Vue aérienne d'un petit lac près de la ville de Clear Lake, Iowa, qui représente des paysages typiques entourant les lacs de cette étude. Environ 92 pour cent des terres de l'Iowa sont consacrées à l'agriculture de production et les cultures sur ces terres reçoivent d'importants amendements d'azote sous forme d'ammoniac anhydre et de phosphore. La croissance excessive d'algues causée par ces apports de nutriments a rendu de nombreux lacs de cette région d'un vert éclatant. Étonnamment, un certain nombre de lacs dans cette étude étaient plus clairs et semblaient plus bleus que prévu, sont pourtant loin d'être en bonne santé. Les auteurs de l'étude émettent l'hypothèse que des niveaux d'azote très élevés, souvent> 10mg/L, supprimer les concentrations élevées de chlorophylle (algues). Crédit :John A. Downing
Les apparences peuvent être trompeuses. Regardez une centaine de lacs dans le cœur agricole des États-Unis et vous verrez probablement des lacs verts entourés de champs verdoyants. L'azote et le phosphore contenus dans les engrais agricoles qui aident les cultures à pousser alimentent également la croissance d'algues et de cyanobactéries qui, en excès, peuvent donner aux lacs la couleur d'une soupe aux pois.
Pourtant, lorsque les scientifiques ont examiné 13 ans de données provenant de 139 lacs dans les zones agricoles intensives de l'Iowa, ils ont vu des lacs étonnamment clairs malgré des concentrations extrêmement élevées de nutriments.
Dans une étude publiée le 9 octobre 2017 dans la revue Eaux intérieures des scientifiques de l'Université du Minnesota Duluth et du Minnesota Sea Grant rapportent que les lacs étaient si excessivement fertilisés que la plupart des algues et des cyanobactéries contenant le pigment vert chlorophylle ont été tuées.
"L'un des dangers ici est de confondre la clarté accrue de l'eau avec une meilleure qualité de l'eau, " a déclaré Chris Filstrup, auteur principal de l'étude et chercheur associé à l'UMD Large Lakes Observatory et au Minnesota Sea Grant. "En réalité, la qualité de l'eau dans ces cas est pire que dans les lacs qui ont plus d'algues, des niveaux encore plus faibles de nutriments. »
Les organismes de réglementation ont souvent utilisé la clarté de l'eau comme indicateur de la qualité de l'eau. Les résultats de cette étude suggèrent que cette approche peut ne pas nécessairement fonctionner dans toutes les régions.
Les niveaux excessifs de nutriments se produisent lorsque la pluie et la fonte des neiges lavent le phosphore et l'azote des champs agricoles, parcs d'engraissement, les pelouses des banlieues et les centres urbains dans les lacs et autres plans d'eau. Ce nouveau phénomène défie la généralisation selon laquelle même des concentrations extrêmes de phosphore et d'azote continuent d'alimenter la croissance des algues.
"Dans certains des lacs de l'Iowa dans notre étude, nous avons noté des niveaux de phosphore 10 fois supérieurs à ce que nous nous attendrions à voir dans un lac du nord du Minnesota, " a déclaré Filstrup. "Nous avons été étonnés de voir que les niveaux d'azote étaient plus de 30 fois plus élevés."
Ces niveaux extrêmes de nutriments semblent détruire les algues et les cyanobactéries existantes, ce qui augmente la clarté de l'eau. Le concept est similaire à la façon dont l'application de trop d'engrais sur la terre peut endommager, sinon tuer, plantes et rendent le sol stérile.
"Nous avons pensé que la faible apparition d'algues à des concentrations élevées d'azote pourrait être due à des déséquilibres d'autres nutriments, ou trop d'ombre pour que les algues poussent, ou que certaines algues sont moins vertes ou que le zooplancton mange plus d'algues quand il y a beaucoup d'azote, " a déclaré le co-auteur John A. Downing, directeur de Minnesota Sea Grant, scientifique à l'Observatoire des Grands Lacs de l'UMD et professeur au Département de biologie de l'UMD. "Mais aucune de ces hypothèses ne s'est avérée. La seule explication qui a du sens, jusque là, c'est qu'un taux élevé d'azote est mauvais pour les algues."
La réduction des algues est probablement le résultat de l'interaction du phosphore, azote, le paysage et la lumière du soleil, qui, lorsqu'elles sont combinées, provoquent la formation d'espèces réactives d'oxygène par les particules excessives de nitrate dans la colonne d'eau qui endommagent ou tuent les algues en faisant éclater leurs parois cellulaires et leurs membranes, disent Filstrup et Downing.
"Vous pourriez penser à cela comme du peroxyde d'hydrogène, " a déclaré Filstrup. " Verser du peroxyde d'hydrogène sur une coupure provoque l'éclatement des bactéries. C'est pourquoi ça pétille. Dans les lacs, les espèces réactives de l'oxygène qui peuvent se former à partir du nitrate ne pétillent pas mais elles peuvent détruire la matière organique, incluant potentiellement du phytoplancton."
Alors que la demande de produits agricoles continue de croître et avec cela une utilisation accrue d'engrais, les auteurs espèrent que cette étude servira d'exemple instructif pour d'autres régions agricoles qui connaissent ou risquent de subir une charge nutritionnelle extrême.
"Appliquer trop d'azote dans les champs, les pelouses et les jardins gaspillent de l'argent, conduit à des lacs insalubres et endommage même le golfe du Mexique. Faire pousser des cultures et gérer les déchets animaux selon les meilleures pratiques de gestion est essentiel, " a déclaré Downing.
