?

Nature de la Science / Nature de la Technologie

  • Les fabricants d’engrais agricoles devraient-ils être tenus responsables de l’eutrophisation généralisée lorsqu’un excédent d’azote est déversé dans un bassin versant local? Justifie ta réponse.
  • Quelles nouvelles technologies ou techniques les exploitants agricoles utilisent-ils pour réduire la quantité d’engrais déversés dans les bassins versants locaux?

Nature de la Science / Nature de la Technologie

  • Les fabricants d’engrais agricoles devraient-ils être tenus responsables de l’eutrophisation généralisée lorsqu’un excédent d’azote est déversé dans un bassin versant local? Justifie ta réponse.
  • Quelles nouvelles technologies ou techniques les exploitants agricoles utilisent-ils pour réduire la quantité d’engrais déversés dans les bassins versants locaux?

Littératie Médiatique

  • Dans le film Erin Brockovich (2000), Julia Roberts incarne une assistante juridique qui mène une lutte contre la pollution intentionnelle des eaux souterraines par une grande entreprise. Pourquoi une personne ou une organisation pollue-t-elle intentionnellement un bassin versant? Quelle incidence cette pollution peut-elle avoir sur la population?
  • D’après l’article, certains journaux ont conclu dans les années 1970 à la mort du lac Érié! Cette manchette est-elle exacte sur le plan scientifique? Dans quelle mesure est-il important que les gros titres s’appuient sur des faits rigoureusement exacts sur le plan scientifique?

Littératie Médiatique

  • Dans le film Erin Brockovich (2000), Julia Roberts incarne une assistante juridique qui mène une lutte contre la pollution intentionnelle des eaux souterraines par une grande entreprise. Pourquoi une personne ou une organisation pollue-t-elle intentionnellement un bassin versant? Quelle incidence cette pollution peut-elle avoir sur la population?
  • D’après l’article, certains journaux ont conclu dans les années 1970 à la mort du lac Érié! Cette manchette est-elle exacte sur le plan scientifique? Dans quelle mesure est-il important que les gros titres s’appuient sur des faits rigoureusement exacts sur le plan scientifique?

Suggestions d'enseignement

  • L’article peut servir pour l’enseignement et l’apprentissage de la biologie et des sciences de la terre et de l’environnement, particulièrement en ce qui a trait aux répercussions de l’activité humaine sur les écosystèmes d’eau douce, les écosystèmes aquatiques, les cycles de l’azote et du phosphore, les chaînes alimentaires et les réseaux trophiques. Il introduit les concepts de producteurs primaires, de consommateurs primaires, secondaires et tertiaires, d’éléments nutritifs, d’engrais, d’eutrophisation naturelle, d’eutrophisation due aux cultures, de bassin versant, d’agriculture, d’algues bleues, de vacuoles, d’akinètes, de paroi cellulaire, de tapis d’algues, de décomposition et de milieux anoxiques et hypoxiques. 
  • Avant de lire l’article et de regarder la vidéo intégrée, les élèves peuvent utiliser une stratégie d’apprentissage axée sur un aperçu du vocabulaire afin de se familiariser avec la terminologie clé. Il est possible de télécharger les fiches reproductibles de l’aperçu du vocabulaire prêtes à utiliser en formats [Google doc] et [.pdf].
  • Pour consolider les acquis, l’enseignant peut demander aux élèves d’élaborer une toile de définition du concept pour l’expression « eutrophisation due aux cultures ». Il est possible de télécharger les fiches reproductibles de la toile de définition du concept en format [Google doc] et [.pdf].

Suggestions d'enseignement

  • L’article peut servir pour l’enseignement et l’apprentissage de la biologie et des sciences de la terre et de l’environnement, particulièrement en ce qui a trait aux répercussions de l’activité humaine sur les écosystèmes d’eau douce, les écosystèmes aquatiques, les cycles de l’azote et du phosphore, les chaînes alimentaires et les réseaux trophiques. Il introduit les concepts de producteurs primaires, de consommateurs primaires, secondaires et tertiaires, d’éléments nutritifs, d’engrais, d’eutrophisation naturelle, d’eutrophisation due aux cultures, de bassin versant, d’agriculture, d’algues bleues, de vacuoles, d’akinètes, de paroi cellulaire, de tapis d’algues, de décomposition et de milieux anoxiques et hypoxiques. 
  • Avant de lire l’article et de regarder la vidéo intégrée, les élèves peuvent utiliser une stratégie d’apprentissage axée sur un aperçu du vocabulaire afin de se familiariser avec la terminologie clé. Il est possible de télécharger les fiches reproductibles de l’aperçu du vocabulaire prêtes à utiliser en formats [Google doc] et [.pdf].
  • Pour consolider les acquis, l’enseignant peut demander aux élèves d’élaborer une toile de définition du concept pour l’expression « eutrophisation due aux cultures ». Il est possible de télécharger les fiches reproductibles de la toile de définition du concept en format [Google doc] et [.pdf].

En savoir plus

Enjeux de la qualité de l'eau : nutriments - Gouvernement du Canada - Liens vers divers rapports à la fois techniques et destinés au public sur l'eutrophisation dans diverses régions du Canada.

Références

National Geographic. (2019). Dead zone.

Vincent, W. (2010). Cyanobacteria. In Likens, G. Plankton of Inland Waters. (pp. 226-232). Academic Press.