Les bactéries fécales – bactéries présentes dans le système digestif des humains et des animaux – sont connues pour contaminer les eaux. Ils peuvent parfois être dangereux pour la santé. Peu de recherches ont été menées sur la propagation et la distribution des bactéries fécales dans les rivières et, par dessus tout, dans leur apport du paysage environnant. Des chercheurs du Leibniz-Institute of Freshwater Ecology and Inland Fisheries (IGB) et de l'université écossaise d'Aberdeen ont développé un modèle basé sur des indicateurs qui peut être utilisé pour évaluer la dynamique des bactéries fécales telles que E. coli sur la base de processus hydrologiques. dans le paysage et la connectivité des cours d'eau – une base importante pour gérer la contamination microbienne aiguë ou soutenue des eaux.

Pour être en mesure de comprendre la propagation et le devenir des bactéries fécales dans les eaux, les scientifiques doivent également enregistrer les zones d'origine, la quantité, et les voies d'écoulement de l'eau dans le paysage, et prendre en compte les apports au réseau fluvial. Basé sur une zone d'étude en Ecosse, Dörthe Tetzlaff de l'IGB, son doctorant Aaron Neill et leurs collègues de l'Université d'Aberdeen (Chris Soulsby et Norval Strachan) ont exploré la propagation d'organismes indicateurs fécaux marqués dans un bassin versant. Ils ont ensuite couplé les données à des valeurs hydrométriques (détermination quantitative du régime hydrologique) et à des traceurs isotopiques stables. "Combiner de telles données constitue une approche innovante. Sur la base de nos conclusions, nous avons développé un modèle mathématique sur la propagation des bactéries fécales, qui peuvent également être transférés dans d'autres régions", a expliqué Chris Soulsby de l'Université d'Aberdeen, le concept holistique de l'étude.

Prédiction exacte de la distribution des bactéries fécales en été par le modèle

Les essais sur le terrain des chercheurs impliquant des bactéries indicatrices et leur modèle mathématique ont démontré que le degré de connectivité hydrologique joue un rôle crucial dans la distribution des bactéries fécales.

En utilisant cette méthode, l'équipe a pu quantifier exactement quand, et d'où, les bactéries pénètrent dans le système. « Dans notre zone d'étude, les concentrations de bactéries fécales dans les cours d'eau étaient les plus élevées en été, à laquelle on peut également s'attendre dans d'autres régions. L'été est la période la plus populaire pour l'utilisation récréative des rivières et les événements de pluie intense se produisent plus fréquemment, évacuer les bactéries des zones environnantes dans les écosystèmes d'eau douce. En été, donc, des bactéries qui ne proviennent pas du voisinage immédiat du cours d'eau pénètrent également dans l'eau, alors qu'en hiver, les bactéries stockées dans la zone riveraine sont majoritairement mobilisées.

Le modèle que nous avons développé capture avec succès la distribution réelle des bactéries en été, " a déclaré Dörthe Tetzlaff, présentant les résultats de l'étude.

Les chercheurs doivent adapter le modèle basé sur des indicateurs pour améliorer sa précision prédictive pour les mois d'hiver. Les chercheurs pensent que la raison de cette disparité pourrait être le taux de mortalité élevé des bactéries à des températures plus basses et des conditions de sol gelé, que le modèle ne capture pas encore. « Optimiser un modèle mathématique aussi dynamique dans le temps et dans l'espace est une tâche très excitante, tâche pourtant laborieuse. Il y a tellement d'inconnues à prendre en compte, " a conclu Dörthe Tetzlaff. Cependant, les scientifiques sont optimistes que le modèle, et ses versions ultérieures, constituera un jour la base scientifique pour évaluer la propagation des bactéries fécales dans les bassins versants des cours d'eau.