Une nouvelle recherche menée par l’Université du Nevada, Joanna Blaszczak, professeure agrégée à Reno, montre que l’hypoxie dans les rivières et les ruisseaux est généralement beaucoup plus répandue dans le monde qu’on ne le pensait auparavant. L’hypoxie est un niveau bas ou réduit d’oxygène dans les eaux de surface qui peut être préjudiciable aux espèces aquatiques et, dans certains cas, peut augmenter la production de gaz à effet de serre nocifs des rivières.

L’investigationRécemment publié dans la revue Limnology and Oceanography Letters, il compile plus de 118 millions de lectures d’oxygène dissous et de température prises à partir de plus de 125 000 emplacements fluviaux sur six continents et 93 pays couvrant plus de 100 ans, de 1900 à 2018. L’hypoxie, définie dans ce comme des concentrations d’oxygène dissous inférieures à 2 milligrammes par litre, a été détectée dans les rivières et les ruisseaux de 53 pays, 12,6 % de tous les sites présentant au moins une mesure hypoxique.

« L’hypoxie dans les eaux côtières et les lacs est largement reconnue comme un problème environnemental dommageable, mais nous manquons d’une compréhension comparable de l’hypoxie dans les rivières », a déclaré Blaszczak, du Collège universitaire d’agriculture, de biotechnologie et des ressources naturelles. . «Bien que 12,6% ne semblent pas être un pourcentage élevé, les cas d’hypoxie dans les rivières et les ruisseaux étaient auparavant généralement considérés comme extrêmement rares. Le fait d’avoir montré la présence d’hypoxie dans un emplacement fluvial sur huit avec des données change définitivement la donne en termes de réflexion et d’attention au problème de l’hypoxie dans les rivières et les ruisseaux. »

Blaszczak affirme que les progrès de la mesure de l’hypoxie au cours des 15 dernières années à l’aide de la technologie de capteur d’oxygène dissous déployable sur le terrain qui permet une surveillance constante, par exemple toutes les heures, ont donné aux chercheurs les outils nécessaires pour mieux surveiller la présence d’hypoxie. Auparavant, les lectures étaient effectuées manuellement avec une sonde portative ou en prélevant des échantillons d’eau principalement pendant la journée, lorsque les niveaux d’oxygène sont naturellement plus élevés en raison de la photosynthèse qui se produit pendant la journée.

« La photosynthèse des algues produit de l’oxygène qui est libéré dans la colonne d’eau », explique Blaszczak. « Ainsi, vous n’obtenez pas une image fidèle de l’occurrence de l’hypoxie si vous ne mesurez que pendant la journée. Les conditions hypoxiques sont beaucoup plus susceptibles de se développer tôt le matin, après un manque de photosynthèse pendant la nuit. La nouvelle technologie nous permet de capturer ces données.

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En fait, la recherche a montré une différence spectaculaire dans les résultats entre l’utilisation des méthodes plus anciennes et la technologie la plus récente, en raison des heures de la journée où les mesures sont prises.

« Nous avons constaté que si nous échantillonnions juste pendant la journée tous les jours entre 8 h et 17 h, cela détecterait moins que le nombre d’emplacements de rivière où nous voyons l’hypoxie d’environ 25 % », a-t-il déclaré.

Blaszczak dit qu’une grande partie des données de l’étude sont plus récentes et ont été prises avec la technologie la plus récente.

« Il n’y avait pas beaucoup de tests en cours, surtout avant les années 1950 », a-t-il déclaré. « Même jusqu’en 2005 environ, les données à l’échelle mondiale sont assez rares. »

La recherche montre des influences naturelles et humaines.

Sans surprise, les données ont montré que l’hypoxie dans les rivières était plus présente dans les eaux plus calmes, plus chaudes, plus petites et à faible gradient, où l’oxygène ne « fait pas monter » l’eau en raison de la turbulence. Blaszczak dit que la recherche a révélé que ces conditions se produisent plus fréquemment dans les rivières qui drainent les zones humides naturelles, ainsi que dans les rivières qui drainent certaines zones urbaines, où les actions humaines ont créé des conditions hypoxiques.

«En tant que gestionnaires de l’eau, nous influençons souvent ces conditions, en extrayant l’eau, en construisant des barrages et en augmentant la quantité de matière organique déversée dans les rivières, par exemple», dit-il. « Nous pouvons établir ces conditions de très faible débit. Les rivières entourées de zones humides et de zones urbaines avaient approximativement la même probabilité d’occurrence d’hypoxie. Cela montre que même si cela peut se produire naturellement, nous pouvons également créer ces conditions qui conduisent à l’hypoxie. »

Blaszczak dit que l’hypoxie n’est souvent pas reconnue avant qu’il ne soit trop tard.

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« Vous verrez un rapport dans les médias sur la mort d’un poisson causée par l’hypoxie, de très faibles débits de barrages, un rejet de quelque chose dans une rivière ou autre chose que nous pouvons contrôler », dit-elle. « Si nous pouvons placer plus de capteurs pour surveiller les conditions, nous pouvons obtenir des signaux d’alerte précoce et prendre des mesures pour résoudre le problème, comme modifier le débit d’une manière ou d’une autre. »

Blaszczak dit que la nouvelle technologie de capteur qui fournit une surveillance constante est également importante car la durée des conditions hypoxiques affecte les dommages qu’elle pourrait induire.

Photo de Joanna Blaszczak.

« Les poissons ont, dans certains cas, des stratégies d’évitement. Donc, si ce n’est que pour quelques heures, ils peuvent essayer de se débrouiller seuls, par exemple en restant plus près de la surface », dit-elle. « Mais si c’est plus étendu, alors ils ont plus de mal. Et, il y a d’autres facteurs. La taille de l’organisme peut influencer sa capacité à survivre, et certains organismes ne sont pas aussi mobiles, ils ne peuvent donc pas s’adapter pour survivre à un événement hypoxique plus long. »

En plus des dommages que l’hypoxie peut causer à la vie aquatique, elle peut également stimuler la production de méthane et de protoxyde d’azote, des gaz à effet de serre.

« Il n’y a tout simplement rien de bon dans l’hypoxie des rivières ou d’autres plans d’eau », déclare Blaszczak. « Nous ne pouvons pas l’éliminer complètement, mais nous pouvons certainement mieux le surveiller et prendre des mesures pour le prévenir, plutôt que de l’encourager. »

Adopter une vision globale

Sur une note plus positive, Blaszczak dit qu’en examinant les données de 1950 à 2018, la recherche a montré qu’à l’échelle mondiale, il ne semble pas y avoir d’augmentation générale des conditions hypoxiques dans les rivières. Cependant, à certains endroits, il y a des augmentations. Et, à certains endroits, la présence est extrême, dit-elle. Les chercheurs ont créé une carte du monde qui est présentée dans l’article de recherche, qui code par couleur le nombre de cas d’hypoxie qu’ils ont trouvés par région, le bleu étant les cas rares et le rouge étant la présence la plus élevée d’hypoxie.

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« Vous verrez que la Floride est complètement rouge, hors des charts », a déclaré Blaszczak.

Une grande partie des États-Unis est dans la gamme jaune ou moyenne. Blaszczak dit qu’il y a beaucoup plus de données disponibles pour les États-Unis en général que pour d’autres pays. Elle et une équipe de chercheurs ont compilé les données du travail soutenu par le gouvernement et d’autres données publiées pour créer l’ensemble de données qui couvre tous les continents sauf l’Antarctique, mais qui est dominé par les données d’Amérique du Nord. Chaque emplacement devait avoir une coordonnée géographique, au moins une mesure d’oxygène dissous, la température de l’eau correspondante et un horodatage. Blaszczak a ensuite analysé les données, dans le cadre de ses recherches pour le Département des ressources naturelles et des sciences de l’environnement de son université et poste d’expérimentation.

Il s’est lancé dans la direction de l’étude après avoir participé à un atelier en septembre 2018 organisé en Suisse et organisé par Jim Heffernan et Tom Battin de l’Université Duke. L’atelier visait à faire progresser la compréhension globale de la dynamique de l’hypoxie dans les rivières et les ruisseaux et était soutenu par le Fonds national suisse de la recherche scientifique et la US National Science Foundation.

À l’avenir, Blaszczak affirme qu’une surveillance accrue avec une technologie plus récente est essentielle pour atténuer les effets délétères de l’hypoxie dans les rivières.

«Nous devons développer davantage notre capacité à identifier quand et où les rivières sont vulnérables au développement de conditions hypoxiques, afin de pouvoir guider la gestion des rivières face aux changements climatiques et d’utilisation des terres en cours. Il est essentiel de soutenir la surveillance continue et d’étendre la surveillance aux régions où les données sont rares », a-t-il déclaré.

Blaszczak remercie les chercheurs et les gouvernements qui ont fourni les données utilisées dans l’étude et les co-auteurs de l’étude, notamment Lauren E. Koenig, Francine H. Mejia, Lluís Gómez-Gener, Christopher L. Dutton, Alice M. Carter, Nancy B. Grimm, Judson W. Harvey, Ashley M. Helton et Matthew J. Cohen.