Le changement climatique contribue à la prolifération d'algues nuisibles dans le lac Érié

Selon les chercheurs de la NOAA, les proliférations au cours de la dernière décennie ont commencé plus tôt en juillet et ont connu des pics plus longs.

Les proliférations d'algues nuisibles du lac Érié ont commencé plus tôt et ont connu des périodes de pointe plus longues au cours de la dernière décennie par rapport aux années précédentes, selon les données récemment publiées. Le réchauffement des températures lié au changement climatique en est une des causes, selon les chercheurs des Centres nationaux pour les sciences océaniques côtières de la NOAA, et les interactions entre espèces jouent probablement également un rôle.

Les scientifiques de la NOAA ont discuté de ce changement et prévu une prolifération d'algues modérée à supérieure à modérée pour le bassin ouest du lac cet été lors d'un briefing le mois dernier à l'Université d'État de l'Ohio et au Stone Laboratory d'Ohio Sea Grant, au large de Put-in-Bay sur le lac Érié.

Les proliférations d'algues se produisent lorsque des cyanobactéries, ou algues bleu-vert, se développent de manière incontrôlable en raison d'une combinaison d'excès de nutriments, de conditions météorologiques et d'autres facteurs écologiques. Ces proliférations peuvent constituer un grave problème de santé publique, car certains types de cyanobactéries produisent des toxines. La microcystine, par exemple, peut entraîner des éruptions cutanées, des problèmes intestinaux, hépatiques et rénaux. Des niveaux relativement élevés de cette substance en août 2014 ont entraîné une coupure de deux jours de l'approvisionnement public en eau de Toledo, qui provient du lac Érié.

« Nous avons été pris au dépourvu, et des centaines de milliers de personnes se sont retrouvées sans eau potable », a déclaré Sean Corson, directeur des Centres nationaux pour les sciences océaniques côtières. L’impact économique total de la crise de l’eau de 2014 s’est élevé à environ 65 millions de dollars, a-t-il précisé.

Même si les souches toxiques ne sont pas le problème, les proliférations d'algues peuvent quand même affecter les entreprises et autres activités liées aux lacs de l'Ohio. Outre la laideur de l'écume vert fluo, les gens ne peuvent pas distinguer à l'œil nu les souches toxiques des non toxiques. Une telle incertitude décourage les activités liées aux lacs, comme les visites à la plage et la pêche. Les proliférations augmentent également les coûts des usines de traitement des eaux.

Les cyanobactéries incontrôlées ne constituent pas non plus une source de nourriture de qualité pour le reste de la chaîne alimentaire du lac. Elles contribuent également à la formation de zones dites mortes, des zones où les niveaux d'oxygène dissous sont très faibles et qui ne peuvent pas accueillir la vie aquatique.

Depuis plus d'une décennie, la NOAA travaille avec des partenaires de l'État, notamment le programme Ohio Sea Grant, le Centre national de recherche sur la qualité de l'eau de l'université d'Heidelberg, l'université d'État de l'Ohio et l'université de Toledo, pour prévoir la gravité des proliférations dans le bassin occidental du lac Érié. C'est la partie la moins profonde du lac, où les poissons sont abondants. L'eau devrait se réchauffer plus rapidement et les proliférations s'y développer plus facilement qu'ailleurs dans le lac. L'eau du lac Érié se déplace généralement d'ouest en est.

L'année dernière, la prolifération a été bien plus importante que ce que les chercheurs avaient prévu, à savoir un événement plus petit que la moyenne. L'équipe de prévision a donc examiné les données de plus près.

De 2012 à 2023, les proliférations d'algues du lac Érié ont généralement commencé en juillet, alors que pendant la décennie précédente, elles avaient généralement lieu en août, a déclaré Rick Stumpf, océanographe de la NOAA, qui joue un rôle de premier plan dans le programme de prévision. Les proliférations d'algues du lac au cours de la dernière décennie ont également connu des périodes de pointe plus longues, ressemblant à des plateaux plutôt qu'à de courtes périodes.

« Les floraisons commencent plus tôt. Elles durent plus longtemps. Leurs pics sont plus importants. Donc, selon certains indicateurs, elles s'aggravent », a déclaré M. Corson.

« La température est le facteur déterminant », a déclaré Stumpf, soulignant les tendances actuelles à des étés plus chauds et à une couverture de glace plus faible en hiver. Mais ce n'est pas simplement une question de réchauffement de l'eau qui produit ces changements. L'hypothèse actuelle de l'équipe est que le passage à des proliférations d'algues plus précoces avec des périodes de pointe plus longues reflète à la fois le changement climatique et les interactions écologiques.

Les diatomées sont un type d’algues unicellulaires présentes dans le lac Érié, qui jouent un rôle important dans ses réseaux alimentaires. Elles supplantent généralement les cyanobactéries pour les nutriments au début de la saison, lorsque l’eau est plus fraîche, explique Stumpf. Les diatomées constituent une bonne alimentation pour les minuscules organismes du lac appelés zooplancton. Les changements des conditions du lac pourraient accroître le degré de multiplication et de nourrissement des diatomées par le zooplancton, ce qui pourrait réduire leurs populations plus tôt que les années précédentes. D’ici là, les cyanobactéries, qui préfèrent de toute façon les eaux plus chaudes, pourraient avoir une voie plus claire pour utiliser les nutriments supplémentaires présents dans l’eau et proliférer de manière incontrôlable.

Des recherches sont en cours pour mieux comprendre ce qui se passe, a déclaré Stumpf. Cela pourrait aider à affiner les prévisions futures. Mais le changement climatique est certainement un facteur à prendre en compte.

« Nous savons que le climat change. Nous savons que cela se produit dans les États de la région des Grands Lacs », a déclaré M. Corson. Les changements dans l’Ohio comprennent une tendance vers des températures moyennes plus chaudes et des précipitations plus intenses qui augmentent généralement le ruissellement des eaux pluviales.

Lorsque le sol ne peut pas absorber ce ruissellement, il transporte les nutriments des engrais dans les cours d'eau, ainsi que d'autres polluants. Le ruissellement des engrais provenant des exploitations agricoles est une source majeure de phosphore et d'azote, même si certaines quantités proviennent également d'endroits comme les terrains de golf et les lotissements suburbains.

Les chercheurs constatent des changements dans les schémas de prolifération d’algues ailleurs aux États-Unis. Mais « les changements sont vraiment spécifiques à la zone où vous vous trouvez », a déclaré Corson. De nombreuses zones côtières connaissent des tendances au réchauffement et des changements dans les schémas de précipitations, ainsi que des changements dans l’utilisation des terres qui augmentent la quantité de surfaces imperméables. « Tout cela se produit, et les formes des proliférations changent également », a-t-il déclaré.

Les perspectives de cet été

La gravité des proliférations d'algues dans le lac Érié varie d'une année à l'autre. Les facteurs en cause sont notamment les niveaux de charge en nutriments du bassin de la rivière Maumee, qui couvre une grande partie du nord-ouest de l'Ohio, ainsi que de plus petites zones dans l'Indiana et le Michigan.

Selon Laura Johnson, qui dirige le Centre national de recherche sur la qualité de l'eau, le bassin représente près de la moitié du phosphore total qui se déverse chaque année dans le bassin occidental du lac Érié. Elle et d'autres s'intéressent particulièrement à la quantité de phosphore biodisponible qui atteint chaque année le bassin occidental du lac. Biodisponible signifie que le phosphore se présente sous une forme que les algues peuvent utiliser.

Les estimations de cette charge chaque printemps proviennent des données de débit et des analyses chimiques d'échantillons prélevés sur des équipements de surveillance des cours d'eau à Waterville, qui représente environ 96 % du bassin versant. Plus de 60 % de la charge totale en phosphore biodisponible de la région du 1er mars au 23 juin s'est produite en avril, a déclaré M. Johnson.

Ce mois-ci a été le plus humide jamais enregistré dans la région, et des précipitations plus abondantes signifient généralement un ruissellement plus important des engrais. Cependant, l'hiver a également été doux. Les sols relativement secs ont pu absorber une bonne partie du ruissellement, ce qui a permis d'éviter des « crues soudaines insensées », a déclaré M. Johnson. Il reste du phosphore dans le lac suite aux rejets des années précédentes.

Stumpf et son équipe ont intégré les informations du groupe de Johnson et d'autres données dans trois modèles pour estimer la gravité de la prolifération d'algues de cette année sur une échelle de 1 à 10. « Trois modèles vous donnent une meilleure chance de définir le bon résultat », a expliqué Stumpf.

Les travaux de cette année reflètent également un ajustement pour tenir compte de l'évolution des tendances en matière de prolifération d'algues dans le lac Érié, qui débutent plus tôt et du temps de pointe plus long. « Nous formons maintenant ces modèles sur des données de 2013 à 2023 », a déclaré Stumpf. Les données plus récentes devraient améliorer les résultats des modèles.

Pour cette année, la NOAA a prévu une prolifération de niveau 5, avec une fourchette de 4,5 à 6. Heureusement, a déclaré Corson, la technologie continue d'améliorer la surveillance continue des proliférations d'algues. La technologie des usines de traitement des eaux s'est également améliorée, a-t-il noté.

« La prolifération ne se produit pas tout le temps sur tout le lac », a souligné Stumpf. Les régimes de vent et d'autres facteurs déterminent les zones touchées à un moment donné. La vérification des prévisions actualisées de la NOAA peut aider à planifier les activités récréatives.

« Cela va vous montrer où va la prolifération », a déclaré Chris Winslow, directeur de l'Ohio Sea Grant et du laboratoire Stone de l'Ohio State University. La page Web BeachGuard du ministère de la Santé de l'Ohio présente également les résultats d'échantillonnage des toxines des cyanobactéries et Escherichia coli bactéries.

Les chercheurs conseillent également de faire preuve de bon sens. Si l'eau semble verte et sale, « éloignez-vous de l'eau, ainsi que vos enfants et vos animaux de compagnie », conseille Stumpf. Toutes les proliférations d'algues ne présentent pas des niveaux élevés de souches productrices de toxines, mais cela ne vaut pas la peine de prendre des risques.