Chaque été, de plus en plus de plages de lac sont obligées de fermer en raison de proliférations d'algues toxiques. Bien que le changement climatique soit souvent blâmé, de nouvelles recherches suggèrent une histoire plus complexe: le climat interagit avec les activités humaines comme l'agriculture et le ruissellement urbain, qui entourent des nutriments excessifs dans l'eau.
L'étude, publiée dans Actes de l'Académie nationale des sciencesfait la lumière sur les raisons pour lesquelles certains lacs sont plus vulnérables que d'autres et comment le climat et les impacts humains interagissent – offrir des indices sur les raisons pour lesquelles le problème empire.
Les chercheurs de la Michigan State University ont découvert des modèles clés liés au climat aux niveaux de la biomasse des algues et changent dans le temps pour les lacs d'eau douce. Ils ont utilisé de nouvelles méthodes pour créer et analyser des ensembles de données à long terme à partir des ressources gouvernementales à accès libre et à la télédétection par satellite. Cette recherche fournit des informations cruciales sur la façon dont le climat affecte les écosystèmes du lac.
L'équipe a étudié les niveaux de chlorophylle, une mesure de la biomasse des algues, dans les lacs des États-Unis depuis les 34 dernières années. On pense que le changement climatique intensifie les fleurs des algues du lac et augmente la probabilité de «décalages de régime» ou de changements soudains et durables dans la structure et la fonction d'un écosystème.
« Nos recherches démontrent que la relation entre le changement climatique et la biomasse des algues est plus complexe qu'on ne le comprend auparavant », a déclaré Patricia Soranno, professeur au MSU College of Natural Science et l'un des co-auteurs de cette étude.
« Bien que le changement climatique soit un moteur important, nous avons constaté que les impacts ne sont pas toujours progressifs ou prévisibles. Pour gérer et protéger efficacement les lacs, nous devons étudier ces effets dans de nombreux contextes locaux et régionaux différents. »
Traditionnellement, les chercheurs ont eu du mal à prédire les changements dans la biomasse des algues en utilisant les données d'échantillonnage du lac disponibles. Pour surmonter ce défi, l'équipe MSU, dirigée par Soranno et Patrick Hanly, écologiste quantitative du MSU College of Agriculture and Natural Resources, a développé une nouvelle approche.
Tirant parti de plus de 30 ans d'images satellites accessibles au public, les chercheurs ont utilisé l'apprentissage automatique pour créer un ensemble de données sans précédent de biomasse d'algues dans 24 452 lacs américains.
L'équipe a combiné cet ensemble de données avec Lagos-US, une grande plate-forme de recherche géospatiale qui décrit les caractéristiques du lac des États-Unis que Soranno et Kendra Spence Cheuvelil, doyen du Lyman Briggs College de MSU, et d'autres ont passé des années à se développer. Leur analyse est l'une des premières à documenter un lien causal entre le climat et les algues.
Ils ont constaté que le climat provoquait des changements dans la biomasse des algues dans environ un tiers des lacs testés (34%), mais de manière inattendue. Pour les lacs ayant des changements liés au climat, seulement 13% étaient sujets aux changements de régime, seulement 4% ont augmenté en productivité, tandis que 71% d'entre eux avaient des changements brusques, mais seulement temporaires.
Ce manque de changement général et soutenu peut sembler rassurant. Cependant, les changements brusques annuels de la biomasse détectés n'ont généralement pas été mesurés, laissant ces changements brusques sous-étudiés. Cela a conduit à des lacunes dans la compréhension des effets du climat sur la qualité de l'eau, comme la biomasse des algues. Heureusement, les méthodes utilisées dans cet article peuvent capturer ces fluctuations brusques que les approches traditionnelles pourraient manquer.
Cette approche à grande échelle a également révélé la variabilité des réponses des algues motivées par le climat qui dépendent des conditions environnementales et du niveau de perturbation humaine. Les lacs ayant des impacts humains faibles à modérés étaient plus susceptibles de répondre au climat, tandis que les lacs déjà sous des pressions humaines lourdes, comme l'augmentation de l'apport nutritionnel de l'agriculture, étaient moins susceptibles liés au climat.
« Nos résultats soulignent l'importance de considérer à la fois le climat et d'autres mesures des impacts humains lors de l'évaluation de la santé des lacs, en particulier au fil des décennies », a déclaré le Lyman Briggs College.
« Cette recherche fournit une base cruciale pour développer des stratégies efficaces pour atténuer les impacts de ces facteurs de stress et protéger les précieuses ressources que les lacs fournissent. »
