Déterminisme de I'eutrophisation de la retenue de Grangent (Loire) : Etude des apports en nutriments, de la dynamique des populations phytoplanctoniques et des relations phyto-zooplancton en 1990-1991

Abstract

Dans le cadre d'une approche pluridisciplinaire de l'eutrophisation de la retenue de Grangent (Loire), nous avons étudié, en 1990-91 : - les cycles biogéochimiques de divers éléments chimiques et notamment du phosphore et de l'azote ; - la physico-chimie de la colonne d'eau ; - la dynamique des populations phyto et zooplanctoniques ; - le couplage développement de Microcystis aeruginosa (M.a.) I rapport massique N/P. Les apports externes en azote ont trois sources diffuses : le lessivage des sols couverts de végétation, les épandages d'engrais et les rejets urbains. Les apports en orthophos¬ phates ont eux, une origine ponctuelle et urbaine. L'évolution du rapport N/P confirme cette origine : il prend des valeurs très faibles (2,5-5) en fin de période d'étiage en été. Les flux d'entrée de phosphore ont été estimés à 159 1 par an (99 1 pour la Loire, 38 pour l'Ondaine et 22 pour le Lizeron et la Semène, affluents arrivant directement dans la retenue). Le flux de sortie est de 86 1 par an. Le stockage interne est donc de 73 1 pour 1990. S'agissant du sédiment, le rapport N/P mesuré sur le matériel particulaire oscille autour de 2,3 (faible). La matière organique (MO) produite dans la retenue ne constitue qu'une part minoritaire du flux de sédimentation, le phosphore est associé à des complexes minéraux. Le rôle du sédiment dans l'enrichissement de la colonne d'eau est faible lorsque l'hy¬ polimnion est oxygéné. Dans les eaux surnageantes du sédiment, le phosphore est sous forme organique. Dans les eaux interstitielles, le P-P04 est assez abondant. C'est une source potentielle de P biodisponible en cas d'anoxie. Mais de ce fait, cela ne constitue pas le facteur déterminant des blooms cyanobactériens, l'anoxie ne survenant qu'après leur développement. Toute tentative de restauration de la retenue par oxygé¬ nation de l'hypolimnion et/ou l'épandage de composés accepteurs d'électrons sur le sédiment, parait donc illusoire. A la confluence de l'Ondaine on note une forte teneur en métaux lourds dans les sé¬ diments, directement apportés par la rivière. Dans la partie amont de la retenue, la colonne d'eau est très stratifiée en été. En juillet, la forte minéralisation des eaux en profondeur témoigne de la dégradation de la MO sédimentée. Le développement des fleurs d'eau phytoplanctoniques, constituant la manifestation la plus évidente de l'eutrophisation, dépend directement des apports externes en phosphore et en azote. Toutefois, l'apparition des blooms de M.a. résulte de la chute du rapport massique N/P en dessous du seuil exigé par les algues (soit 7). Lorsqu'il atteint des valeurs inférieures à 5, les algues périclitent et laissent la place aux cyanobactéries qui acceptent un N/P faible. Cependant dès que ce rapport réaugmente en automne, les algues réapparaissent et M.a. régresse sans doute à cause du brassage des eaux et de ses médiocres qualités de compétiteur. Lorsque M.a. se développe, le contenu énergétique de la biomasse zooplanctonique chute de façon importante. La plupart des animaux refuse cette cyanobactérie dans leur nourriture. Ils survivent alors en consommant les réserves accumulées tant que le phy¬ toplancton était composé d'algues, pour compenser le jeûne partiel. Ceci conduit à un dysfontionnement de l'ensemble du réseau trophique et même à la disparition de cer¬ taines populations dont le maintien est lié à la constitution de réserves importantes, avant une époque précise (p. ex. pour se reproduire).