Nutriments. Rien que le mot sonne bien. Sain. Nous voulons des aliments riches en nutriments. Tout ce dont un enfant en pleine croissance a besoin. La malbouffe n'a pas de nutriments, nous croyons. Les aliments riches en nutriments nous gardent en bonne santé.

Plus que simplement notre corps se nourrit de nutriments. A sa fondation, l'écosystème mondial est basé sur la consommation de nutriments qui commence par de minuscules plantes et animaux dans l'eau. Sans nutriments, la vie ne prospère pas.

Excès de nutriments, l'inverse, peut être tout aussi dommageable. Avec l'augmentation de la population le long des côtes du monde et l'industrialisation de plus d'économies, les excès de nutriments sont un problème mondial.

Mobile Bay en Alabama n'est pas différent.

"La productivité de Mobile Bay dépend des nutriments entrant dans le système, mais trop de nutriments le font basculer au point qu'il n'est plus productif, " a déclaré le Dr Behzad Mortazavi, un scientifique marin de l'Université de l'Alabama qui travaille au Dauphin Island Sea Lab près de Mobile. "Trop de nutriments est la cause de beaucoup de problèmes dans nos eaux côtières."

Mortazavi est l'un des nombreux chercheurs de l'Université à étudier les nutriments dans et autour de Mobile Bay, essayer d'accroître la compréhension, une étape nécessaire pour sensibiliser et améliorer les solutions aux excès de nutriments.

« Le tableau d'ensemble concerne le maintien des ressources en eau en Alabama, " a déclaré le Dr Natasha Dimova, un géochimiste environnemental à l'UA.

Mobile Bay est le quatrième plus grand estuaire des États-Unis avec 413 miles carrés, alimenté par le deuxième plus grand delta du pays, le delta de la rivière Mobile-Tensaw. L'eau sort de la baie à 62, 000 pieds cubes d'eau par seconde. Entouré de rivières et du golfe du Mexique, c'est une ressource critique pour l'emploi, des loisirs et des biens pour l'Alabama et la nation.

"Les loisirs et l'industrie de la mer sont des trésors, ressources de la baie, qui assurent le développement économique le long de la baie, ", a déclaré Mortazavi.

L'azote et le phosphore sont des nutriments nécessaires à un système aquatique sain, mais trop provoque une prolifération d'algues, ou de petites plantes marines. Certaines algues produisent des toxines et sont connues comme des algues nocives, et quand ils fleurissent, il peut être préjudiciable aux poissons et à d'autres espèces marines. La mortalité des poissons est souvent associée à la prolifération d'algues nuisibles. Ces proliférations peuvent avoir de graves répercussions économiques sur l'industrie des fruits de mer et le tourisme.

Alors que les rivières apportent des pics de nutriments provenant des déchets humains et animaux, avec l'agriculture et le ruissellement industriel, dans la baie lorsque de fortes pluies les poussent vers l'aval, il y a aussi des proliférations d'algues nuisibles pendant la saison sèche. Pourquoi? Eaux souterraines, selon Dimova.

Aussi grand que soit le système, il est difficile d'imaginer les eaux souterraines comme un acteur majeur de l'écologie de la baie, mais, tout simplement, il est. Compter pour un filet d'eau, 2,5 pour cent, dans la baie par rapport à l'eau de la rivière Mobile, les eaux souterraines dépassent leur catégorie de poids pendant la saison sèche, délivrant la moitié de l'azote issu de l'ammonium dans la baie, selon les études de Dimova.

« Bien que tout le monde suppose que le fleuve est le principal acteur en termes de flux de nutriments, nous avons découvert très récemment que les eaux souterraines jouent un rôle important à certaines périodes de l'année, et ne peut donc pas être négligé, " a déclaré Dimova.

Le bon sens le révèle, trop. Étant donné que les eaux souterraines mettent plus de temps à atteindre l'océan qu'une rivière, les eaux souterraines ont le temps d'accumuler plus de produits chimiques, nutriments et métaux lourds.

Les travaux de Dimova étudiant les rejets d'eaux souterraines sous-marines autour de la baie de Mobile et du delta indiquent la possibilité que quelque chose d'autre augmente la puissance des eaux souterraines juste avant qu'elles ne s'infiltrent dans la baie :les sédiments côtiers. C'est la première fois que le groupe de Dimova considère les sédiments comme une source de contaminants.

"Ce que nous prélevons immédiatement au point de rejet dans la baie a une composition très différente de ce qui se trouve à terre, " dit-elle. " Toutes les données tombent dans ce coin. Cela nous indique que la qualité de l'eau souterraine qui sort est largement déterminée par ce qui se passe dans les sédiments côtiers juste avant le rejet. »

Lors du tri de l'influence des eaux souterraines sur la santé de la baie et de l'influence sur les proliférations d'algues nuisibles, Dimova veut savoir ce qu'il y a dans le sédiment. En dessous de la surface, les sédiments peuvent raconter l'histoire de la baie, faire la lumière sur les proliférations d'algues nuisibles.

En plus des nutriments affectant la baie aujourd'hui et potentiellement l'affectant à l'avenir, les sédiments racontent une histoire complexe du niveau de la mer et des changements environnementaux dans la baie. C'est là que le Dr Rebecca Totten Minzoni, un professeur assistant de sciences géologiques de l'UA, entre.

Les carottes de sédiments fournissent une chronologie plus longue pour aider à comprendre comment et quand des apports accrus de nutriments se sont produits. Totten Minzoni peut reconstituer les changements climatiques et environnementaux à long terme puisque Mobile Bay a formé environ 8, il y a 200 ans.

"Avec les carottes que nous collectons à Mobile Bay, nous pouvons remonter dans le temps avec chaque couche pour nous dire comment les environnements ont changé et, finalement, produire une fréquence à long terme des proliférations d'algues nuisibles au fil du temps, ", a déclaré Totten Minzoni.

Bien que les nutriments eux-mêmes ne se conservent pas bien dans le registre des sédiments, parois de silice microscopiques, organismes unicellulaires appelés diatomées, une grande partie des efflorescences algales nuisibles, sont laissés pour compte, préservé depuis des millions d'années.

Ces fossiles microscopiques dans les sédiments marquent les occurrences de proliférations d'algues passées dans la baie de Mobile. Leur présence dans un noyau bien sûr de sédiments provenant de rivières peut aider à déterminer si les anciennes proliférations ont été déclenchées par des nutriments provenant de rivières ou d'autres sources telles que les eaux souterraines.

Cela peut montrer si les floraisons et les jubilés observés depuis la colonisation européenne, et l'industrialisation qui s'ensuit, sont normaux par rapport à l'historique préenregistré.

"Une fois que nous avons compris l'importance de l'impact humain - en particulier s'il y a un impact humain important - alors nous pouvons aider à orienter les efforts de restauration et tout type de politiques et de meilleures pratiques que nous devrions appliquer à l'eau ou à l'agriculture dans notre état, par exemple, " a déclaré Totten Minzoni. " En fin de compte, nous avons besoin d'une base de référence de ce qui était normal avant que l'utilisation des terres ne change, afin que nous puissions vraiment évaluer les impacts environnementaux humains et comment les atténuer. »

Les sédiments pourraient également nous renseigner sur la baie une fois que leur contenu commencera à s'y infiltrer. C'est l'espoir d'une collaboration entre le Dr Sagy Cohen, en géographie, et Dimova. L'objectif est d'utiliser l'imagerie satellitaire pour déterminer où se trouvent les nutriments et les métaux lourds dans la baie.

"On peut voir des sédiments, mais nous ne pouvons pas voir les métaux lourds ou les nutriments eux-mêmes, " a déclaré Cohen. " Si nous connaissons la concentration moyenne de métaux lourds ou de nutriments attachés aux sédiments, alors nous aurons une bonne idée de la concentration et de l'endroit où elle se déplace."

Les laboratoires de Cohen et Dimova étalonnent des échantillons d'eau et des mesures de turbidité, ou le trouble de l'eau avec des particules, avec l'imagerie des satellites. Une fois que les données prises à la main et les instruments dans la baie correspondent à l'imagerie, Cohen espère utiliser uniquement l'imagerie pour comprendre le flux de nutriments et de métaux lourds autour de la baie.

"Cela nous donnera non seulement une estimation en temps quasi réel des concentrations de sédiments, de nutriments et de métaux lourds dans la baie, mais peut aussi nous donner un assez long record dans le passé car il existe de bonnes archives d'images satellite remontant aux années 1970, " il a dit.

Lorsque les métaux lourds et les nutriments arrivent en aval du bassin de la rivière Mobile, ils se logent dans les sédiments. Le golfe du Mexique s'élève à un rythme jamais vu depuis la période de formation de la baie, et, à mesure que le niveau de la mer monte, il modifie l'interaction avec le sédiment, dit Cohen. L'eau salée réagit chimiquement différemment de l'eau douce.

"Nous devons avoir une meilleure idée de la vitesse à laquelle les choses évoluent, un aperçu du fonctionnement du mécanisme, " a déclaré Cohen. " Un système écologique sain ne peut tolérer qu'une quantité de nutriments et de polluants spécifiques.

"Nous en avons besoin pour un environnement aquatique sain aussi bien dans les rivières que sur les côtes, " a-t-il poursuivi. " C'est très facile de polluer la source d'eau, mais ce n'est pas si facile de le nettoyer et de rétablir un écosystème sain."

Pour Mortazavi, qui travaille à Dauphin Island, le maintien de la santé de la baie nécessite des marais. En plus d'éliminer les nutriments, les marais stabilisent le rivage, ondes tampons, et servent d'habitat à la faune. Cependant, ils disparaissent le long des côtes du monde, et Mobile Bay n'a pas été différent, il a dit.

Environ la moitié des marais le long de la baie de Mobile ont disparu au cours des 200 dernières années. Un certain nombre de facteurs, allant des barrages le long des rivières retenant les sédiments qui forment les marais à l'élévation du niveau de la mer les noyant, y contribuent.

"Les marais ont cette capacité étonnante d'éliminer définitivement l'azote, " dit Mortazavi. " Si les marais disparaissent, il est possible que des nutriments excessifs entrent dans la baie. »

Dans un ouvrage récent, Mortazavi et ses collègues ont documenté l'efficacité avec laquelle les marais éliminent l'azote. Ils estiment qu'un marais de la taille d'un terrain de football peut éliminer jusqu'à 12 livres d'azote par an et, plus important, quand un marais s'érode, cette capacité diminue d'un facteur quatre.

Mieux comprendre le rôle essentiel que jouent les marais peut aider à orienter les efforts de restauration, il a dit.

"Les marais ne sont pas la solution magique à tous nos problèmes de qualité de l'eau, mais ils ont un rôle assez important à jouer, " a déclaré Mortazavi. " Comprendre ce rôle donne aux décideurs une justification pour pourquoi ils voudraient faire quelque chose avec les marais. "