Afin de mieux comprendre comment les lacs respirent, Des scientifiques de l'EPFL ont étudié l'appauvrissement en oxygène dans les profondeurs du lac Léman – la première fois qu'une telle recherche a été menée. En collectant des données clés, ils ont pu améliorer leur compréhension de l'écosystème du lac et de son évolution probable au fil du temps.

En automne, les lacs subissent leur échange d'eau annuel sous forme de vents violents, les apports des rivières et les variations de température de l'eau mélangent l'eau. Pendant ces mois plus froids, l'eau de surface, qui est riche en oxygène, refroidit, coule et se mélange avec les couches plus profondes, qui apporte de l'oxygène frais dans les profondeurs des lacs. Mais parce que le lac Léman est si profond – descendant de 310 mètres – l'échange d'eau n'est que partiel. Le lac n'est entièrement réoxygéné que tous les huit ans environ. Une pénurie d'oxygène à long terme pourrait détruire la flore et la faune vivant dans les profondeurs du lac.

Pour mieux comprendre comment les lacs respirent, Robert Schwefel du Laboratoire de physique des systèmes aquatiques de l'EPFL a sondé les profondeurs du lac Léman afin d'y mesurer les niveaux d'oxygène. Il a prélevé des échantillons à différentes profondeurs à l'aide d'un robot capable de descendre plusieurs centaines de mètres. Grâce aux microsondes du robot, il a pu mesurer les concentrations d'oxygène micromètre par micromètre, dans l'eau et dans les sédiments. Des échantillons ont été prélevés à sept endroits, et les résultats étaient assez révélateurs :« Nous avons pu collecter des données essentielles pour estimer l'épuisement de l'oxygène dans les sédiments – quelque chose qui n'avait jamais été mesuré sur le terrain ».

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Depuis le milieu du siècle dernier, l'activité anthropique – ou humaine – a fait monter la température de l'eau et a conduit à l'eutrophisation, où les nutriments s'accumulent dans l'eau et provoquent la prolifération des algues. Cela a déstabilisé l'ensemble des écosystèmes des lacs. Autrefois, les produits chimiques toxiques et autres déchets étaient auparavant éliminés par des systèmes de drainage qui se déversaient directement dans nos lacs, car on pensait que les lacs pouvaient se nettoyer. Cependant, il est devenu évident que ce n'était pas le cas, et des mesures ont commencé à se mettre en place à partir des années 1960 :les installations de traitement des eaux ont été améliorées, et une interdiction a été imposée sur les phosphates dans les lessives en poudre en 1985. En conséquence, Les lacs suisses sont devenus beaucoup plus propres. Encore, malgré tous ces efforts, ils n'ont toujours pas assez d'oxygène.

Avec toutes les algues qui se sont accumulées au cours des 50 dernières années, il y a une immense quantité de matière organique dans les sédiments d'eau profonde, et les bactéries qui décomposent cette matière consomment beaucoup d'oxygène. « Ce n'est pas parce que nous avons réduit la quantité de phosphates provenant de l'agriculture et de l'industrie que tout est comme il se doit. Il faudra du temps avant que nos lacs puissent à nouveau respirer correctement, " dit Damien Bouffard, qui a participé à la recherche.

En mesurant avec précision la concentration d'oxygène dans des colonnes d'eau entières et les sédiments en dessous, les chercheurs ont pu expliquer comment l'oxygène s'épuise, les sédiments représentant 30 % de l'appauvrissement total en oxygène. Les chercheurs ont également pu créer un modèle montrant comment l'appauvrissement en oxygène varie avec la profondeur, et ils ont démontré comment la morphométrie des lacs et la diminution de la minéralisation de la matière organique dans la colonne d'eau affectent largement l'épuisement de l'oxygène.

Grâce à ces données micrométriques, les chercheurs ont créé un modèle à grande échelle de la dynamique de l'oxygène dans le lac et se sont appuyés sur leurs connaissances des débits d'eau pour prédire ce qui pourrait arriver à l'avenir. Bien que les chercheurs espèrent que l'appauvrissement en oxygène dans les sédiments diminuera progressivement, le changement climatique continuera d'avoir un impact sur les échanges d'eau. Des études complémentaires sont donc nécessaires.

Les résultats ont été publiés dans Limnologie et Océanographie .