Les écologistes savent depuis longtemps que la pollution agricole et par les eaux usées peut provoquer des conditions de faible teneur en oxygène et la mort de poissons dans les rivières. Une étude publiée aujourd'hui dans Communication Nature rapporte que les déchets d'hippopotames peuvent avoir un effet similaire dans la rivière Mara en Afrique, qui traverse la réserve nationale de renommée mondiale Masai Mara du Kenya, abrite plus de 4, 000 hippopotames.

Co-auteur Emma Rosi, écologiste des eaux douces au Cary Institute of Ecosystem Studies, explique, "Ensemble, les hippopotames résidents de Mara ajoutent environ 8, 500 kg—ou 9,3 tonnes—de matériel végétal partiellement digéré dans la rivière chaque jour. Nous nous sommes intéressés à l'influence de cet afflux massif de matière organique et de nutriments sur la vie aquatique."

Les hippopotames passent leurs nuits à brouter dans la savane et leurs journées à se vautrer dans des bassins peu profonds pour se rafraîchir et échapper au soleil. Pendant qu'ils se vautrent, ils excrètent des déchets, qui épuise l'oxygène de l'eau en se décomposant. L'activité microbienne produit également des produits chimiques comme l'ammonium et le sulfure, connu pour être toxique pour les poissons.

« Pendant les périodes sèches, l'eau pauvre en oxygène s'accumule dans les piscines d'hippopotames. Des pluies intenses périodiques finissent par chasser l'eau en aval. Cette impulsion soudaine d'eau désoxygénée peut provoquer une hypoxie temporaire et la mort des poissons, " note Rosi.

Sur trois ans, l'équipe a surveillé la chimie de l'eau et le débit en aval de 171 bassins d'hippopotames. Sur les 55 débits de chasse documentés - définis comme lorsque des événements de pluie ont augmenté le débit de la rivière à deux fois son taux normal - les concentrations d'oxygène dissous ont diminué au cours de 49 des événements, tombant suffisamment bas pour causer la mort de poissons 13 fois.

Pour comprendre les mécanismes à l'origine des crashs d'oxygène dissous, l'équipe a entrepris plusieurs approches expérimentales. Parce que les hippopotames sont trop dangereux à approcher, des capteurs attachés à un bateau télécommandé ont été utilisés pour mesurer la chimie de l'eau dans les piscines d'hippopotames. Pour simuler le débit d'un cours d'eau et comprendre les effets de la consommation d'oxygène par les déchets d'hippopotames ajoutés, des expériences ont été menées dans des ruisseaux artificiels de la taille d'une baignoire. L'équipe a également manipulé une piscine dans le Mara pour produire un flux de rinçage expérimental.

Deux facteurs distincts étaient liés aux baisses de l'oxygène dissous. Lorsque l'eau pauvre en oxygène des bassins d'hippopotames se mélange à l'eau de la rivière en amont, il réduit la concentration globale d'oxygène dissous de la rivière. À la fois, les sédiments des bassins d'hippopotames qui sont emportés lors des écoulements de chasse continuent d'utiliser de l'oxygène à mesure qu'ils se décomposent en aval.

Cette recherche suggère que la modification du régime d'écoulement d'une rivière par des barrages ou des prélèvements d'eau pourrait avoir des conséquences écologiques dans les rivières africaines avec des hippopotames. Le coauteur David Post de l'Université de Yale explique :"Dans le système de la rivière Mara, les flux de rinçage sont importants pour nettoyer les déchets d'hippopotames hors des piscines, mais les produits chimiques toxiques accumulés et l'eau désoxygénée ont de graves impacts sur la vie aquatique en aval."

Bien que les abattages périodiques de poissons puissent sembler une mauvaise chose, l'équipe a observé que les poissons morts constituaient une source de nourriture pour les charognards comme les oiseaux et les crocodiles.

L'étude contribue à notre compréhension d'un système fluvial avec de grandes populations d'hippopotames, ce qui était probablement beaucoup plus courant avant que les hippopotames ne soient éliminés d'une grande partie de leur aire de répartition historique.

L'auteur principal Christopher Dutton de l'Université de Yale explique :"Il y a cette idée que les rivières vierges ne sont pas censées avoir des accidents d'oxygène dissous, mais nous pensons que c'est parce que des générations de scientifiques ont étudié des endroits qui n'ont plus de grandes populations d'animaux sauvages intactes, alors que la rivière Mara est unique parce qu'elle le fait. Ce système offre une fenêtre sur le passé et illustre comment les écosystèmes auraient pu fonctionner avant les impacts humains. »