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Sur les écosystèmes aquatiques et la biodiversité

Thème Eau - Edition 2015
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Dernière mise à jour : 2015

1.1. Auto-épuration et pollution

1.2. L’eutrophisation des milieux

1.3. Le réchauffement des eaux

1.4. L’appauvrissement de la biodiversité

1.5. La détérioration des zones humides


Suite aux actions humaines, les milieux aquatiques sont modifiés et parfois dégradés. L’altération d’un des paramètres du milieu peut provoquer une perturbation générale de tout l’équilibre naturel. La pollution de l’eau est un des principaux facteurs de dégradation.

Quels que soient les rejets, plus que leur nature, c’est l’état du milieu du moment qui influencera la qualité de l’eau (un rejet polluant, même de faible quantité dans une rivière à faible débit, aura plus de conséquences que ce même rejet dans une rivière en période de hautes eaux).

Le degré d’eutrophisation d’une rivière augmente aussi la sensibilité de la rivière face à une pollution.

1.1. Auto-épuration et pollution

Un milieu aquatique est dit pollué lorsque son équilibre a été modifié de façon durable par l’apport en quantités trop importantes soit de substances plus ou moins toxiques, d’origine naturelle ou issue d’activités humaines, soit encore d’eaux trop chaudes. (Centre national de la recherche scientifique, 2000)

Chaque polluant est différent et ne présente pas les mêmes risques pour les écosystèmes aquatiques et la biodiversité associée en effet certains sont biodégradables et d’autres non. Le caractère biodégradable d’une substance dépend de sa structure moléculaire.

Les métaux (mercure, plomb …) ne sont par exemple pas biodégradables et peuvent se concentrer dans les organismes vivants tout au long de la chaîne alimentaire pouvant atteindre des taux très élevés.

Les pesticides éliminent tout ou partie des espèces animales ou végétales. Leur toxicité résiduelle, souvent mal connue, participe à la destruction des écosystèmes, à la perte de biodiversité et à la pollution des sols et des ressources en eau. (Terre Saine Poitou-Charentes, 2013)

Naturellement, un écosystème a des capacités d’auto-épuration par l’action directe de l’oxygène (aération) et par l’action d’organismes aérobies (oxydation) et anaérobies (réduction). Cette épuration ne met en oeuvre que des éléments constitutifs du biotope elle sera d’autant plus efficace et rapide que les conditions de température, d’oxydoréduction et de lumière seront remplies, et que le milieu ne sera pas toxique pour la biomasse.

L’écosystème est ainsi capable de transformer ou d’éliminer (en partie ou en totalité) les substances biodégradables qu’il reçoit. Le maintien de l’équilibre de l’écosystème ainsi que de sa qualité des eaux est alors effectif. Ce phénomène est rendu possible grâce à la filtration et à l’oxydation des substances en lien avec l’action des organismes comme les bactéries, les insectes ou encore les plantes qui se trouvent dans le milieu ou à proximité sur les berges par exemple.

Un déséquilibre peut être observé lorsque la qualité de substances plus ou moins toxiques reçue est supérieure aux capacités auto-épuratoires de l’écosystème. L’élimination des polluants n’est alors plus aussi efficace et ceux-ci tendent à s’accumuler dans le milieu pouvant alors devenir toxiques pour les espèces.

Les agents polluants qui ne sont pas ou peu biodégradables comme les macro-déchets (plastiques, verre …), les métaux ou certains pesticides, perturbent et amplifient ce phénomène.

L’auto-épuration d’un milieu pollué peut être restaurée lors d’épisodes pluvieux importants, la pluie apportée permettant en effet une meilleure oxygénation de l’eau. Ce phénomène est notamment très important pour les zones les plus profondes dans lesquelles tendent à s’accumuler les cadavres et détritus organiques qui vont alors reprendre leur cycle de décomposition biologique naturel.

Pour ce qui est des surplus de fertilisants et de certains produits phytosanitaires, ils vont être fixés dans la vase et de ce fait, ne seront plus disponibles. Ils pourront également être fixés par les végétaux aquatiques ou utilisés pour leur croissance.

L’élimination de l’ensemble de ces substances peut permettre de favoriser l’épuration de plans d’eau ou de bras morts des rivières par exemple.

Enfin, l’équilibre d’un milieu ne peut perdurer que si un certain débit est maintenu, permettant ainsi le transport des débris et des sédiments, et évitant leur accumulation.

Avec une lame d’eau plus importante et son renouvellement continu, l’oxygénation de l’eau est favorisée et la capacité auto-épuratoire du milieu maintenue.

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1.2. L’eutrophisation des milieux

L’eutrophisation est une forme singulière mais naturelle de pollution de certains écosystèmes aquatiques qui se produit lorsque le milieu reçoit trop de matières nutritives assimilables par les algues et que celles-ci prolifèrent en quantité exceptionnelle, perturbant ainsi le fonctionnement de tout l’écosystème. (Centre National de la Recherche Scientifique, 2000)

Ce phénomène s’observe principalement dans les écosystèmes où les eaux se renouvellent lentement comme les lacs par exemple ou encore les cours d’eau à faible débit. Mais l’eutrophisation peut aussi bien atteindre les eaux douces, saumâtres ou salées, le milieu marin comme les milieux continentaux, les eaux profondes comme les eaux superficielles.

Voie d’eau obstruée par la végétation et l’envasement à La Garette (Deux-Sèvres)
Voie d’eau obstruée par la végétation et l’envasement à La Garette (Deux-Sèvres)

Les principaux nutriments à l’origine de ce phénomène sont le phosphore (contenu dans les phosphates), l’azote (contenu dans l’ammonium, les nitrates, et les nitrites) et le carbone (carbonates, hydrogénocarbonates, matières organiques...). Le phosphore est généralement le facteur limitant dans les milieux naturels de type eau douce, l’azote est plutôt le facteur limitant en milieu marin.

C’est un processus plutôt lent qui peut s’étaler sur de longues périodes. Il peut en revanche être accéléré lors d’apports plus élevés d’effluents domestiques, industriels et/ou agricoles.

L’eutrophisation d’un milieu induit principalement une baisse de la biodiversité ainsi que de la qualité de l’eau. Ces dégradations sont liées à différents facteurs :

  • une augmentation du volume d’algues et de la biomasse
  • le développement de phytoplancton toxique et de pathogènes en lien avec la diminution de la pénétration des UV dans l’eau
  • une dégradation de l’eau (aspect, couleur, odeur …)
  • l’envasement plus rapide du milieu et l’apparition de vase sombre et malodorante
  • l’asphyxie du milieu par diminution de la teneur en oxygène dissous la nuit due à la respiration des nombreux végétaux et animaux présents
  • la dégradation des habitats lors de la décomposition des algues. Les éléments décomposés vont colmater le fond des cours d’eau détruisant ainsi les milieux de vie des invertébrés et les zones de frai des poissons.

Ces effets peuvent également se répercuter sur l’activité touristique qui peut être menacée lorsque la qualité de l’eau se dégrade.

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1.3. Le réchauffement des eaux

La pollution thermique est une pollution diffuse non visible qui est liée à l’utilisation de l’eau comme liquide de refroidissement par les industriels notamment dans les centrales thermiques et nucléaires. Les rejets d’eaux usées et le drainage agricole peuvent également être une source de pollution thermique.

Celle-ci correspond à l’augmentation ou la diminution de la température de l’eau suite aux activités de l’homme par rapport à la température « normale ». Ces variations peuvent être progressives ou brutales.

Le milieu récepteur peut s’en trouver perturbé et la vie aquatique, qu’elle soit animale ou végétale, peut alors subir des modifications de rythme physiologique influant sur la reproduction, la survie hivernale … La mortalité des espèces ainsi que le développement bactérien et l’augmentation de la toxicité de plusieurs substances peuvent également être engendrés par ce type de pollution.

En région, la centrale de Civaux prélève puis rejette de l’eau dans la Vienne pour assurer son fonctionnement.

Elle est donc tenue d’effectuer un contrôle régulier de ces rejets chimiques pour s’assurer que l’eau rejetée n’influe pas sur les écosystèmes aquatiques en aval de la centrale.

Si la température en amont de la centrale est égale ou supérieure à 25°C, la température en aval des rejets thermiques de la centrale doit être égale ou inférieure à celle de la Vienne en amont. En outre, l’écart entre la température des eaux en amont et celle en aval de la centrale ne doit pas dépasser 2°C. (Autorisation de Rejet et de Prélèvement d’Eau (ARPE) du 23 juin 2009).

En période estivale, un débit minimum en amont de la centrale est imposé pour pouvoir prélever de l’eau et assurer son fonctionnement. Des barrages situés en amont de la centrale permettent de réguler le débit de la Vienne en période de sécheresse pour maintenir cette valeur de débit minimum.

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1.4. L’appauvrissement de la biodiversité

Pour en savoir plus sur la biodiversité liée aux milieux aquatiques en région, consultez le document « L’environnement en Poitou-Charentes – Thème Patrimoine Naturel ».

Par rapport à la situation dans l’air, l’eau présente pour les organismes qui y vivent une grande stabilité : les variations de température, les chocs, les vibrations, sont atténués. Par sa densité, l’eau facilite aussi les déplacements avec un minimum de dépenses physiques.

Elle offre « gîte et couvert » à toute une gamme d’organismes végétaux et animaux, permettant ainsi l’établissement de chaînes alimentaires complexes et équilibrées.

Les besoins des écosystèmes liés à l’eau portent sur la qualité (oxygénation, température, luminosité, turbidité réduite, faible apport de nutriments et absence de polluants), sur la régularité (perturbations réduites, suffisance de débit en étiage, crues suffisantes) et sur la diversité (courants lents et/ou rapides, substrats variés, zones de repos, d’alimentation et de reproduction pour les espèces animales). Entre les êtres vivants et le milieu s’exercent des relations privilégiées qui conditionnent l’équilibre général.

De par leur rôle de refuge, de nourrissage et de zone de reproduction, les milieux aquatiques, constitués d’un milieu physique environnant (le biotope, composé par l’eau, le lit, les berges, les nappes d’accompagnement pour les cours d’eau) et d’un ensemble d’organismes vivants (la biocénose, composée par des espèces végétales et animales se trouvant dans le milieu ou à proximité) présentent un intérêt écologique majeur.

Les ripisylves, ensembles des formations végétales qui croissent le long des cours d’eau, jouent un rôle important : ce sont à la fois des zones riches en essences végétales, des zones d’abri, de nourrissage et de reproduction pour de nombreuses espèces aquatiques et terrestres. Elles ont un rôle paysager, contribuent aussi à la stabilité des berges et à l’épuration des eaux.

Les zones humides présentent une richesse écologique et remplissent un rôle majeur du cycle de l’eau, en agissant à la fois comme des filtres naturels vis-à-vis des polluants et comme zones tampons permettant de laminer les crues.

La richesse du milieu aquatique en végétaux et animaux, conditionnée par la présence des minéraux qu’il contient, implique qu’aucun d’eux ne dépasse les capacités d’autoépuration du milieu, pour le bon fonctionnement des cycles biologiques et biochimiques. Globalement, la pollution et l’eutrophisation du milieu aquatique entraînent une chute de la biodiversité.

La région Poitou-Charentes possède divers milieux aquatiques abritant une faune et une flore remarquables. La disparition et la dégradation de ces milieux entraînent la disparition de certains animaux et végétaux inféodés à ces milieux.

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1.5. La détérioration des zones humides

Pour en savoir plus sur la biodiversité liée aux milieux aquatiques en région, consultez le document « L’environnement en Poitou-Charentes – Thème Patrimoine Naturel ».

En Poitou-Charentes, les zones humides sont soumises à de nombreuses dégradations dont l’eutrophisation, due en partie à une mauvaise qualité des eaux superficielles, la qualité de l’eau pouvant se dégrader d’amont en aval du réseau hydrographique.

Les zones humides sont menacées par l’extension du drainage, par l’évolution des pratiques culturales, notamment le développement de l’irrigation et l’abandon de prairies naturelles, ainsi que par la gestion des niveaux d’eau pour satisfaire les besoins des cultures.

Une détérioration marquée des zones humides peut être observée notamment en lien avec les pollutions diffuses et ponctuelles dues aux intrants agricoles : traitements phytosanitaires, épandages de fumures animales, amendements et engrais.

Ces pollutions peuvent être responsables d’intoxications (empoisonnement d’organismes, accumulation dans les chaînes trophiques) mais également de dysfonctionnements trophiques (marées vertes…).

À noter que plus globalement, les zones humides peuvent être soumises à d’autres problématiques qui sont généralement liées aux activités anthropiques :

  • envasement,
  • déstructuration du réseau,
  • dessèchement par drainage,
  • fractionnement,
  • suppression de corridors,
  • comblement,
  • disparition des habitats,
  • gestion basse des niveaux d’eau au printemps, qui favorise le réchauffement dans les fossés, la diminution de la teneur en oxygène, et donc la mise en danger de la vie piscicole et faunistique …

En outre, les zones humides sont des lieux d’enjeux multiples et jouent un rôle majeur dans la régulation du régime des eaux ou l’épuration des eaux. Dans les cas extrêmes, les dégradations de zones humides conduisent à des risques d’inondations ou de sécheresses accrus, à une épuration naturelle des eaux réduite et à une détérioration des milieux naturels.

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À VOIR SUR LE SITE DE L’EAU EN POITOU-CHARENTES … RPDE, Réseau Partenarial des Données sur l’Eau : www.eau-poitou-charentes.org, rubriques :
la gestion de l’eau > Prix de l’eau
la gestion de l’eau > Assainissement
connaître l’eau et ses usages en région > Eau potable

 Pour aller plus loin
  • écosystèmes, écosystème : Ensemble écologique constitué par les éléments inertes d’un milieu (sol, eau, etc.) et des êtres vivants, entre lesquels existent des relations énergétiques, trophiques, etc.
  • Effluents : Eau résiduaire sortant d’une station de traitement, d’un complexe industriel ou d’un étang d’épuration.
  • étiage : Période de plus basses eaux des rivières et des nappes souterraines.
  • Eutrophisation : Phénomène qui affecte les milieux aquatiques (doux et hyalin), essentiellement les lacs, mais aussi les étangs, et les rivières. Il peut être soit naturel soit provoqué par des apports dus aux activités humaines. L’eutrophisation se traduit pour certaines espèces de la flore aquatique (algues) par une prolifération sous l’influence de la photosynthèse, due à un accroissement important de la teneur des eaux en matières nutritives. Les eaux passent de l’état oligotrophe à l’état eutrophe. Un déséquilibre se produit entre les eaux de surface qui s’oxygènent par aération et photosynthèse et les eaux profondes où les matières organiques sont décomposées ce qui consomme de l’oxygène.
  • Oxygène dissous : La présence dans l’eau d’oxygène est liée à des échanges avec l’air. Elle dépend également de la quantité consommée par les organismes vivants (respiration) et de la quantité produite pendant la journée par les végétaux (photosynthèse). D’autre part les rejets d’origine organique (stations d’épuration urbaines, laiteries..) sont susceptibles de réduire la quantité d’oxygène dans l’eau, ce gaz intervenant dans la dégradation de la matière organique. L’oxygène dissous est un paramètre d’une grande importance écologique qui varie selon un cycle journalier identique à celui du pH.
  • Phosphore : Numéro atomique 15. Le phosphore est présent dans les milieux aquatiques sous des formes phosphatées ((PO4)3-) combinées (orthophosphates, polyphosphates) ou liées à d’autres molécules organiques. Les phosphates sont des nutriments pour les végétaux.
  • Plomb : Numéro atomique 82. Métal gris bleuâtre, terni par altération, très mou, malléable. Son numéro atomique et sa densité (11.34) font de lui un excellent matériau de protection contre les rayonnements gamma et X. Le plomb est émis par le traitement des minerais et métaux et par les véhicules automobiles à essence plombée. Le plomb peut être ingéré par les voies respiratoires et digestives. Poison cumulatif qui se traduit chez l’homme par le saturnisme. Dans le cas de l’ingestion du plomb par la voie alimentaire (notamment de coquillages), la Dose Hebdomadaire Tolérable a été fixée par l’Organisation Mondiale de la Santé à 25 µg de plomb/kg par semaine.
  • Pollution diffuse : Altération de la qualité d’un milieu aquatique ou d’une ressource en eau résultant d’émissions de polluants réparties sur un territoire étendu ou de multiples sources d’importance unitaire.
  • Ripisylves : Formation végétale qui se développe sur les bords des cours d’eau ou des plans d’eau situés dans la zone frontière entre l’eau et la terre (écotones). Elle est constituée de peuplements particuliers du fait de la présence d’eau pendant des périodes plus ou moin longues (saules, aulnes, frênes en bordure, érables et ormes plus en hauteur, chênes pédonculés, charmes sur le haut des berges). On distingue : le boisement de berge (généralement géré dans le cadre des programmes d’entretien des rivières) situé à proximité immédiate du lit mineur, et la forêt alluviale qui s’étend plus largement dans le lit majeur. La nature de la ripisylve est étroitement liée aux écoulements superficiels et souterrains. Elle exerce une action sur la géométrie du lit, la stabilité des berges, la qualité de l’eau, la vie aquatique, la biodiversité animale et végétale.
  • Risques : Exposition possible d’enjeux à un aléa qui constitue une menace. Les deux principaux critères des risques sont la fréquence et la gravité. Un événement « potentiellement dangereux » -aléa- n’est un risque majeur que s’il s’applique à une zone où des enjeux forts sont en présence, donc si les effets prévisibles mettent en jeu de nombreuses personnes, des biens… Ce risque majeur devient une catastrophe quant l’événement a lieu et qu’il provoque des dommages pour la société, l’environnement ou l’économie : des pertes en vies humaines par exemple, etc.
  • Turbidité : Caractéristique d’une eau dont la transparence est atténuée en raison de la présence de fines particules en suspension d’origine naturelle ou dues à des agents polluants. (source : le grand dictionnaire terminologique)
  • Amont : L’amont désigne la partie d’un cours d’eau qui, par rapport à un point donné, se situe entre ce point et sa source. (Agence de l’Eau Adour Garonne : www.eau-adour-garonne.fr
  • Autoépuration : Ensemble des processus biologiques (dégradation, consommation de la matière organique, photosynthèse, respiration animale et végétale...), chimiques (oxydoréduction...), physiques (dilution, dispersion, adsorption...) permettant à un écosystème aquatique équilibré de transformer ou d’éliminer les substances (essentiellement organiques) qui lui sont apportées (pollution). On doit distinguer l’autoépuration vraie (élimination de la pollution) de l’autoépuration apparente (transformation, transfert dans l’espace ou dans le temps de la pollution). Les organismes vivants (bactéries, champignons, algues...) jouent un rôle essentiel dans ce processus. L’efficacité augmente avec la température et le temps de séjour. La capacité d’autoépuration d’un écosystème est limitée et peut être inhibée (toxique notamment).
  • Aval : L’aval désigne la partie d’un cours d’eau qui, par rapport à un point donné, se situe après ce point, dans le sens de l’écoulement de l’eau.
  • Berges : Bord permanent d’un cours d’eau, situé au dessus du niveau normal de l’eau. La berge est caractérisée par sa forme transversale (berge en pente douce, berge abrupte), sa composition (sableuse, marneuse), sa végétation (herbacée, arbustive, fréquemment soumises au débordement et à l’érosion du courant, les berges sont des habitats pour de nombreuses espèces. Elles permettent le passage d’animaux discrets comme le rat d’eau, le rat musqué, la musaraigne d’eau ou encore le desman des Pyrénées. Certaines ruptures de niveau permettent aux blocs rocheux d’apparaître et forment d’excellents perchoirs pour le cincle plongeur. Les hirondelles de rivages profitent des berges vives pour y faire leur nid. Les écrevisses, les poissons et les macro-invertébrés se servent des abris sous berges pour se cacher, se reproduire ou se nourrir. Benthique : qualifie l’ensemble des organismes aquatiques vivant en étroite relation avec les fonds aquatiques d’une manière fixée ou non. L’ensemble de ces êtres forme le benthos.
  • Biodiversité : Variété du vivant à tous ses niveaux : les gènes, les espèces et les populations, les écosystèmes et les processus naturels qui assurent la perpétuation de la vie sous toutes ses formes.
  • Crues : Phénomène caractérisé par une montée plus ou moins brutale du niveau d’un cours d’eau, liée à une croissance du débit. La crue ne se traduit pas toujours par un débordement du lit mineur. On caractérise d’ailleurs les crues par leur période de récurrence ou période de retour : la crue quinquennale (fréquence une année sur 5 - Récurrence 5), la crue décennale (fréquence une année sur 10 - Récurrence 10), la crue centennale (fréquence une année sur 100 - Récurrence 100). Les crues saisonnières sont des phénomènes naturels. Elles sont essentielles au maintien de la diversité des hydrosystèmes et des services rendus par la nature. (Glossaire EauFrance)
  • Drainage : Opération qui consiste à collecter et évacuer, notamment au moyen de fossés ou de drains, des eaux présentes en excédent dans le sol et le sous-sol. (Commissariat Général du Plan)
  • Nappes : Volume d’eau souterraine.
  • Nitrates : Ils jouent un rôle important comme engrais, car ils constituent le principal aliment azoté des plantes, dont ils favorisent la croissance. Toutes les eaux naturelles contiennent normalement des nitrates à des doses variant selon les saisons (de l’ordre de quelques milligrammes par litre). • Niveau piézométrique : Il s’agit d’une mesure ponctuelle du niveau atteint par l’eau dans le sol à l’aplomb d’un point précis.
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