Questions et réponses : Qu'y a-t-il dans l'eau des rivières rouillées de l'Alaska et qu'est-ce que le changement climatique a à voir avec cela ?

Les eaux autrefois claires de l'Alaska, devenues récemment orange, présentent des niveaux élevés de fer et d'autres métaux, ainsi qu'une acidité accrue. Dans au moins un ruisseau, le poisson a disparu.

Le changement climatique rapide qui touche notre planète est souvent invisible.

Pensez à l’augmentation des niveaux de dioxyde de carbone dans l’atmosphère ou aux vagues de chaleur à travers le monde.

Mais dans l’extrême nord de l’Alaska, certains changements sont impossibles à ne pas constater.

En effet, des dizaines de ruisseaux aux eaux cristallines dans la chaîne Brooks deviennent orange nuageux.

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Un article de 2024 publié dans la revue Nature Communications: Earth and Environment relie ce changement au dégel rapide du pergélisol qui semble libérer des métaux comme le fer dans ces cours d'eau.

L'auteur principal, Jon O'Donnell, est écologiste pour le réseau d'inventaire et de surveillance de l'Arctique du National Park Service. Cette interview a été éditée pour des raisons de longueur et de clarté.

JENNI FAIRE : Alors, quand avez-vous remarqué pour la première fois que les cours d'eau de la chaîne Brooks, en Alaska, semblaient rouillés ? Et quelle a été votre réaction ?

Le Dr Jon O'Donnell est écologiste pour le réseau d'inventaire et de surveillance de l'Arctique du NPS et l'auteur principal de l'article.  Crédit : Mike Records/USGS
Le Dr Jon O'Donnell est écologiste pour le réseau d'inventaire et de surveillance de l'Arctique du NPS et l'auteur principal de l'article. Crédit : Mike Records/USGS

JON O'DONNELL : Nous surveillions donc un site dans le parc national de la vallée de Kobach, sur la rivière Akillik. Et nous y avions collecté des échantillons, des échantillons d’eau et des échantillons biologiques, comme des poissons et des insectes. C'était en 2017. Et lorsque nous y sommes retournés en août 2018, pour une visite sur place, nous avons constaté que le ruisseau était devenu orange. Et cela nous a surpris. Et donc vous le savez, nous accédions à ce site dans un petit hélicoptère. Et vous savez, mes premières pensées étaient que c'était une chose importante à documenter. Mais je pensais en quelque sorte que c'était peut-être juste une anomalie, ou une étude de cas, où, vous savez, cela pourrait être juste une chose ponctuelle, mais ce serait une bonne histoire. Nous devrions donc faire du bon travail, collecter tous les échantillons dont nous avons besoin. Nous avons donc prélevé des échantillons d’eau et collecté des poissons et des insectes. Et puis, quand nous sommes repartis en 2019, nous survolions la région, et nous avons remarqué qu'il y avait plus de ruisseaux que ce que nous avions remarqué auparavant, ils étaient devenus orange. Et c'est à ce moment-là que j'ai commencé à penser que cela pourrait être un problème plus grave que ce ruisseau anormal dans la vallée de Kobach, que cela pourrait être un problème plus grave. Et à ce moment-là, nous avons commencé à essayer de compiler des observations à travers la chaîne Brooks.

FAIRE : Vous avez donc mentionné que vous aviez fait des échantillons d’eau. Et vous trouviez ces minéraux dans les échantillons d'eau. Quels types de minéraux avez-vous collectés ?

O'DONNELL : Oui, nous collectons donc des échantillons d'eau de ces ruisseaux orange, puis des ruisseaux d'eau claire à proximité. Et nous mesurons la même série de produits chimiques sur chacun d’eux. Donc l'orange dans le ruisseau, c'est un reflet de fer. Et donc ce sont des particules de fer, cela rend le ruisseau très trouble ou rempli de particules. Et puis ces particules se déposent souvent sur le lit du cours d’eau et recouvrent ainsi les roches et les sédiments au fond du cours d’eau. Mais en plus du fer, nous constatons que ces ruisseaux oranges sont plus acides, ils ont donc un pH inférieur à celui des ruisseaux d’eau claire. Et il existe toute une gamme de métaux traces potentiellement toxiques, tant pour l'eau potable que pour la vie, qui vivent dans ces cours d'eau. Ainsi, des exemples de ces métaux traces que nous avons vus sont comme le zinc, le cuivre, l'arsenic, le cadmium et une gamme d'autres dont la concentration est élevée dans les flux orange.

DOERING : Alors, à votre avis, que se passe-t-il ici ? Que savons-nous de ce qui pourrait causer ce changement dans les ruisseaux et les rivières ?

O'DONNELL : Toutes nos observations pointent vers le dégel du climat et du pergélisol comme moteur de ce changement. Il y a une raison à cela : le timing. Nous avons donc documenté plus de 70 ruisseaux et rivières qui ont changé dans un passé très récent, donc au cours des 10, 10 à 5 dernières années. Et c’est une période où le climat s’est considérablement réchauffé dans l’Arctique. Il existe également des preuves que dans ces bassins versants spécifiques, le climat s'est réchauffé au-delà du point où le pergélisol peut rester froid et gelé. Nous savons donc que le pergélisol est en train de fondre dans cette région. Et lorsque le pergélisol fond, cela modifie l’hydrologie de ces bassins versants. Vous pouvez donc imaginer que ces dépôts minéraux soient contenus dans ce qui est essentiellement un congélateur. Et à mesure que le pergélisol fond, c’est un peu comme si on les mettait dans un réfrigérateur. Et maintenant, les choses peuvent fondre, la glace peut fondre, l’eau peut couler. Ce que nous constatons, c'est que nous pensons que les eaux souterraines s'écoulent à travers ces sols et ces dépôts minéraux, là où le permafrost a dégelé. Et cela crée cette réaction chimique qui libère tous ces métaux et acides dans les flux.

Les chercheurs émettent l’hypothèse que la fonte du pergélisol permet aux eaux souterraines de s’écouler à travers les gisements minéraux, provoquant ainsi une altération chimique.  Crédit : Josh Koch/USGSLes chercheurs émettent l’hypothèse que la fonte du pergélisol permet aux eaux souterraines de s’écouler à travers les gisements minéraux, provoquant ainsi une altération chimique.  Crédit : Josh Koch/USGS
Les chercheurs émettent l’hypothèse que la fonte du pergélisol permet aux eaux souterraines de s’écouler à travers les gisements minéraux, provoquant ainsi une altération chimique. Crédit : Josh Koch/USGS

FAIRE : Pourquoi ces métaux et produits chimiques sont-ils préoccupants ? Quels effets pourraient-ils avoir sur la faune et les populations de la région ?

O'DONNELL : Nous travaillons actuellement à déterminer si ces concentrations de métaux ont dépassé les seuils de l'EPA, Environmental Protection Agency, pour la vie aquatique et pour l'eau potable. Nous n’avons donc pas encore de réponse définitive à ce sujet. Aux concentrations, nous savons que cela affecterait le goût de l’eau potable, elle pourrait donc être plus métallique. Mais l'une de nos préoccupations est que ces métaux s'accumuleront depuis la base du réseau trophique, comme les algues, les macroinvertébrés ou les insectes qui vivent dans le lit du cours d'eau, jusqu'aux poissons, vous savez, de la même manière que les gens l'ont montré avec le mercure. qui peut s'accumuler et s'amplifier au sein d'un réseau alimentaire, puis pénétrer dans les poissons, puis dans les humains s'ils mangent du poisson. Nous sommes donc préoccupés car ces métaux peuvent être toxiques à la fois pour la vie aquatique et pour les personnes qui pourraient dépendre du poisson dans leur alimentation. Et le ruisseau que nous surveillions, et son eau est passée de l'eau claire à l'orange, lorsque nous y sommes allés pour la première fois, et quand c'était un ruisseau à l'eau claire, il avait une population de poissons vraiment saine. Donc beaucoup de petites Dolly Varden. Et ces petits poissons résidents, appelés chabots gluants, il y en avait tout simplement un grand nombre. Lorsque nous sommes revenus après que le ruisseau ait changé de couleur et qu'il soit devenu orange, il n'y avait pas de poisson. Tous les poissons avaient disparu. Nous avons suivi exactement le même protocole pour l'échantillonnage et le poisson avait disparu. Et les insectes macroinvertébrés, les insectes qui résident dans le lit du ruisseau, ont vu leur nombre diminuer considérablement avec ce changement. Nous pensons donc probablement que les poissons ont migré hors de cette rivière vers un meilleur habitat. Mais il est également possible qu'ils aient été touchés par cette bioaccumulation de métaux à travers le réseau trophique. Et donc ce n'était qu'un exemple où nous avons mesuré cela, nous poursuivons notre travail maintenant pour essayer de comprendre réellement comment ces poissons sont affectés, mais notre pensée initiale est que le poisson vient de partir, le cours d'eau s'est transformé en orange, et ce n'était plus un bon habitat pour eux.

FAIRE : Il est étonnant de constater à quelle vitesse ces changements semblent s'être produits. Je veux dire, vous savez, d'une année sur l'autre, vous remarquez ces changements très rapides et significatifs, ce qui est souvent rare lorsque nous étudions ce qui se passe avec le changement climatique. Quelle est l’ampleur de ce problème en Alaska et au-delà ?

O'DONNELL : Ces observations s'étendent en quelque sorte du bassin inférieur de la rivière Noatak, à l'ouest, jusqu'à la réserve faunique nationale de l'Arctique, à l'est. C'est donc, vous savez, plus de 1000 kilomètres. Nous avons également reçu des rapports d'observations provenant d'autres régions de l'Alaska. Donc le versant nord, au nord de la chaîne Brooks, le bassin du fleuve Yukon au sud. Ce sont donc tous des bassins versants et des régions qui se trouvent dans des zones de pergélisol. Il est donc possible que le dégel du pergélisol entraîne ces observations ailleurs. Il existe des preuves dans la littérature que ce genre de chose se produit dans des régions sans pergélisol, comme dans les Alpes et dans les Andes, en Amérique du Sud, où il y a des glaciers de montagne, et lorsque ces glaciers fondent, vous exposez minéraux et roches. Et donc un processus similaire, sauf dans ces autres régions, nous parlons de fonte des glaciers, par opposition au dégel du pergélisol.

FAIRE : Vous savez, cette époque dans laquelle nous vivons est souvent appelée l’Anthropocène, l’ère façonnée par les humains. Et il semble que dans ce cas, nous modifions les processus géologiques. Je veux dire, le changement climatique modifie de nombreux processus géologiques différents, mais il modifie même la manière dont les minéraux sont extraits du sol.

O'DONNELL : Oui, et je dirais que l'Arctique, parce qu'il est si éloigné et en raison de certaines de ses caractéristiques uniques, évolue à un rythme plus rapide que d'autres régions, comme les régions tempérées et tropicales et le globe dans son ensemble. Vous savez, je pense que les dernières preuves montrent que l’Arctique se réchauffe environ quatre fois plus vite que la Terre dans son ensemble. Et à cause de cela, et à cause du pergélisol, et à cause de la quantité de carbone et d'autres choses qui sont stockées dans les sols ici, il existe un potentiel de changement très rapide et d'altération vraiment dramatique des écosystèmes ici, que l'on ne voit pas nécessairement. dans d'autres parties de la planète. Et donc oui, le fait qu'il y ait ces effets de réchauffement anthropiques qui entraînent le changement climatique dans l'Arctique et le dégel du permafrost, et finalement, cette libération de composés minéraux, de métaux traces dans les cours d'eau, c'est un ensemble vraiment unique de facteurs que nous pourrions considérer. Nous ne l’avions pas nécessairement prévu lorsque nous réfléchissions au changement climatique dans l’Arctique.

FAIRE : Jon, qu'est-ce que ça fait d'étudier cela et de constater ces changements en tant que scientifique ?

O'DONNELL : Oui, je travaille en Alaska depuis plus de 20 ans. Et je considère que mon travail en tant qu'écologiste consiste essentiellement à documenter les changements qui se produisent. Et j'ai travaillé sur différents types d'études liées aux incendies de forêt, au dégel du pergélisol et au cycle du carbone, des choses comme celles-là dans l'Arctique. C’est de loin l’ensemble d’observations le plus surprenant auquel j’ai participé depuis mon arrivée ici. Et je pense que c'est choquant en termes de rapidité et d'échelle spatiale à laquelle cela se produit. En tant que personne qui a documenté ces changements pendant plus de 20 ans, je me suis quelque peu habitué ou peut-être désensibilisé à certaines des choses les plus dramatiques qui se produisent. Lorsque j'ai envoyé ce document à mes parents qui vivent sur la côte est de Philadelphie, ils ont répondu en disant qu'ils étaient déprimés et attristés par ce qu'ils voyaient. Et parce que je suis tellement habitué à fonctionner simplement en tant que scientifique, je sépare peut-être mes réactions émotionnelles de certaines de ces choses dramatiques qui se produisent ici. Mais en parlant au public et en discutant avec ma famille et mes amis, j'ai en quelque sorte été forcé de réaliser qu'il y a cette réaction émotionnelle que les gens ont à l'égard de la nature sauvage et des endroits comme les parcs nationaux que les gens aiment aller visiter. et quand ils les voient subir ce genre de changement, c'est bouleversant.

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