Version classiqueVersion mobile

L'eau à découvert

 | 
Agathe Euzen
, 
Catherine Jeandel
, 
Rémy Mosseri

Troisième partie. Eau et milieu

22. Les eaux stagnantes

Josette Garnier, Vincent Thieu et Gilles Billen

Texte intégral

1Les eaux dites « stagnantes » sont celles des lacs, des réservoirs, des étangs, des sablières et des canaux. Il existe une convergence entre les systèmes courants et stagnants des points de vue de l’hydrologie. En effet, le temps de séjour des lacs (systèmes stagnants) peut atteindre plusieurs siècles, mais aussi se limiter à quelques semaines, comme c’est le cas de certaines rivières (systèmes courants) en période de basses eaux. Les systèmes stagnants sont très diversifiés (cf. III.8) : ils sont d’origine naturelle (tectoniques, volcaniques, glaciaires…) ou artificielle (étangs de pisciculture, barrage-réservoirs…). Leur âge varie de plusieurs millions d’années (lac Baïkal) à quelques mois (sablières). Leur morphologie présente un éventail de surface et de volume (de 374 milliers de km2 et 78 milliers de km3 pour la mer Caspienne, à l’hectare et quelques milliers de m3 pour un étang ou une sablière). Ces systèmes stagnants sont soit alimentés par les eaux de surface d’un bassin versant* et ses cours d’eau et/ou par des aquifères* souterrains. Les usages de ces eaux stagnantes sont également multiples : pisciculture, eau potable, hydroélectricité, drainage* ou irrigation, écrêtage des crues ou soutien d’étiage*, récréation. Compte tenu de l’ensemble de ces contraintes, chacun de ces milieux a donc un fonctionnement biogéochimique spécifique, même si les processus écologiques fondamentaux y sont comparables.

Le fonctionnement des milieux stagnants

2Les milieux stagnants présentent des traits fonctionnels communs, mais le temps de séjour des eaux conditionne la dynamique écologique (cf. III.7). Ceux aux temps de séjour les plus courts (de l’ordre du mois) sont en général alimentés par une rivière (comme les barrages-réservoirs). Une grande particularité des milieux stagnants est l’installation en été d’une stratification verticale, en température et en éléments nutritifs, séparant deux couches, qui, selon l’intensité de cette stratification (liée à la profondeur) ont des caractéristiques fonctionnelles différentes : avec une production primaire* (P) supérieure à la respiration des organismes (R), l’épilimnion (la couche supérieure, bien éclairée) est autotrophe* (P > R), tandis que l’hypolimnion (la couche inférieure, peu ou pas éclairée) est hétérotrophe* (P < R). Le gradient vertical autotrophie-hétérotrophie varie, en outre, saisonnièrement en fonction de la disponibilité en nutriments dans l’épilimnion : l’autotrophie domine franchement au printemps, au moment où démarre la croissance des algues, puis les métabolismes autotrophes* et hétérotrophes* tendent à s’équilibrer dès que le stock de nutriments est épuisé. Le système redevient hétérotrophe à l’automne, après la disparition de la stratification favorisant l’homogénéisation de la matière organique sédimentée au cours de la période de production. Dans les rivières, l’équilibre P/R se distribue longitudinalement : les petits ruisseaux d’amont sont hétérotrophes (peu productifs) et les plus grandes rivières autotrophes, voire eutrophes (« trop nourries »), quand les apports en nutriments sont excessifs.

L’eutrophisation*

3Les eaux stagnantes reçoivent nécessairement des intrants, plus ou moins importants selon la typologie des milieux et les activités humaines. En plus de la silice d’origine naturelle (provenant de l’altération des roches), le phosphore et l’azote sont des éléments qui résultent essentiellement de l’urbanisation (eaux usées domestiques et industrielles) et de l’intensification de l’agriculture (lessivage agricole des engrais et pesticides, érosion* des sols). Ces éléments sont le plus souvent apportés par les eaux des bassins versants propres des milieux stagnants, mais aussi par des rivières et par des eaux souterraines chargées en éléments nutritifs qui les alimentent. Des travaux ont montré que les algues ont des besoins en nutriments dans des proportions relatives bien définies. Un excès d’azote et de phosphore par rapport à la silice peut donc contribuer dans un premier temps à une croissance de diatomées*, algues siliceuses, jusqu’à épuisement de la silice, puis au remplacement des diatomées par d’autres algues non siliceuses, souvent moins bien accessibles aux organismes consommateurs (zooplancton, mollusques…). Il en résulte une accumulation de biomasse algale dans les milieux, caractéristique de l’eutrophisation, qui peut constituer une charge en matière organique consommatrice d’oxygène dans les hypolimnions où elle s’accumule, ce qui peut conduire à des déficits en oxygène, partiels (hypoxie) ou totaux (anoxie*). Les milieux fermés, au temps de séjour assez long (à faible renouvellement d’eau) ont été les plus vite touchés par l’eutrophisation, dès les années 1960. L’alerte a été donnée plus tard en rivière, puis en zone côtière, en raison de la capacité de ces milieux à évacuer vers l’aval et à diluer les excès des apports nutritionnels et autres polluants. La restauration des milieux stagnants a d’abord consisté à mieux traiter les eaux usées qui s’y déversaient, ou à les détourner, ce qui a d’ailleurs permis de réduire également la contamination en provenance des bassins versants. Le phosphore, autre élément limitant de la croissance algale, a ainsi été considérablement réduit depuis les années 1990, sous l’impulsion de la Directive-cadre sur l’eau (DCE*, 2000). Toutefois, les milieux stagnants ne sont pas exempts du risque d’eutrophisation, car il existe une charge interne accumulée aux interfaces eau-sédiment et le recyclage du phosphore y est très rapide.

Quel futur pour les milieux stagnants ?

4Il existe désormais des outils de simulations numériques capables de reproduire la qualité de l’eau des milieux stagnants et d’explorer leur devenir à des échelles régionales. Des travaux s’orientent aussi sur leur devenir hydrologique dans le contexte global du changement climatique, tandis que d’autres encore montrent les dommages occasionnés par l’artificialisation des milieux aquatiques, des points de vue social et environnemental. Si les eaux stagnantes restent encore fragiles en termes de qualité, préserver leur quantité est un réel enjeu du XXIe siècle.

Lac de Tonlé Sap, Siem Reap, Cambodge. © J. Garnier

5L’assèchement des grands lacs ou mers intérieurs comme le lac Tchad et la mer d’Aral entraînent des situations dramatiques à l’échelle de grands territoires. Ces assèchements sont liés tant à l’irrigation d’une agriculture de plus en plus intensive qu’à des dérèglements climatiques. La construction de barrages-réservoirs dans le monde s’est accélérée dès les années 1950 pour atteindre un maximum en nombre et en volume dans les années 1970, mais elle continue encore (comme la construction du barrage des Trois Gorges terminée en 2006). Au contraire des prélèvements pour la production d’hydro-électricité et d’eau potable, l’eau d’irrigation, non restituée, constitue un prélèvement net pour les systèmes hydrologiques, de sorte qu’en aval, des rivières s’assèchent. Par exemple, le fonctionnement du Tonlé Sap (figure), lac intérieur du Cambodge, dont le niveau oscille de plus de 7 m au rythme des crues du Mékong et irrigue plus de 10 000 km2 de rizières tout en offrant au pays de riches ressources halieutiques, est actuellement menacé par la construction de réservoirs en amont sur le Mékong. De même, certains fleuves marocains n’atteignent plus la mer en période de faible pluviométrie, l’eau étant retenue dans les réservoirs pour l’irrigation avec des pertes énormes par évaporation.

6Par ailleurs, de nombreux petits milieux stagnants naissent aux abords des villes et des infrastructures liées à l’urbanisation. Ce sont les sablières creusées pour les besoins de l’extraction des matériaux de construction et alimentées par les aquifères et/ou en communication avec les rivières ; ce sont aussi les mares, parfois aménagées pour compenser la destruction de zones humides.

Bibliographie

Références bibliographiques

• G. BARROIN – Phospore, azote, carbone… Du facteur limitant au facteur de maîtrise, Le Courrier de l'environnement, 52, 2004.

• J. GARNIER, F. LELONG et M. MEYBECK – Comparaison physicochimique et biologique de sept bassins artificiels dans les alluvions de la région parisienne, Naturaliste Can. (Rev. Ecol. Syst.), 1987.

• J. GARNIER, G. BILLEN et A. LEVASSOR – Fonctionnement et impacts écologiques des réservoirs de Champagne, In La Seine en son bassin, Elsevier, 1998.

Table des illustrations

Légende Lac de Tonlé Sap, Siem Reap, Cambodge. © J. Garnier
URL http://books.openedition.org/editionscnrs/docannexe/image/9895/img-1.jpg
Fichier image/jpeg, 88k

Auteurs

Biogéochimiste, Directrice de recherche au CNRS, METIS, Paris, p. 136.
josette.garnier@upmc.fr

Biogéochimiste, Maître de conférences à l’Université Pierre et Marie Curie, METIS, Paris, p. 136.
vincent.thieu@upmc.fr

Biogéochimiste, Directeur de recherche émérite au CNRS, METIS, Paris, p. 136.
gilles.billen@upmc.fr

Le texte et les autres éléments (illustrations, fichiers annexes importés) sont sous Licence OpenEdition Books, sauf mention contraire.

Rechercher dans OpenEdition Search

Vous allez être redirigé vers OpenEdition Search