Exemple du lac de Bütgenbach

Annexe6-1
Annexe6
Evolutiontemporelledesparamètresphysico-chimiquesd'unlac
(ExempledulacdeBütgenbach)
Unlacn'estpasunécosystèmefermé.Toutd'abord,ilreçoitdesapportsdesesaffluents.
Parexemple,lelacdeBütgenbachreçoit240kgdecomposésazotésparjourdelaWarche,
ainsique208kgdecomposésphosphoréset127kgdecomposésazotésparjourdela
Holzwarche.Iln'estdoncpasétonnantd'observerdessignesd'eutrophisation,notamment
dusauxcyanobactéries.
Deplus,unlacn'estpasuneécosystèmestatique.Lesvaleursdesparamètresphysico-
chimiquesétudiésdanslecadredecestagevarientaucoursdutemps,surdesrythmes
d'environ48heuresetsaisonniers.Afindes'affranchirdefluctuationsaccidentelles,ilfaut
intégrercesvaleurssurdelonguespériodesdetemps(cfr.donnéesrécoltéesentre1982et
1993 dans l'article [1], ainsi que les données de 1998 montrées lors des séances de
laboratoire).
1.Variationssaisonnières
Ladensitédel'eaujoueunrôleimportantdansuneéventuellestratificationouhomogénéité
thermiquesdeseaux.Laglacealadensitélamoinsélevée,alorsqueladensitémaximale
del'eauestatteinteàunetempératurede4°C(Fig.A6-1).
Fig.A6-1:évolutionschématiquedeladensitédel'eauenfonctiondelatempérature
Enété,l'eaudulacsubitunestratificationthermiquesuivantlaprofondeurdulac.Eneffet,
les couches superficielles se réchauffent car elles absorbent les rayons solaires. Par
exemple,dansletroud'eaudelaFagnedelaPoleûr,nousrelevons15,9°Càlasurfacede
l'eau et 12,4°C à -1,5 m. Sur les premiers mètres en profondeur, il y a une certaine
homogénéisationdestempératures(effetducyclejour-nuit).Sinousdescendonsencore,la
températuredescendtrèsvite(métalimnion),avantdediminuerpluslentement.Lafigure
A6-2montrecettethermoclinecomposéed'unépilimnion(couchesuperficielleàtempérature
±homogène),d'unmétalimnionetd'unhypolimnion.

Annexe6-2
Fig.A6-2:schémamontrantlathermoclined'unlacetlemélangedesmassesd'eau
Suiteauxdifférencesdedensités(résultantdesdifférencesdetempératures),lesmasses
d'eaunesemélangentqu'auseind'unemêmecouche.Lepointleplusprofonddulacaune
températurede4°C(densitélaplusélevée).
Enautomne,ilyaunrefroidissementdelazonesuperficielle(épilimniondel'été),cequi
entraîneuneaugmentationdeladensité.Cetteeau"coule":c'estlebrassageautomnal.
Enhiver,unestratificationthermiqueinversedefaibleamplitudes'établit(d'environ0°Cen
surfacevers+4°Cenprofondeur).
Auprintemps,lazonesuperficielleseréchauffeprogressivement(versl'épilimniondel'été),
ladensitédel'eauydiminue;ilyaunbrassageallantdanslesenscontraireaubrassage
automnal.
Dansnosrégionstempérées,unlacdontleseauxsemélangentdeuxfoisestappelélac
dimictique.
Ces phénomènes influencent de manière significative certains paramètres étudiés,
notammentenété:
ensurface,lephytoplanctonabondant(sur-)produitdel'oxygène.
nousavonsuneanoxieen profondeurparcequ'iln'ya pasde mélanged'eaunide
phytoplanctonenprofondeur.Deplus,l'oxygèneatmosphériquen'estdissousquedans
l'eausuperficielle.Enfin,lesdécomposeursprésentsdanslefonddulacconsomment
l'oxygènedisponiblepourlesdégradations.
laconcentrationenammoniumaugmentedansleseauxprofondes(égalementenété).
L'anoxiequiyrègneempêchelanitrificationduNH4+provenantdeladégradationdes
matières organiques. De plus, cet anoxie favorise le processus de dissimulation
réductrice(quitransformel'ammoniumennitrate).

Annexe6-3
lepHdiminueaveclaprofondeurcarledioxydedecarbonerejetéparlesdécomposeurs
n'estpasutiliséparlaphotosynthèse.Ils'hydratealorsenHCO3-.
2.Variationsàcourtterme(~48heures)
Sur cette période de temps, on observe une variation importante du pH et de la
concentrationenoxygènepourdesprofondeursallantde0à7ou8mètres.
Suiteàl'alternancedujouretdelanuit,lesconcentrationsenoxygènevarient.Versmidi,où
l'ensoleillement est maximal, il y a une sursaturation en oxygène. Pendant la nuit, la
saturationtombeà50%cariln'yapasdelumièrealimentantlaphotosynthèse.
D'unautrecôté,lephytoplanctons'accumulejusqu'àuneprofondeurd'environ7mètrescar
ladensitéobservéeàceniveauaugmenterapidementsuiteàl'installationdelathermocline.
Cetteprofondeurcorrespondégalementàlalimiteinférieuredelazoneeuphotique(zone
danslaquelleleslongueursd'ondeidéalespourlaphotosynthèsesontencoreprésente),ce
quiexpliquelaproductiond'oxygènedanscettezone.
LavariationdupHaucoursdecettepériodedetempssuit±celledelaconcentrationen
oxygène.Lesalguesconsommenténormémentdegazcarboniquelorsquelaluminositéest
importante. Il s'ensuit une production importante d'oxygène (sursaturation), ainsi qu'une
diminutiondesconcentrationsendioxydedecarboneetenacidescarboniques.Lemilieu
devientbasique.Pendantlanuit,lasituationinverseseproduit.
3.Fluctuationsdelafaune
Nousavonsprisuninstantanédesespècesprésentesdansunlac.Cependant,laprésence
d'espècesbenthiquescommeplanctoniques,ainsiqueleursproportions,varientgrandement
enfonctiondutemps.Lesespècesmajoritairesnesontpastoujourslesmêmes:onparlede
successiond'espèces.
Enoutre,ilyaunesuccessionévidenteduphytoplanctonetduzooplanctonaucoursde
l'année (Fig. A6-3). En toutes généralités, en mars et avril a lieu le "boom
phytoplanctonique", suivi de près par le "boom zooplanctonique". La quantité de
phytoplancton diminue alors fortement ; on parle de phase d'eau claire. La succession
zooplanctoniqueestlasuivante:auprintempslesRotifèrespeuplentlelac,lesCladocères
etlesCopépodessesuccèdentenétéetenautomne.
LesRotifèresapparaissentparmi les premiersindividusau printemps carleurtempsde
développementestpluscourtetilssontmieuxadaptésàdestempératuresencorebasses.
C'estunedesraisonsduchoixdesRotifèrescommebioindicateurdepollutionsetdustatut
trophiquedeseaux.
Parmiunemêmeespèce,les stades sesuccèdentégalementaucours de l'année.Par
exemple,lesnaupliesdevancentnettementlesadultescyclopoïdes.

Annexe6-4
 ! "       #       
Fig.A6-3:Evolutiondesbiomassesdesplanctonssuruneannée
(courbesschématiques)
4.Classificationdeslacs
Selonlaquantitécroissantedeselsminérauxnutritifs(ounutrients)présentsdanslemilieu,
leslacspeuventêtreclassésenlacsultraoligotrophe,oligotrophe,mésotrophe,eutropheou
hypereutrophe(classificationOCDEenfonctiondesconcentrationsenchlorophylleaeten
orthophosphates).
Parexemple,aprèsl'analysedesesfacteursabiotiques,lelacdeBütgenbachestconsidéré
commeunlacàtendanceeutrophe(cfr.§2.3.1.).