- L'histoire
- Limnologie ancienne
- Limnologie moderne
- Limnologie contemporaine
- Champ d'étude
- Branches
- Limnologie des eaux stagnantes
- Limnologie des eaux courantes
- Limnologie des eaux souterraines
- Limnologie des lacs salins
- Recherche récente
- Enquêtes dans les lacs tropicaux
- Enquêtes dans des réservoirs artificiels ou des barrages
- Recherche en paléolimnologie
- Références
La limnologie est la science qui étudie les plans d'eau intérieurs en tant qu'écosystèmes interdépendants avec les écosystèmes terrestres et l'atmosphère. Décrire et analyser les facteurs physiques, chimiques et biologiques des eaux intérieures pour expliquer leur composition, leur structure, leur énergie et leurs organismes vivants.
Le terme «limnologie» vient des mots limne (divinité associée à l'eau) et logos (traité ou étude). Il a d'abord été employé par François Alphonse Forel, un scientifique suisse considéré comme le père de cette discipline pour ses grandes contributions au 19e siècle.
Limnologie, l'étude des eaux intérieures. Source: www.flickr.com
La limnologie a évolué remarquablement tout au long de son histoire; dans un premier temps, il ne comprenait que l'étude des lacs, considérés comme des superorganismes, sans interconnexion avec l'environnement. Actuellement, l'étude des eaux continentales considère les interactions avec l'environnement et leur importance dans les cycles de la matière et de l'énergie.
L'histoire
Limnologie ancienne
Les premières contributions à la connaissance des lacs apparaissent dans l'Europe ancienne, avec des observations isolées, sans interconnexions entre eux.
Entre 1632 et 1723, A. van Leewenhoek fit les premières descriptions de microorganismes aquatiques, grâce à l'apparition du microscope, qui signifiait une avancée importante dans la connaissance de la vie aquatique.
En 1786, la première classification des organismes microscopiques aquatiques a été publiée, réalisée par le biologiste danois Otto Friedrich Müller, appelée Animacula Infusoria Fluviatilia et Marina.
Avec l'apparition des premières stations biologiques, les connaissances en limnobiologie ont atteint leur plénitude. En 1888, la première station expérimentale a été fondée dans les forêts de Bohême de la République tchèque. Par la suite, le nombre de stations biologiques en Europe et aux États-Unis s'est rapidement multiplié.
Les scientifiques de l'époque ont grandement contribué à la connaissance de la vie dans les plans d'eau douce. Les études en taxonomie, mécanismes d'alimentation, distribution, migrations, entre autres, se démarquent.
Limnologie moderne
La limnologie moderne est apparue à la fin du XIXe siècle, avec la découverte de la communauté planctonique d'eau douce par PE Müller en 1870.
En 1882, Ruttner établit que la limnologie inclut les interactions écologiques, au-delà de l'étude descriptive des associations biotiques qui se produisent dans le plan d'eau.
En 1887, SA Forbes a publié un essai intitulé The Lake as a Microcosm, dans lequel il analysait le lac comme un système en équilibre dynamique de matière et d'énergie avec des organismes vivants.
En 1892, FA Forel publie les résultats de ses recherches sur le lac Léman (Suisse), axées sur la géologie, la caractérisation physico-chimique et la description des organismes vivants dans le lac.
En 1917, Cole comprend un deuxième objectif à la limnologie; l'étude des cycles de la matière, avec un accent particulier sur les cycles biogéochimiques.
En 1935, Welch définissait la limnologie comme l'étude de la productivité biologique des eaux intérieures. Cette définition inclut pour la première fois en limnologie l'accent mis sur la productivité et l'étude des systèmes lotiques (rivières et ruisseaux), ainsi que des systèmes lentiques (lacs).
En 1975, Hutchinson et Golterman caractérisent la limnologie comme une science interdisciplinaire qui dépend de la géologie, de la météorologie, de la physique, de la chimie et de la biologie.
En 1986, Lehman a décrit deux domaines d'études liés à la limnologie. Un premier domaine s'est concentré sur les propriétés physico-chimiques (thermodynamiques) des plans d'eau. Un deuxième domaine qui étudie les processus biologiques au niveau de la population et de la communauté, contrôlés par la sélection naturelle.
Au cours des années 1990, face à la demande croissante en eau et à la menace globale de sa réduction en quantité et en qualité, une vision appliquée de la limnologie a émergé, centrée sur la gestion de l'environnement.
Limnologie contemporaine
La limnologie du XXIe siècle maintient la vision de l'importance de la connaissance des systèmes lentique et lotique pour favoriser une gestion environnementale de l'eau qui permette à l'humanité de profiter de la ressource en eau et de ses bénéfices sociaux, économiques et naturels.
Champ d'étude
La limnologie est considérée comme une branche de l'écologie qui se concentre sur les écosystèmes aquatiques intérieurs, y compris les lacs, les étangs, les eaux souterraines, les étangs, les ruisseaux et les rivières.
Il étudie à la fois les flux de matière et d'énergie, ainsi que la composition, la structure et la dynamique des organismes vivants présents dans les eaux continentales au niveau des individus, des espèces, des populations et des communautés.
Comprendre tous les processus et mécanismes qui composent la biodiversité et les réponses physico-chimiques des milieux aquatiques continentaux nécessite l'intégration de multiples disciplines scientifiques, telles que la chimie, la physique, la biologie, la climatologie, l'hydrologie, la géologie, entre autres.
La limnologie intègre également les processus des eaux continentales avec les écosystèmes terrestres. Il considère les effets du drainage de l'eau et l'apport de matière et d'énergie des bassins. De même, il prend en compte les échanges qui se produisent entre les plans d'eau et l'atmosphère.
L'étude des eaux intérieures implique également l'identification des menaces environnementales et la description de leurs effets sur l'écosystème. De même, cela implique la recherche de solutions, telles que l'atténuation du changement climatique, le contrôle des espèces exotiques et la restauration des écosystèmes.
Branches
Les branches de la limnologie naissent selon le type de masse d'eau continentale étudiée.
Limnologie des eaux stagnantes
Cette branche de la limnologie étudie les écosystèmes lentiques, mieux connus sous le nom de lacs. Les eaux de surface naturelles et les réservoirs artificiels, les étangs ou les barrages sont inclus.
Lac Tanganyika, Zambie. Source: Worldtraveller, via Wikimedia Commons
Limnologie des eaux courantes
La limnologie des eaux courantes étudie les écosystèmes lotiques, tels que les rivières ou les ruisseaux, caractérisés par un écoulement d'eau principalement horizontal et unidirectionnel.
Fleuve Amazone. Source: Peter Angritt, de Wikimedia Commons
Limnologie des eaux souterraines
Cette branche étudie les processus qui se produisent dans les réservoirs d'eau souterrains. La recherche sur les processus biogéochimiques qui façonnent les caractéristiques chimiques des eaux souterraines est incluse.
Mesure des eaux souterraines. Source: www.pixabay.com
Limnologie des lacs salins
Cette branche étudie les lacs salins, qui constituent 45% des lacs intérieurs du monde. Ses recherches portent sur les caractéristiques particulières de ces écosystèmes, y compris leurs descriptions chimiques, physiques et biologiques.
Great Salt Lake, États-Unis. Source: Utilisateur Draxfelton sur en.wikipedia, de Wikimedia Commons.
Recherche récente
Enquêtes dans les lacs tropicaux
La plupart des recherches en milieu lentique ont été menées dans des lacs des régions tempérées du nord. Cependant, la dynamique biogéochimique des grands lacs tropicaux est différente de celle enregistrée pour les lacs tempérés.
Li et al.Publié en 2018 un article sur la géochimie des sédiments et la contribution au cycle du carbone et des nutriments dans un lac tropical situé au Malawi (Afrique de l'Est).
Les résultats indiquent une contribution significative des sédiments sur les bilans biogéochimiques du lac. De plus, ils montrent que les taux de sédimentation ont considérablement augmenté au cours des dix dernières années.
Enquêtes dans des réservoirs artificiels ou des barrages
Le nombre d'étangs artificiels et de barrages a augmenté rapidement ces dernières années.
Même si une bonne compréhension des lacs naturels peut aider à comprendre les écosystèmes artificiels, ils peuvent présenter de multiples caractéristiques qui les différencient des écosystèmes naturels. Pour cette raison, la recherche dans les environnements artificiels est aujourd'hui d'une grande importance.
Znachor et al. (2018) ont analysé les données de 36 variables environnementales prélevées sur 32 ans dans un petit réservoir en République tchèque. L'objectif de la recherche était de détecter les tendances des caractéristiques climatiques et biogéochimiques.
Presque toutes les variables environnementales ont montré des tendances variables au fil du temps. Des inversions de tendance ont également été identifiées. Par exemple, le carbone organique dissous a eu tendance à croître de manière linéaire et continue.
Cette étude a également montré un changement de tendance à la fin des années 80 et au cours des années 90. Les auteurs interprètent ce changement comme une réponse à certains changements socio-économiques survenus dans la région.
Un autre résultat important de cette étude est un changement des conditions hydrauliques du barrage intervenu en 1999. Cela s'est produit après l'augmentation du volume de rétention du barrage, suite à une décision administrative prise après une période de fortes pluies.
Cet exemple montre comment la recherche en limnologie peut nous montrer les effets des facteurs socio-économiques et des décisions politiques sur le fonctionnement des écosystèmes artificiels. À leur tour, ceux-ci peuvent nous aider à comprendre les effets sur les écosystèmes naturels.
Recherche en paléolimnologie
La paléolimnologie est l'étude des sédiments déposés dans les lacs dans le but de reconstituer l'histoire naturelle ou l'évolution des variables environnementales d'un lac ou de ses environs dans le passé. Pour cela, différentes méthodologies sont utilisées, comme l'analyse des microfossiles de diatomées, du pollen ou des ostracodes.
Novaes Nascimento et ses collaborateurs ont publié un article en 2018 sur une enquête paléobiologique dans les Andes péruviennes qui reconstitue l'histoire du lac Miski, un petit refuge d'eau salée situé à 3750 mètres d'altitude.
Les résultats de la stratigraphie carbonatée et de la communauté de diatomées fossiles ont montré une diminution du niveau du lac pendant l'Holocène moyen, mais il ne s'est jamais complètement asséché.
L'histoire montre que le lac Miski fait partie du paysage depuis 12 700 ans, alors même que de nombreux lacs andins peu profonds se sont asséchés.
Références
- Banderas, AG et González, R. (1996). Limnologie, une révision du concept. Ingénierie hydraulique au Mexique, XI (1): 77-84.
- Basavarajappa, SH, Raju, NS et Hosmani, SP (2014) Limnology: A Critical Review. Environnement mondial actuel, 9 (3), 741-759.
- Li, J., Brown, ET, Crowe, SA et Katsev, S. (2018). Géochimie des sédiments et contributions au cycle du carbone et des nutriments dans un lac tropical méromictique profond: Lac Malawi (Afrique de l'Est). Journal of Great Lakes Research 44 (6): 1221-1234
- Novaes Nascimento, M., Laurenzi, AG, Valence, BG, Van, R. et Bush, M. (2018). Une histoire de 12 700 ans de changement paléolimnologique d'un microrefugium andin. L'Holocène.
- Gallois, PS (1952). Limnologie. McGraw Hill. Londres 538.
- Znachor, P, Nedoma, J, Hejzlar J, Seďa J, Kopáček J, Boukal D et Mrkvička T. (2018). De multiples tendances à long terme et inversions de tendance dominent les conditions environnementales dans un réservoir d'eau douce artificiel. Science de l'environnement total 624: 24-33.