Comme son nom l’indique, l’oxygène dissous correspond à l’oxygène (O2) qui se retrouve en solution dans l’eau. La mesure de ce paramètre reflète l’équilibre entre la production et la consommation d’oxygène dans un plan d’eau.
O2 dissous = Production d’O2 – Consommation d’O2
Production d’O2 :
- Apports atmosphériques (diffusion, brassage)
- Photosynthèse (végétaux)
Consommation d’O2 :
- Respiration des organismes vivants
- Dégradation de la matière organique
Oxygène, eutrophisation et température
Plus l’eutrophisation d’un lac progresse, plus la croissance des végétaux augmente, et plus la matière organique devient abondante au sein de l’écosystème aquatique. Cette augmentation de la quantité de matière organique mène à l’augmentation de l’activité des décomposeurs qui s’en nourrissent. Puisque cette décomposition consomme de l’oxygène, il s’ensuit une diminution de l’oxygène dissous, pouvant mener à l’absence complète d’oxygène (anoxie)!
Schéma : Les étapes clés du processus d’eutrophisation
Pour tout savoir sur le mécanisme qui mène au vieillissement des lacs, consultez notre article vulgarisé : L’eutrophiastion, comment ça marche?
De plus, la température de l’eau et la pression atmosphérique influencent la quantité d’oxygène pouvant être dissous dans l’eau. Plus les eaux sont chaudes, moins elles sont oxygénées ! C’est pourquoi une augmentation de la température peut causer la mortalité de certains organismes aquatiques.
Une faible concentration en oxygène peut donc avoir des impacts négatifs sur l’écosystème des lacs, tels que:
- la perte de la qualité des habitats fauniques et de la diversité biologique ;
- la libération du phosphore lié aux sédiments (relargage).
Effet des plantes aquatiques
Si les plantes produisent de l’oxygène, pourquoi leur prolifération mène-t-elle à une diminution de l’oxygène dissous d’un lac?
Tout comme les plantes terrestres, les végétaux aquatiques (plantes et phytoplancton) produisent de l’O2 par photosynthèse durant la journée. Toutefois, durant la nuit, la photosynthèse s’interrompt, et les végétaux continuent de respirer! Ainsi, ils consomment plus d’oxygène qu’ils n’en produisent durant la nuit.
À cela s’ajoute la respiration des organismes qui ne font pas de photosynthèse (animaux et bactéries), qui consomment eux aussi de l’oxygène, de jour comme de nuit. Globalement, l’importante demande en O2 nécessaire pour décomposer les végétaux qui meurent à la fin de la saison explique la diminution de l’oxygène associée à la prolifération des végétaux.
Distribution de l’oxygène dans un lac
Au cours de l’été, la température de l’eau se réchauffe graduellement à la surface des lacs, mais reste froide en profondeur. Ceci engendre la formation de couches d’eau distinctes : l’épilimnion, le métalimnion et l’hypolimnion. Ces couches ne se mélangent pas en été, donc la quantité d’oxygène diffère d’une couche à l’autre.
Schéma : La distribution de l’oxygène dissous dans la colonne d’eau d’un lac stratifié
L’épilimnion est toujours riche en oxygène puisque le vent brasse l’eau avec l’air atmosphérique.
Le métalimnion est une zone de transition, comprenant une portion riche en oxygène, associée à une accumulation des algues microscopiques en suspension (phytoplancton). La teneur en oxygène diminue graduellement avec la profondeur.
La concentration en oxygène de l’hypolimnion est généralement moins importante et elle diminue au fil de l’été. Puisque les eaux de cette couche ne sont pas en contact avec l’atmosphère et qu’elles ne sont pas habitées par des organismes photosynthétiques, les réserves d’oxygène s’épuisent durant l’été. Le rythme d’une telle diminution sera dicté selon la morphologie du lac et sa productivité (consommation d’oxygène en profondeur par les organismes décomposeurs). L’uniformisation de la température de l’eau, qui a lieu à l’automne et généralement au printemps, permet un brassage complet de la colonne d’eau et une recharge de l’oxygène en profondeur.
Pour plus d’informations sur le brassage des lacs et son effet sur la disponibilité en oxygène, consultez notre article de vulgarisation sur le sujet.
Analyser l’oxygène dissous
Pourquoi ?
Pour mieux comprendre l’état de santé d’un lac et évaluer la qualité de l’habitat pour des organismes aquatiques comme les poissons.
Comment ?
À l’aide d’un oxymètre ou d’une sonde, en mesurant la concentration d’oxygène dissous ainsi que la température de l’eau à différentes profondeurs à partir de la surface jusqu’au fond (ex. : à tous les mètres). Ensuite, en produisant un graphique du profil de l’oxygène dissous et de la température en fonction de la profondeur (voir un exemple plus bas).
Quand ?
À la fin de l’été afin de mesurer les plus fortes diminutions en oxygène, avant le brassage automnal de la colonne d’eau. Il est également possible d’effectuer plusieurs mesures, entre le printemps et l’automne, pour suivre l’évolution de la situation.
Où ?
À la fosse du lac, soit l’endroit le plus profond.
Interprétation des résultats
Schéma : Exemples typiques de profils en oxygène dissous pour les lacs eutrophes et oligotrophes à la fin de l’été
Profil en oxygène dissous selon le niveau trophique
- On observe souvent une augmentation de l’oxygène dissous dans le métalimnion à cause d’une production d’oxygène par les algues microscopiques en suspension (phytoplancton) qui y sont concentrées.
Consultez notre fiche Algues et cyanobactéries pour en savoir plus.
- Dans les lacs profonds et oligotrophes, l’hypolimnion conserve généralement une concentration d’oxygène dissous acceptable à la fin de l’été (ne présente pas d’anoxie).
- Pour les lacs eutrophes, un déficit en oxygène prononcé, associé à une forte décomposition de la matière organique, peut être observé en profondeur à la fin de l’été.
Autres facteurs naturels pouvant expliquer l’anoxie
Pour certains lacs oligotrophes, des causes naturelles peuvent mener à un épuisement de la concentration en oxygène en profondeur à la fin de l’été. Par exemple, ceci peut être lié à l’absence de brassage printanier ainsi qu’à une faible épaisseur de l’hypolimnion, qui ne permet pas d’emmagasiner une grande quantité d’oxygène. Ainsi, l’anoxie des eaux profondes n’est pas toujours un signe de mauvaise santé d’un lac. Chaque plan d’eau est unique et il importe de considérer les multiples caractéristiques d’un lac afin d’interpréter les résultats de concentration d’oxygène dissous.
Ressources supplémentaires
Cette fiche vous a intéressé? Consultez toutes nos fiches informatives décrivant les différents paramètres physico-chimiques utilisés pour décrire l’état de santé d’un lac.
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Références
Pinel-Alloul, B. et Bertolo, A. (2004). BIO3839 – Partie II – Limnologie biologique. Université de Montréal, Département de Sciences biologiques.
Wetzel, R. G. (2001). Limnology – Lake and River Ecosystems. Third Edition. Academic Press. 1006 p.