Qu’est-ce que la limnologie?
La limnologie est l’étude des masses d’eau intérieures, y compris les lacs, les étangs, les rivières et les ruisseaux, en utilisant des outils de mesure pour évaluer les changements environnementaux et les interactions entre les facteurs environnementaux. La limnologie englobe des composantes de la chimie, de la physique et de la biologie.
Caractéristiques de la qualité de l’eau
La qualité de l’eau est déterminée par plusieurs facteurs, notamment : les concentrations de nutriments, la clarté de l’eau (profondeur du disque de Secchi), les espèces et la densité de cyanobactéries et les espèces de zooplancton.
Indice d’état trophique
La santé des lacs peut être largement déterminée par les concentrations de nutriments et la clarté de l’eau. L’indice d’état trophique comprend trois catégories principales (oligotrophe, mésotrophe et eutrophe), qui sont déterminées par les concentrations de phosphore total et d’azote total, la profondeur du disque de Secchi (clarté de l’eau) et la concentration de chlorophylle a. Les lacs oligotrophes ont de très faibles concentrations de nutriments, ce qui signifie que les plantes ne poussent pas bien. Les lacs eutrophes ont des concentrations en nutriments très élevées, notamment en azote et en phosphore, et donc une productivité biologique élevée (croissance excessive des plantes et des algues)
Connecticut DEEP Trophic Categories
Le cycle saisonnier : Stratification et mélange
Dans les lacs et les étangs relativement profonds (généralement plus de 3 mètres environ), l’eau subit des cycles saisonniers de stratification et de mélange thermiques. L’eau froide est plus lourde que l’eau chaude, ce qui signifie qu’en été, l’eau de surface se réchauffe et devient plus légère, » flottant » au-dessus de l’eau froide plus lourde qui coule au fond. La zone où la température change rapidement entre les couches chaudes et froides s’appelle la thermocline. À l’automne, l’air froid et le vent refroidissent l’eau de surface, qui devient plus lourde et coule dans la colonne d’eau, se mélangeant à l’eau du fond qui est restée fraîche tout l’été. En hiver, lorsque la glace se forme à la surface du lac, l’eau en dessous reste mélangée mais avec une légère variation de température. L’eau froide se trouve directement sous la glace, tandis que l’eau aux alentours de 4 degrés Celsius reste au fond du lac. Au printemps, l’eau provenant de la fonte des glaces est plus froide que le reste de l’eau du lac et donc cette eau plus froide et plus lourde coule au fond du lac et l’eau de surface se réchauffe, ce qui entraîne une stratification estivale de la colonne d’eau.
D’où viennent les nutriments ?
Il existe deux sources principales de nutriments dans les lacs : la charge en nutriments provenant du bassin versant et la charge interne.
Charge en nutriments provenant du bassin versant
Les sources les plus courantes de charge en nutriments à grande échelle dans un bassin versant sont l’agriculture, les fosses septiques, les zones humides et le développement à grande échelle de surfaces imperméables.
Dans un bassin versant non développé, la pluie s’infiltre dans le sol et est retenue dans le sol, avant d’être utilisée par la végétation terrestre. Cependant, lorsque la pluie tombe sur des surfaces imperméables comme les pavés et les toits, l’eau s’écoule sur la surface et dans les bassins de drainage, ramassant des nutriments en cours de route, avant de se déverser directement dans le lac.
Chargement interne
Pendant l’été, les organismes épuisent la réserve d’oxygène dans l’eau froide qui se trouve au fond du lac, ce qui rend l’eau anoxique (dépourvue d’oxygène). Lorsque l’eau au fond du lac est anoxique (dépourvue d’oxygène), les sédiments du fond sont incapables de retenir le phosphore accumulé, de sorte que ce phosphore est libéré dans l’eau. Le taux de diffusion et la concentration résultante dans l’eau dépendent de plusieurs facteurs : la concentration de phosphore disponible dans la boue, la durée pendant laquelle l’eau au-dessus de la boue a été dépourvue d’oxygène, l’intensité de la dette d’oxygène dans l’eau et la surface de la boue anoxique. A l’automne, l’eau de surface commence à se refroidir et se mélange avec l’eau du fond et les nutriments qui étaient piégés dans l’eau anoxique en été se mélangent dans la colonne d’eau.
La transmission de la lumière et la zone littorale
Les plantes ont besoin de lumière pour faire la photosynthèse et ne peuvent donc survivre que dans une eau suffisamment peu profonde pour que la lumière pénètre jusqu’au fond. Plus le lac est clair, plus la lumière peut pénétrer profondément.
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