Gouvernement du Nouveau-Brunswick

Un lac est un environnement aquatique dynamique dont les propriétés chimiques, physiques et biologiques influent toutes les unes sur les autres et interagissent entre elles. En d’autres termes, le milieu biologique, ou la vie à l’intérieur d’un lac, est tributaire de la nature physique et chimique du lac. L’opposé est également vrai, car les organismes à l’intérieur du lac peuvent influer sur ses propriétés chimiques et physiques. Nous pouvons, en nous renseignant au sujet des propriétés des lacs, mieux comprendre l’influence des processus naturels et de nos activités sur les lacs et faire de meilleurs choix pour aider à leur protection.

 

Propriétés chimiques

En voyant un lac, on pourrait penser qu’il ne se passe pas grand-chose sous la surface de l’eau. En fait, beaucoup de phénomènes liés à la constitution chimique du lac sont en réalité en train de se dérouler, notamment la distribution de l’oxygène et des nutriments, qui peut avoir une influence considérable sur la santé du lac.  

L’oxygène

La concentration d’oxygène dissous dans l’eau joue un rôle important dans la détermination du type et de la quantité d’organismes (poissons, invertébrés, végétaux, etc.) qui vivent dans un lac et elle représente un excellent indicateur de la santé générale du lac. 

La concentration d’oxygène présente dans l’eau du lac est influencée par les sources d’eau pénétrant dans le lac (apports d’eau souterraine et d’eau de surface), les transferts provenant de l’air au-dessus de la surface de l’eau et l’oxygène qu’ajoutent les plantes aquatiques par la photosynthèse. L’eau du lac peut également perdre de l’oxygène par ses exutoires, par les pertes dans l’atmosphère, par la respiration des plantes, des bactéries et des animaux, y compris la décomposition des matières organiques, ainsi que par des réactions chimiques dans l’eau et parmi les sédiments au fond du lac.   

Les lacs profonds peuvent se partager en couches d’eau ayant une densité et des températures différentes dans le cadre d’un phénomène appelé la stratification thermique. La couche d’eau du fond, ou l’hypolimnion, peut devenir dépourvue d’oxygène, ce qui peut avoir des répercussions sérieuses sur la composition chimique de l’eau et la vie aquatique.

Les nutriments

Les nutriments sont vitaux pour le développement des plantes et de la vie animale. Dans un lac sain, les nutriments nourrissent les organismes aquatiques, comme les algues, les bactéries et les plantes aquatiques, et soutiennent leur croissance. Ceux-ci forment la base du réseau trophique soutenant l’ensemble de l’écosystème aquatique. L’azote et le phosphore sont les deux nutriments les plus courants à l’intérieur d’un lac. Le phosphore constitue habituellement le nutriment qui limite la croissance des algues et des plantes. Dans certaines conditions, lorsque les nutriments sont abondants, les algues et les plantes aquatiques continueront à se développer et à se multiplier bien au-delà de la quantité nécessaire au soutien du réseau trophique. Le développement excessif des algues et des plantes peut entraîner des taux élevés de respiration et de décomposition qui appauvrissent la teneur en oxygène de l’eau et qui peuvent causer un apport chimique dans l’eau de nutriments supplémentaires extraits des sédiments du lac. 

 

Propriétés physiques

Les lacs ne représentent pas une masse d’eau uniforme; ce sont en fait des systèmes extrêmement complexes et peu homogènes. Les propriétés physiques effectives d’un lac, comme sa profondeur, sa forme et la température de l’eau, accentuent cette complexité au moyen de facteurs comme la sédimentation et la circulation de l’eau. 

La sédimentation

Les sédiments constituent un vecteur important de nutriments; ils peuvent favoriser la croissance des plantes et des algues. Les sédiments du lac (sable, limon et argile) et la matière organique sous forme de particules (plantes, insectes ou animaux morts) peuvent se trouver en suspension ou se déposer. Dans les lacs sains, un équilibre se maintient entre les sédiments qui pénètrent dans le lac, ceux qui circulent à l’intérieur de celui-ci et ceux qui assurent le soutien de la vie aquatique.   

Lorsque la quantité de sédiments devient élevée dans l’eau du lac en raison d’une érosion du sol ou d’activités humaines, elle peut contribuer à l’appauvrissement en oxygène dans l’eau en encourageant la croissance des algues et des plantes. Une quantité excessive de sédiments en suspension ou flottant librement peut également réduire la quantité de lumière pouvant pénétrer dans l’eau du lac et affecter la santé des organismes aquatiques. Les sédiments qui se déposent peuvent limiter l’habitat de la vie aquatique (poissons, invertébrés) en remplissant les interstices entre les roches qui fournissent un habitat soutenant la vie aquatique.  

La circulation de l’eau  

Les lacs sont des systèmes dynamiques qui changent au cours d’une année ainsi que d’une année à l’autre. L’eau à l’intérieur d’un lac se déplace à l’intérieur de la colonne d’eau (de la surface au fond) de même que sur la longueur du lac (des courants de déversement aux courants de débordement). Au cours d’une année, il est possible que des couches d’eau ayant des températures et des concentrations d’oxygène différentes se forment dans les lacs de plus de cinq à sept mètres de profondeur. C’est ce qu’on appelle la stratification thermique : elle est due aux changements dans la densité de l’eau à des températures différentes. Les eaux des lacs peu profonds, toutefois, se mélangent plus facilement et évitent une stratification. D’une saison à l’autre, les températures du lac changent et créent un régime cyclique qui se répète d’année en année.    

Dans un lac présentant une stratification thermique, lorsque la surface de l’eau refroidit en automne, l’eau plus dense et plus froide de la surface s’enfonce pour se mêler à l’eau plus froide et plus profonde en profondeur. À ce moment, de même qu’au printemps, l’eau du lac se mélangera ou se brassera plus facilement, ramenant à la surface l’eau dépourvue d’oxygène des profondeurs et alimentant en oxygène les sédiments qui se décomposent au fond (Figure 1 - La circulation et stratification thermique saisonnière d'un lac). Lorsque les nutriments des végétaux dans les sédiments du fond sont secoués, ils fournissent une eau fertile pour le développement des plantes et des algues. Ce renversement ou cette circulation de l’eau est un processus clé qui détermine la cyclicité de l’oxygène, des sédiments et des nutriments à l’intérieur d’un lac.   

La circulation de l’eau dans un lac est affectée par les propriétés de l’eau du lac, comme la stratification thermique, ainsi que par la forme du bassin du lac, sa profondeur et sa superficie, l’emplacement du lac à l’intérieur de son bassin versant et la taille du bassin versant du lac. Le temps qu’il faut à l’ensemble de l’eau à l’intérieur d’un lac pour se renouveler par les courants de déversement et de débordements est appelé le temps de séjour dans le lac ou le taux de renouvellement de l’eau. Plus il faut de temps à l’eau à l’intérieur d’un lac, ou à une substance introduite à l’intérieur du lac, pour sortir du lac, plus l’écosystème lacustre sera vulnérable aux polluants.

 

Propriétés biologiques

Comme il a déjà été mentionné, un lac est un système complexe. Il s’agit en fait d’un système écologique, c’est‑à‑dire d’une communauté d’animaux, de plantes et de microorganismes qui interagissent les uns avec les autres et qui dépendent les uns des autres de même que de l’environnement dans lequel ils vivent. Les propriétés biologiques d’un lac affectent sa santé et les utilisations de l’eau autant que ses caractéristiques physiques et chimiques.            

Les algues

Les algues sont des organismes photosynthétiques présents dans l’eau sous forme de cellules microscopiques simples ou de colonies visibles qui peuvent se trouver en suspension dans l’eau ou se fixer à des surfaces solides comme des roches ou des billes de bois. Les algues constituent un élément vivant important des lacs et leur présence est généralement une bonne chose. Les algues et les plantes capables de photosynthèse sont les producteurs primaires de l’énergie alimentaire biologique à l’intérieur du réseau trophique d’un lac; elles fournissent celle-ci en effectuant la conversion initiale de l’énergie de la lumière et de l’énergie des nutriments chimiques. Les algues représentent, à titre de producteurs primaires, la base du réseau trophique; la majorité des autres formes de vie dans un lac dépendent d’elles pour leur nourriture, la production d’oxygène et le cycle nutritif.     

Les algues ont besoin de lumière, d’un approvisionnement en nutriments et de plages de températures particulières pour se développer et se reproduire. Parmi ces facteurs, l’approvisionnement en nutriments, en particulier le phosphore, détermine généralement l’ampleur du développement des algues dans un lac.

Les plantes aquatiques

Tout comme les algues, les plantes aquatiques jouent un rôle vital dans l’écologie d’un lac. Elles se présentent sous de nombreuses formes et tailles et elles fournissent un couvert, un habitat et de la nourriture à la vie aquatique dans un lac. Les plantes aquatiques possèdent des structures organisées, comme des racines, des tiges et des feuilles, et peuvent être regroupées en quatre catégories : 

  • Les plantes émergentes – Ces plantes poussent jusqu’à la profondeur du genou à peu près et se dressent nettement au-dessus de la surface de l’eau, comme les quenouilles.
  • Les plantes à feuilles flottantes et à racines : Ces plantes qui poussent jusqu’à la taille et même au-delà sont des plantes munies de feuilles qui s’appuient sur la surface de l’eau ou qui demeurent légèrement au-dessus de la surface, comme les nénuphars.
  • Les plantes presque submergées : Ces plantes qui sont présentes dans les zones les moins profondes du lac et dans celles allant jusqu’à plusieurs mètres de profondeur sont des plantes dont la totalité ou la majorité des feuilles et des tiges se trouvent au-dessous de la surface de l’eau, comme le potamot ou le myriophylle à épi.  
  • Les plantes flottantes libres : Ces plantes peuvent se trouver sur la surface du lac, flotter à l’intérieur de la colonne d’eau ou être couchées au fond. Certaines espèces ont des racines qui flottent librement dans l’eau, comme la lenticule mineure ou la jacinthe d’eau.

Les décomposeurs

Les décomposeurs, notamment les bactéries, les champignons et autres microorganismes, se nourrissent des restes de matières organiques, comme les algues, les plantes, les insectes et les animaux morts qui proviennent des eaux de surface. Ce faisant, ils décomposent ou désintègrent les matières organiques, les ramenant à un état inorganique et retournant dans l’eau une partie des substances de base dont étaient composées les matières vivantes, tels les nutriments comme le phosphore et l’azote, qui deviennent alors accessibles pour la croissance de nouvelles plantes.   

Lorsque le niveau de matières organiques est excessif dans un lac, l’oxygène dissous disponible peut être consommé et s’épuiser au fur et à mesure que les décomposeurs assurent la dégradation des plantes organiques et des matières animales. Le processus peut avoir un effet négatif sur les autres organismes aquatiques ayant besoin d’oxygène, tels que le zooplancton, les poissons et les insectes. Si les concentrations d’oxygène deviennent trop basses, seules quelques espèces tolérant une faible présence d’oxygène pourront décomposer les matières organiques. Les bactéries anaérobies sont des décomposeurs qui n’ont pas besoin d’oxygène; même si elles sont utiles, elles produisent des gaz nocifs comme sous-produit de leur métabolisme.  

Comme vous pouvez le constater, un lac est un système beaucoup plus complexe qu’il n’y paraît à première vue. Les facteurs physiques, biologiques et chimiques qui influent sur les mécanismes d’un lac nous munissent des notions de base nécessaires à la compréhension d’un lac, des problèmes qui peuvent surgir et des mesures correctives que nous pouvons prendre. 

Lorsqu’un lac subit ce genre de transformation chimique, physique et biologique de saison en saison et d’année en année, les changements qui surviennent au fil de nombreuses années entraînent des signes de vieillissement que l’on peut observer dans l’aspect général du lac. La page sur la succession et l'eutrophisation des lacs décrit plus en détail un tel vieillissement des systèmes lacustres.