Douleur dans les méandres

2004/02/01 Lakar Iraizoz, Oihane - Elhuyar Zientzia | Izagirre Igartua, Oihana Iturria: Elhuyar aldizkaria

• Ingurumena
• Sariak

A. Elosegi

Les producteurs (algues et plantes), par photosynthèse, produisent de l'oxygène et de la matière organique à partir de nutriments inorganiques dans l'eau (nitrates, nitrites, phosphates…). Ainsi, les rivières sont épurées, principalement parce qu'elles retiennent des nutriments qui arrivent à l'eau par l'action humaine. Outre la production propre dans l'eau, les rivières reçoivent de la matière organique de l'extérieur, surtout dans les ruisseaux entourés de forêts de rivage, en automne, avec la chute du feuillage. L'orbele est la principale source de nourriture pour de nombreux consommateurs, y compris les invertébrés, les champignons et les bactéries. Ils traitent tous la matière organique qui atteint le fleuve et sont, en outre, la nourriture principale des poissons. Outre les poissons, des mammifères, des amphibiens et des oiseaux forment un réseau complexe de pâturages.

Ces écosystèmes ont une grande importance pour les personnes, car en plus de leurs valeurs esthétiques et romantiques, ils offrent différentes ressources: eau, énergie, transport, poissons, paysage, zones de loisirs, capacité d'auto-épuration... Cependant, l'essor de la population humaine et le progrès de la technologie ont sérieusement affecté les rivières. Toutes les eaux usées, des eaux usées domestiques aux déversements de cyanures industrielles, ont été directement versées au fleuve, éliminant les forêts de rivage et affectant la morphologie des canaux. Tout cela influence la structure et les fonctions de l'écosystème, de sorte que les rivières ne sont pas dans les meilleures conditions, bien que dans de nombreux cas, ils ont amélioré au cours des dernières années.

Récemment, nous avons réalisé la nécessité de faire face à cette situation, car à son époque, aucune attention n'était accordée aux problèmes environnementaux. Des recherches ont été menées sur les écosystèmes fluviaux, le suivi de la qualité et les plans d'assainissement, entre autres, dans le but de récupérer des écosystèmes sains.

Les déversements fluviaux ne peuvent être mesurés que dans un court laps de temps, car ils sont rapidement entraînés vers le bas.

Initialement, pour l'étude de la qualité des eaux, on effectuait exclusivement des analyses d'eau. Cependant, ces analyses sont souvent incapables de détecter des centaines de polluants à la fois dans l'eau, et encore moins dans les rivières. En fait, les déversements dans les rivières ne peuvent être mesurés que dans un court laps de temps, car il les entraîne rapidement vers le bas. Peu après le déversement, l'eau peut être propre, mais la rivière est déjà endommagée. Les indices biotiques ont été développés pour détecter les dommages causés par ce type de rejets. Grâce à eux, les communautés biologiques sont analysées pour connaître l'histoire de la qualité des eaux. Si un déversement périodique se produit, les êtres les plus sensibles disparaissent, en le détectant, nous pouvons soupçonner qu'un problème s'est produit dans l'eau. Au fil du temps, différents indices biotiques ont été développés, les plus courants étant ceux basés sur les invertébrés et les algues.

Mais qu'est-ce qu'un fleuve sain ?

La santé est la situation dans laquelle être organique remplit correctement toutes ses fonctions. Nous pouvons donc dire qu'un écosystème est en bonne santé s'il remplit correctement toutes ses fonctions. Bien sûr, des structures appropriées sont nécessaires pour fonctionner correctement. Par exemple, la photosynthèse ne peut pas se produire s'il n'y a pas de végétation. L'intégrité écologique exige donc un tout structurel et un tout fonctionnel, car ils sont les deux faces d'une même pièce. La structure physique de l'écosystème est constituée par les communautés biologiques et leurs ressources, analysant leur quantité et leur qualité. Lors de la définition de la fonctionnalité, différents processus sont analysés au niveau des écosystèmes. Quand la qualité de ces deux composants est bonne, nous pouvons dire que la rivière est saine.

Cependant, tout changement dans les rivières n'affecte pas nécessairement la structure ou les fonctions. Par exemple, une expérience menée sur la rivière Mary australienne a montré que l'augmentation de la quantité d'azote et de la turbidité des eaux n'a pas affecté la communauté des invertébrés (structure), mais a provoqué des changements dans la respiration et dans la production primaire (fonctions). Cela exige de prendre en compte les deux composantes, la structure et la fonction pour analyser la santé des rivières.

Pour mesurer la santé d'un écosystème, il faut la comparer à une situation optimale. Pour cela, on peut utiliser des systèmes de référence, c’est-à-dire des rivières encore à l’état ‘naturel’. Il faut toujours garder à l'esprit que les rivières sont très différentes d'un endroit à l'autre en raison de variables telles que le climat, la géologie, etc., de sorte qu'une rivière et sa référence doivent avoir des conditions similaires. Dans les rivières de référence, on peut étudier les caractéristiques physico-chimiques, la structure des communautés biologiques et diverses fonctions de l'écosystème, valeurs qu'il s'agirait d'obtenir en récupérant les rivières affectées.

Que dit la loi à ce sujet ?

En plus de l'eau, les rivières sont des écosystèmes constitués d'autres substances et nuisibles.

Photos: A. Elosegi et INRA

La politique de qualité des eaux change très profondément. À ce jour, selon la Loi espagnole sur les eaux de 1999, la pollution était définie comme une détérioration de la composition chimique des eaux et le degré de pollution était déterminé par la mesure des concentrations de différents produits chimiques dans l'eau. D'autre part, la qualité à obtenir était différente en fonction de l'utilisation de l'eau (irrigation, boisson, conservation des poissons, etc.) ). Cependant, la directive européenne sur les eaux établit que pour mesurer la qualité des masses d'eau, il faut mesurer leur état chimique et écologique. Ce nouveau concept définit l'état écologique comme l'expression de la qualité de la structure et du fonctionnement des écosystèmes aquatiques. La qualité des eaux comprend la qualité physico-chimique, la qualité biologique et la qualité hydromorphologique (structure du lit). En outre, il ne dépend pas de son utilisation, mais de son accomplissement dans toutes les masses d'eau.

Il propose une série d'indicateurs permettant de mesurer la qualité, selon lesquels l'état écologique des eaux peut être très bon, bon, acceptable, déficient ou mauvais. Pour cela, il faut sélectionner les points de référence, c'est-à-dire les rivières ou les ruisseaux qui ont subi une faible affection humaine et analyser les valeurs des indicateurs. On considérera que les masses d'eau avec des valeurs similaires présentent un très bon état écologique, et plus elles sont éloignées de ces valeurs, plus l'état écologique est mauvais.

Comme on peut le voir, la directive sur les eaux indique clairement dans quelle mesure l'état écologique des écosystèmes aquatiques doit être mesuré. Et si cela ne suffisait pas, il fixe aussi l’objectif suivant: Pour l'année 2015, l'état écologique de toutes les masses d'eau de surface de l'Union européenne doit être bon pour tous les indicateurs (sauf exceptions et moratoires). Tout cela nécessitera une immense recherche, un travail, une fortune et une volonté politique que certains considèrent comme trop ambitieuse.

Cependant, et bien que la directive commence à chercher des lacunes, elle indique clairement dans ses définitions et intentions combien le fonctionnement des écosystèmes aquatiques est important, au moment de mentionner les méthodes biologiques de mesure de la qualité, elle propose uniquement ceux qui définissent la structure (algues, invertébrés, poissons), et ne fait pas référence à des instruments d'analyse des fonctions. En fait, aucun outil standard n'a encore été développé pour mesurer le fonctionnement des rivières du monde entier, mais cela est indispensable pour la qualité écologique. Conscient de ce manque, plusieurs chercheurs travaillent sérieusement sur le développement de ces nouveaux outils.

Nouveaux instruments pour l’étude de la santé des rivières: analyse des fonctions

Pour faciliter la migration des saumons et donc leur reproduction, on favorise l'implantation d'infrastructures dans les sauts d'eau.

A. Elosegi

Ces derniers temps, les travaux sur les outils pour l'étude des fonctions des écosystèmes fluviaux sont en pleine actualité, et les travaux les plus importants des congrès se concentrent sur ce thème.

L'épuration des nutriments, la rétention et l'utilisation du feuillage, la migration des êtres vivants, la production de poissons, le métabolisme, etc. Il existe des méthodes pour mesurer toutes ces fonctions, mais chaque chercheur les utilise encore différemment, et les administrations ou entités de gestion des eaux ont besoin d'outils standard et surtout de valeurs de référence pour interpréter les résultats. Dans chaque type de rivière doivent être définies les valeurs que ces processus devraient avoir, ainsi que les mesures à prendre si elles sont affectées, ce qui est l'objectif en ce moment de plusieurs projets de recherche.

A l'Université du Pays Basque/Euskal Herriko Unibertsitatea, le Laboratoire d'Écologie des Rivières a en cours deux projets dans ce domaine: l'un autour de l'utilisation du feuillage (RIVFUNCTION) et l'autre autour du métabolisme (METATOOL).

À la RIVFUNCTION, 10 universités de toute l'Europe travaillent à l'étude de l'influence de l'eutrophisation (prolifération des nutriments) et de la dégradation des forêts côtières dans la décomposition du feuillage. La décomposition, appelée dégradation de la matière organique, reflète la capacité du fleuve à utiliser le matériel qui lui arrive. Lorsque l'orbite atteint la rivière, les invertébrés et les micro-organismes (champignons et bactéries) l'utilisent et la décomposent.

La capacité de décomposition du feuillage, en plus d'être une fonction importante dans les ruisseaux, est très sensible à différentes couches. Pour mesurer cette capacité, des sacs en maille remplis de chaume sont placés dans la rivière. Deux types de sacs sont utilisés : un en réseau épais qui permet l'entrée de tous les invertébrés et microbes, et un autre en maille fine qui empêche l'entrée des invertébrés. De cette façon, les sacs peuvent être collectés temporairement, mesurer la quantité de feuillard restant et mesurer l'influence des invertébrés et des microbes dans la décomposition du feuillard.

L'état écologique de toutes les masses d'eau superficielles de l'UE doit être bon pour 2015.

A. Elosegi

À l'Université du Pays Basque, on a pu détecter le dysfonctionnement des rivières avec un excès de nutriments inorganiques dans lesquels l'influence microbienne a considérablement augmenté. D'autre part, on a constaté que la décomposition du feuillage dans les rivières entourées d'eucalyptus est plus lente que dans les forêts naturelles de la rivière, auquel cas les invertébrés sont responsables. Les résultats obtenus dans ce projet nous permettront de disposer d'un nouvel outil d'analyse de la santé des rivières.

Le projet METATOOL se concentre sur le métabolisme de toute la rivière. Dans les rivières, le métabolisme est divisé en deux parties: la production primaire et la respiration. La consommation d'oxygène est produite toute la journée, en raison de la respiration des producteurs et des consommateurs, mais à la lumière du jour, les algues produisent de la matière organique et de l'oxygène. Ainsi, selon le bilan des taux de production et de respiration, la concentration en oxygène de l'eau change.

L'excès de nutriments et de lumière sur le lit provoquent une augmentation des producteurs primaires et une concentration d'oxygène pendant la journée très élevée. Cette matière organique, cependant, s'accumule et pourrit, ce qui consomme beaucoup d'oxygène, ce qui réduit considérablement la concentration en oxygène pendant la nuit. Ces déficiences sont très dangereuses pour les êtres vivants de la rivière; par exemple, les saumons ont besoin de concentrations d'oxygène supérieures à 6 mg/l et les truites supérieures à 4 mg/l. Tout cela peut affecter la rivière.

Mais la recherche du métabolisme a des difficultés. La méthodologie exige la mesure dans le temps de la concentration et de la température d'oxygène, de sorte que son automatisation est nécessaire. Dans la CAPV, dans les rivières de Guipúzcoa et Biscaye, les Diputations Forales disposent de 21 stations hydrométéorologiques qui mesurent oxygène et température toutes les 10 minutes. Le Laboratoire d'écologie des rivières de l'UPV/EHU, face à la possibilité d'utiliser les données obtenues à travers cette infrastructure, a abordé ce projet de métabolisme. Outre le calcul de la production primaire et des taux respiratoires par l'élaboration de données d'oxygène, des échantillons d'algues ont été réalisés afin d'analyser la biomasse et la composition de la communauté. Il s'agit ainsi d'analyser la relation entre le métabolisme et les producteurs primaires avec les caractéristiques des rivières et de créer un nouvel outil pour analyser en temps réel le fonctionnement des rivières. Cela servirait, entre autres, à mesurer la réponse de l'écosystème au moment où un déversement se produit.

Sacs de hojarasca pour mesurer la décomposition. Sacs de mailles qui sont placés sur les fonds des rivières remplies d'une masse de feuillard particulier.

A. Elosegi

Par exemple, l'été 2003 a été très chaud et sec, de sorte que la production primaire a été très élevée et d'énormes quantités d'algues ont été développées dans les saisons les plus eutrophiques. En conséquence, les concentrations d'oxygène ont subi de grandes fluctuations tout au long de la journée. Dans le cas des stations plus propres, les concentrations d'oxygène sont restées élevées, signe de la bonne santé de la rivière, ainsi que des stations avec des concentrations d'oxygène très faibles par pollution élevée.

En plus de la décomposition et du métabolisme, on s'attend à ce qu'à travers les recherches menées dans le monde sur de nombreuses autres fonctions, on développe des outils adéquats pour les analyser. Ces instruments seront entre les mains des administrations et des gestionnaires d’eaux dans quelques années et permettront de réaliser des études plus approfondies de la santé des rivières. Si nous atteignons les objectifs de la nouvelle directive Eaux et avec ces nouveaux outils, nos descendants ont des rivières plus saines.

Sur la rivière Urumea (Ereñozu, à gauche) la qualité des eaux est très bonne; en été 2003 les algues étaient rares et l'oxygène est resté en forte concentration. Pour sa part, la rivière Oria (à droite d'Alegia) reçoit de grandes quantités de nutriments. Cet été, la production d'algues était énorme et même si l'oxygène avait des valeurs très élevées de jour, la nuit, il descendait au minimum. (Photos: O. Izagirre et A. elosegi).

Indicateurs d’état écologique proposés dans la nouvelle Directive européenne des eaux

• Indicateurs biologiques:
  
  • Composition et abondance de la flore aquatique
  • Composition et abondance des invertébrés aquatiques
  • Composition, abondance et répartition des âges des poissons
    
• Indicateurs hydromorphologiques avec incidence sur les indicateurs biologiques:
  
  • Régime hydrologique
    
    • Hydrodynamique de débit ou débit d'eau
    • Liens avec des masses d'eau souterraine
  • Continuité de la rivière
  • Caractéristiques morphologiques
    
    • Profondeur et largeur de la rivière
    • Structure et composition du substrat du fond fluvial
    • Structure des vallées
      
• Indicateurs physico-chimiques affectant les indicateurs biologiques:
  
  • Généraux généraux
    
    • Température ambiante: Température ambiante
    • Oxygène Oxygène
    • Salinité
    • Acidification
    • Nutriments
  • Polluants spécifiques
    
    • Contamination produite par tous les polluants prioritaires versés à l'eau.
    • Contamination produite par toutes les substances qui ont été versées à l'eau en quantités importantes.

BIBLIOGRAPHIE

• PARLEMENT EUROPÉEN Directive
  2000/60/CE du Parlement européen et du Conseil du 3 octobre 2000 (date de consultation: 20 octobre 2003). 2000. http://europa.eu.int/eurlex/pri/es/oj/dat/2000/l_327/l_32720001 222es00010072.pdf .
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  - Gouvernement basque, 1992.