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L’équilibre des cours d’eau et milieux marins face à une nouvelle vague d’eutrophisation d’envergure mondiale

Diatomées (c) G. Archambaud / Irstea

29/09/2017

Perturbation d’un écosystème aquatique, l’eutrophisation se manifeste par la prolifération d’algues potentiellement toxiques et un appauvrissement en oxygène du milieu, induite par un surplus de phospore et d’azote dû aux activités humaines. Quels sont ses causes, impacts et risques ? Une expertise collective réalisée par le CNRS, l’Inra, l’Ifremer et Irstea, à la demande des ministères en charge de la transition écologique et solidaire et de l’Agriculture a mobilisé pendant deux ans une quarantaine d’experts de diverses disciplines[1], sur la base d’un corpus bibliographique de 4 000 références. Le résultat de ce travail est un véritable état de l’art destiné à éclairer les pouvoirs publics dans le choix de leurs actions.

Prolifération de macroalgues vertes dans les zones côtières, efflorescences d’algues et de cyanobactéries parfois toxiques dans les hydrosystèmes continentaux, perte de biodiversité… sont autant d’effets perceptibles de l’eutrophisation. Observés depuis le XXème siècle, ces phénomènes ont des impacts sur la qualité de l’eau, la santé humaine et les activités économiques des territoires affectés (limitation ou fermeture d’une zone de baignade, interdiction de pompages pour l’eau potable par exemple) et cristallisent souvent des tensions entre acteurs concernés et pouvoirs publics, notamment quant aux activités responsables.

Or, depuis 1960 le nombre et l’emprise géographique des zones anoxiques (sans oxygène) côtières au niveau mondial a triplé : on recense actuellement 500 zones sur une superficie de 245 000 km² (côtes bretonnes, lagunes méditerranéennes, mer Baltique)[2]. Si les actions publiques menées dans les pays industrialisés ont permis de limiter ces phénomènes en eau douce, notamment dans certains lacs, ceux-ci n’ont pas diminué en milieu marin depuis le début du XXIème siècle. Comment expliquer cette tendance ? Evolution de la croissance démographique, urbanisation, industrialisation et spécialisation territoriale de l’agriculture ont contribué à une augmentation des flux et concentrations de nutriments dans l’environnement, et par conséquent dans les écosystèmes aquatiques, souligne l’expertise. De plus, la diversité, la fréquence, l’importance et l’extension des proliférations de microalgues potentiellement toxiques ont, elles aussi, augmenté. Comment évaluer les risques d’eutrophisation et ses impacts ? Peut-on en prévoir l’évolution ?

Vers une meilleure compréhension et prédiction des risques

Des approches de modélisation variées (modèles « mécanistes » de simulation de l’évolution de l’eutrophisation, modèles « statistiques », démarches fondées sur la combinaison de facteurs d’émissions de nutriments) sont utilisées par les chercheurs pour :

  • Comprendre le fonctionnement des écosystèmes et les dynamiques d’eutrophisation
  • Evaluer les nécessaires réductions de nutriments et définir les actions et zones de gestion prioritaires
  • Caractériser les risques
  • Evaluer les impacts
  • Prédire les évolutions possibles

Sans un jeu important de données sur le territoire étudié, aujourd’hui insuffisantes, le niveau de transposition de ces modèles est cependant faible. L’incertitude des résultats est de plus rarement évaluée. Pour construire dès aujourd’hui le cadre d’analyse du risque d’eutrophisation, il est crucial d’acquérir de nouvelles données, de développer de nouveaux modes d’acquisition (images satellitaires ou capteurs haute fréquence), et de tenir compte des changements climatiques qui affecteront mécanismes d’eutrophisation et réponses des écosystèmes ; et enfin de la vulnérabilité des écosystèmes. Le recours à la modélisation est important pour aider à orienter les stratégies de lutte.

Accompagner les décisions publiques

L’analyse du corpus bibliographique a permis d’identifier deux grandes stratégies d’action :

  • Des interventions d’ingénierie, visant à traiter une perturbation sur de petits systèmes (par réoxygénation artificielle du milieu, emploi d’algicides…), solutions ponctuelles et souvent onéreuses.
  • Des actions pour limiter les apports d’origines urbaine, industrielle ou agricole, d’azote et de phosphore aux milieux aquatiques, pour enrayer ces phénomènes sur le long terme. Il s’agit par exemple de réduire les pollutions à la source (produits ménagers), de valoriser les effluents dans les régions à forte densité animale, de raisonner la fertilisation fondée sur l’azote et le phosphore par parcelle et système de culture, ou de préserver et restaurer des paysages, en particulier les zones humides et les ripisylves.

« Les évolutions climatiques (changements des températures, de l’intensité et de la saisonnalité des précipitations) devraient accroître les conditions favorisant le processus d’eutrophisation et impacter ses symptômes, comme la prolifération de cyanobactéries. Des températures élevées des eaux de surface en période estivale sur des durées plus longues pourraient par exemple favoriser la production de biomasse végétale dont la décomposition par les bactéries induit une réduction de la concentration en oxygène du milieu. Agir dès aujourd’hui en réduisant les apports à la source est nécessaire pour tenter de limiter ces phénomènes dans les prochaines décennies » explique Yves Souchon, directeur de recherche à Irstea.  

Enfin, dans les territoires très vulnérables, repenser les systèmes agricoles et l’usages des sols en s’appuyant sur des approches d’agroécologie, et mettre en œuvre des projets de territoire associant enjeux d’alimentation, de biodiversité, de climat et de recyclage des ressources, peuvent contribuer à lutter contre ce processus.   

Les experts soulignent également l’efficacité d’une gestion adaptative de la remédiation de l’eutrophisation, c’est-à-dire où des objectifs et mesures incitatives ou réglementaires progressifs sont adaptés à l’échelle de la zone ciblée et prennent en compte les différents enjeux des acteurs impliqués. Ils appellent enfin, à poursuivre les travaux par des approches de recherche systémiques, insistant sur le renforcement de suivis interdisciplinaires des dynamiques biophysiques et socioéconomiques le long des continuums terre – mer (de l’amont à l’aval).

Ces éléments scientifiques constituent une base solide pour accompagner les pouvoirs publics français dans leurs prises de décisions à court, moyen et long terme. Cette base pourra également nourrir les réflexions menées dans le cadre des politiques européennes.

En savoir plus

 

[1] Expertise scientifique collective (ESCo) sur l’eutrophisation réalisée par le CNRS, l’Ifremer, l’Inra et Irstea, à la demande des ministères en charge la Transition écologique et solidaire et de l’Agriculture et de l’Alimentation, avec le soutien financier de l’Agence française pour la biodiversité. Elle a mobilisé une quarantaine d’experts français et étrangers (écologues, hydrologues, biologistes, géographes, économistes, anthropologues et sociologues…), et s’appuie sur un corpus de 4000 références composées majoritairement d’articles scientifiques. Les résultats ont été restitués le mardi 19 septembre 2017.

[2] Recensement réalisé en 2010