Les marées vertes à Ulves, une forme d'eutrophisation côtière

Qu'est-ce que l'eutrophisation ?

Il s'agit du phénomène de proliférations massives de certaines espèces d'algues, micro- ou macroscopiques, suite à un enrichissement trop important des eaux en éléments nutritifs. Par leur décomposition, ces masses algales peuvent provoquer une disparition d’oxygène dissous dans les eaux, douces ou marines. Les "marées vertes" s'accumulant en de nombreuses baies des côtes bretonnes représentent un exemple très littoral de l'eutrophisation créée par des apports excessifs de nitrate issus des bassins versants.

  • Sur le site "Environnement Littoral", vous trouverez de nombreux rapports sur l'eutrophisation
  • Voir la bibliographie en bas de page
     

Réponses à des questions fréquemment posées

Par Alain Ménesguen
Département "Dynamiques de l'Environnement Côtier" 
Laboratoire Ecologie benthique
Ifremer/Centre de Brest   :

  • Les algues visibles en baie d'Erquy sont-elles piégées par des courants faibles de fond de baie ?
    D'où viennent-elles?
    Est-il possible de tester ces courants résiduels avec des élèves ? Avec quel matériel simple ? Sans être influencé par le vent, la houle... ? ex : bouées ...

Toutes les marées vertes à ulves se produisent, par nécessité, dans des sites confinants, soit statiquement (lagunes quasi-fermées), soit dynamiquement (zones peu profondes à courant résiduel très faible). Les algues sont en majorité produites sur le lieu où elles s'accumulent.
Toutefois, lors d'épisodes de mauvais temps, de grandes marées, les stocks locaux peuvent être ventilés sur des fonds plus importants et entraînés par les courants résiduels y existant. Je ne connais pas précisément le cas d'Erquy, mais la dérive résiduelle y est plutôt
Nord-est -> Sud-ouest (vers le fond de la Baie de Saint-Brieuc donc), ce qui n'est pas en faveur d'un approvisionnement d'Erquy par Saint-Brieuc.
Il est quasi impossible de mesurer correctement les dérives résiduelles par des flotteurs car chacun n'est représentatif que d'un seul point de départ et d'un seul historique de vents: or on a besoin d'une vision moyennée dans le temps de la répartition géographique de la dérive (le "champ de courant"). Par ailleurs, la dérive entre 2 marées successives est 10 à 100 fois plus faible que l'excursion sur une marée: il faut donc des mesures nombreuses et fines pour évaluer correctement ces quelques % du déplacement global. Ceci explique pourquoi on n'a vraiment visualisé les champs de dérive résiduelle que quand on a su les calculer sur ordinateur (années 80).

 
  • Comment s'est on rendu compte qu'il existe un lien entre la présence de nitrate et la prolifération des algues?

Letts et Richards l'avaient déjà publié en 1911 à propos de proliférations d'ulves situées au débouché d'égoûts en Angleterre ! En Bretagne, nous avons démontré que les années sans pluie notable en fin de printemps et en été, donc sans apport de nitrate, diminuaient beaucoup les marées vertes.

 
  • Ce phénomène de marées vertes est il typiquement breton? A t'il lieu sur les autres plages françaises ou anglaises?

Pour la France, voir notre article publié dans le livre "Biocénoses marines des côtes Manche-Atlantique".
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  • Quelles sont les conséquences des marées vertes sur la faune et la flore locale?

Voir l'article cité ci-dessus et celui disponible sur Internet : http://wwz.ifremer.fr/envlit/documents/publications

 
  • Pourquoi le nitrate influence-t-il la prolifération des algues vertes ?
    Pourquoi Ulva armoricana est-elle l'espèce qui profite le mieux de l'apport de nitrates?
    Les Ulves ont-elles un mécanisme que les autres espèces n'ont pas ?

Beaucoup de Chlorophycées (algues "vertes" en général) sont des algues nitrophiles (= demandeuses de beaucoup d'azote), et les ulves plus que tous les autres genres ; or en mer, il y a peu d'azote inorganique dissous, surtout de la fin du printemps jusqu'en automne : les zones où la carence naturelle estivale de l'eau de mer en nitrate est compensée par des apports continus par une rivière seront naturellement plus propices aux nitrophiles, encore faut-il que la zone soit suffisamment confinante pour retenir les algues en croissance.
Il n'y a pas qu'Ulva armoricana qui provoque des "marées vertes" : elle n'est majoritaire qu'en Bretagne-nord, elle est en mélange avec Ulva rotundata (plus épaisse) en Bretagne -sud ; à Arcachon, c'est le genre voisin Monostroma qui fait des marées vertes, en mélange avec des entéromorphes; dans les lagunes méditerranéennes, c'est Ulva rigida.
Par comparaison aux autres algues macrophytes, on peut dire que les ulvacées ont une grande capacité de stockage d'azote, leur permettant de continuer à pousser en cas d'enrichissement intermittent du milieu, et surtout qu'elles ont une très grande capacité de multiplication asexuée par bouturage (fragmentation) et une capacité exceptionnelle à exploiter la lame d'eau peu profonde près du rivage, alors qu'initialement ce sont des algues fixées. Leur densité voisine de celle de l'eau de mer, ainsi que leur forme de feuille, leur permettent d'être facilement remises en suspension par les vagues et de continuer à pousser libres en pleine eau, contrairement aux autres macroalgues plus denses qui sont traînées sur le fond et rapidement abimées.

 
  • Pourquoi le phosphate n'a-t-il pas le même effet que l'azote alors qu'il est nécessaire au métabolisme des algues?

Le phosphore est plus vite recyclé en mer que l'azote, et les ulves sont proportionnellement moins demandeuses en phosphore qu'en azote ; donc le stock naturel de P en eau côtière augmenté des apports terrigènes, en recyclage permanent en été, suffit aux besoins des algues.

 
  • Les algues vertes libèreraient-elles des substances nocives vis à vis d'autres organismes ?

A ma connaissance, non, du moins quand l'algue verte est bien vivante. Il a même été prouvé que des exsudats d'ulve pouvaient favoriser la survie en mer de bactéries de milieu dulçaquicole, comme les bactéries terrestres d'origine fécale. (cf. Bernard T., Cormier M., Dupray E.,Ghoul M., Minet J: Marine Macroalgae as a source of osmoprotection for Escherichia coli, in Microb Ecol, 1995, vol 30, pp 171.181 http://scilib.univ.kiev.ua/article.php?615334

 
  • On sait que les agriculteurs ont une grande responsabilité dans l'apparition des marées vertes, mais sont-ils vraiment les seuls ? Est-ce qu'il n'y aurait pas des industries qui auraient elles aussi une part de leur responsabilité ?

Toute source d'azote inorganique amenée dans une zone confinante de la bande côtière peut créer une marée verte. Les apports urbains de station d'épuration, sous forme de NH4 si le traitement n'a pas été poussé, sous forme de NO3 s'il y a eu oxydation du NH4, peuvent créer une marée verte : c'est la cause des marées vertes de certaines lagunes méditerranéennes (étangs palavasiens recevant les eaux usées de Montpellier), de quelques anses du Morbihan (près des rejets de Lorient ou de Vannes,...). Mais la très grande majorité des marées vertes sont créées par des apports de nitrate de rivières à bassin versant très agricole (Bretagne, fond du bassin d'Arcachon...). Le contrôle serré des rejets industriels
ponctuels (contrairement aux rejets agricoles diffus) a réduit à très peu de chose les rejets d'origine industrielle.

 
  • La réforme de 2002 interdisant le dépôt d'algues ramassées dans des carrières désaffectées a t-elle été mise en place? Si oui, cette réforme est t-elle vraiment efficace?

A ma connaissance, cette loi est appliquée; elle est donc efficace pour protéger ces sites terrestres et les nappes phréatiques de leur sous-sol. Elle ne résout par contre rien au problème des marées vertes !

 
  • Y a-t-il des expériences démontrant l'action du nitrate sur la prolifération des algues vertes, réalisables par des élèves de terminale dans des délais assez courts ?

Oui, il suffit de maintenir des ulves dans des béchers d'eau de mer initialement pauvre ( la prendre sur une côte rocheuse loin de toute rivière ou rejet urbain) avec différents enrichissements initiaux en nitrate et un petit enrichissement égal en phosphate, si possible sous éclairement continu pendant 12h/24.
En mesurant le poids humide égoutté des ulves tous les 4-5 jours pendant 1 mois, on devrait voir nettement l'effet des apports croissants de nitrate.
Pour replacer les ordres de grandeur, sachez que :

- en eau douce, donc au débouché des rivières, une concentration moyenne en Bretagne est de 30 mg/l NO3, c'est à dire 0.03/(14+3*16)=0.000484 mole/l de nitrate, soit 484 µmol/l.
la dilution de ces petites rivières dans l'eau de mer abaisse très vite (à quelques dizaines de mètres du rivage, dans la zone de croissance des ulves) la concentration d'un facteur 10 si le débit de la rivière est assez fort, mais d'un facteur 100 en étiage estival, ce qui fait que les marées vertes en suspension dans la zone de déferlement se retrouvent en moyenne dans une eau à 10 - 50 µmol/l.
la "preuve" biologique de cet ordre de grandeur se retrouve dans la constante de demi-saturation (Michaelis) de l'ulve mesurée pour l'absorption du nitrate, qui tourne entre 20 et 30 µmol/l. L'algue étant par définition "darwinienne" très adaptée à ce milieu, on voit bien que l'on est dans la même plage de valeur.

- en culture toutefois, si on ne dispose pas d'appareillage en flux continu (ou semi-continu) permettant de délivrer en permanence à l'aquarium de l'eau à environ 50-100 µmol/l de nitrate, on peut faire une culture en milieu clos, où l'on met au départ dans l'eau tout le nitrate nécessaire à la croissance de la masse d'algue initiale sur, disons, 1 mois ; il faut donc partir là avec une concentration initiale élevée de NO3, qui n'est pas gênante puisque le nitrate, contrairement à l'ammonium, n'est pas toxique à forte dose.
Sachant que la teneur maximale d'une ulve en azote est de l'ordre de 5 % de son poids sec, que son taux de croissance maximum est environ 0.1 /jour, calculez la quantité de nitrate nécessaire à la croissance de votre masse initiale d'ulve sur 1 mois !

 
  • Pourquoi n'arrive-t-on pas à stopper la prolifération des algues vertes sur nos côtes bretonnes ? La difficulté face à ce problème écologique est elle économique ou biologique ? Quelles sont les opérations concrètes organisées ? Le compostage tel qu'il est présenté paraissant être un bon moyen de combattre la prolifération, pourquoi n'est il pas mis en place ?

Nos études ont largement montré que c'est l'augmentation du nitrate dans les cours d'eau bretons (environ multiplié par 5 entre 1970 et 2000) qui a permis, dans les baies naturellement confinées, la prolifération excessive des ulves. En l'absence de possibilité de diminuer le temps de résidence des eaux dans ces baies, ou de dérouter les petits cours d'eau chargés de nitrate vers des zones côtières moins confinées, il ne reste comme possibilité que l'abaissement des concentrations de NO3 dans les rivières. C'est ce qui s'amorce lentement depuis les années 2000 (voir l'analyse de l'évolution du nitrate).
Le problème n'est donc pas de nature scientifique (on sait qu'il faudrait redescendre à moins de 10 mg/l de nitrate dans les rivières les plus sensibles), mais économique et politique (cela implique des coûts et un changement de pratiques pour l'agriculture). Le compostage est localement mis en oeuvre (CAT des Quatre-Vaux en Côtes d'Armor, voir le site ) mais là aussi, cette filière ne peut traiter avec une rentabilité positive la masse d'algues énorme produite par les marées.
Une société privée, Olmix, avait entrepris en 2006 une collecte mécanique d'ulves propres pour introduction dans des nanomatériaux composites ( voir le site ) et prévoyait même que, "Si l'intérêt pour l'amadéite continue de croître au rythme actuel, dans cinq ans, Olmix pourrait avoir consommé toutes les algues vertes de Bretagne (soit 300 000 tonnes annuelles) !". On en est loin, puisqu'Olmix semble avoir arrêté cette filière en raison de difficultés financières en 2008.

Bibliographie Ifremer :

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A consulter également :