Les micro-organismes peuvent-ils provoquer le mélange de l'eau du lac? La réponse donnée par les études précédentes est non, depuis le mouvement des petits, bactéries à nage lente n'est pas suffisante pour perturber la stratification de l'eau du lac induite par les différences de, par exemple, température ou salinité.

Une nouvelle étude montre désormais que les micro-organismes peuvent en effet provoquer le mélange de couches d'eau relativement épaisses, pas directement - par propulsion - mais indirectement :si un grand nombre de petits organismes plus denses que l'eau s'accumulent localement, la densité de l'eau est augmentée et l'eau plus lourde coule, emportant les organismes avec lui. Cela conduit au mélange des masses d'eau, avec des échanges chimiques et physiques. Une nage active vers le haut est nécessaire pour maintenir ce processus de mélange, que les chercheurs appellent « bioconvection ».

Le groupe de recherche international dirigé par l'Eawag a démontré l'apparition de la bioconvection, pour la première fois, non seulement dans les expériences de laboratoire, mais au lac de Cadagno (canton du Tessin). Ici, les bactéries de l'espèce Chromatium okenii sont capables de mélanger des couches d'eau d'une épaisseur allant jusqu'à 2 mètres. Les bactéries se trouvent particulièrement dans les eaux anoxiques, formant une couche épaisse à une profondeur d'environ 12 mètres dans le lac de Cadagno. Dans cette couche, en utilisant des méthodes automatisées développées pour la surveillance microbiologique de l'eau, les scientifiques ont observé plus de dix mille d'organismes flagellés par millilitre (c'est-à-dire plus de dix milliards par mètre cube).

Les bactéries remontent vers la lumière, mais seulement jusqu'à l'interface entre les eaux oxiques et anoxiques. Les cellules bactériennes qui s'accumulent en dessous de cette limite augmentent la densité de l'eau de quelques pour mille. C'est suffisant pour faire couler l'eau la plus lourde, lancer le processus de mélange (voir graphiques). Par conséquent, pendant les mois d'été, des paramètres tels que la température ou la salinité à une profondeur d'environ 11 à 13 mètres se révèlent homogènes, plutôt que de diminuer ou d'augmenter régulièrement avec la profondeur comme prévu.

Pour le premier auteur Tobias Sommer, un scientifique de l'environnement, les résultats de l'étude sont intrigants :« En plus des espèces que nous avons étudiées, de nombreux autres organismes sont capables de conduire la bioconvection. Ce phénomène – auparavant sous-estimé – est vraisemblablement courant et pertinent pour l'écologie des lacs et des océans, par exemple dans le cas des efflorescences algales."