La perte de glace des lacs a de vastes conséquences environnementales et sociétales

Entreprise par des scientifiques basés aux États-Unis, au Canada et en Suède, cette analyse représente un appel à l’action majeur pour la recherche sur l’écologie des eaux douces en hiver. Il est publié dans Science.

Le monde compte des millions de lacs d’eau douce, dont la plupart gèlent en hiver. L’examen rigoureux de l’équipe indique un changement massif dans la durée de la glace des lacs au cours des 25 dernières années, la fonte commençant au moins un mois plus tôt que lors des siècles précédents.

« La durée moyenne des conditions de gel a diminué de 31 jours au cours des 165 dernières années et des milliers de lacs qui gelaient historiquement chaque hiver connaissent désormais des années sans glace », explique Hampton. « Cela a des implications majeures pour les communautés du monde entier qui dépendent de ces lacs pour l’eau potable, les loisirs, la pêche et le transport par route de glace, ainsi que pour leur identité spirituelle et culturelle. »

Directeur adjoint de la division Sciences et ingénierie de la biosphère de Carnegie Science, Hampton est un écologiste d’eau douce avec 18 ans d’expérience dans l’étude du plancton microscopique du lac Baïkal en Sibérie. Au cours de la dernière décennie, elle a élargi la portée de son travail pour s’attaquer aux tendances mondiales en matière de glace de lac dans un monde en réchauffement.

L’analyse de l’équipe décompose les dommages écologiques causés par la perte de glace, allant de la santé des lacs individuels à l’équilibre délicat des cycles dynamiques qui composent le système terrestre.

Les chercheurs font valoir que l’étude des lacs en hiver – traditionnellement évités en raison de défis logistiques et de problèmes de sécurité – doit être entreprise par les écologistes du monde entier afin de véritablement comprendre les risques étendus posés par la fonte des glaces. Leur article identifie plusieurs domaines clés nécessitant des études supplémentaires qui ont des implications majeures pour la santé humaine et environnementale.

Selon Hampton et ses collaborateurs, une durée de glace plus courte et des températures plus chaudes affectent la biogéochimie et le métabolisme microbien des lacs et les exposent à un plus grand risque de dégradation de la qualité de l’eau. Par exemple, des proliférations toxiques de cyanobactéries peuvent se former dans des eaux plus chaudes, mettant ainsi en danger les poissons et les humains. Pour compliquer davantage la situation, les conditions de faible teneur en oxygène causées par ces efflorescences peuvent libérer des métaux séquestrés dans les sédiments du fond des lacs, ce qui pose des problèmes supplémentaires en matière de qualité de l’eau.

Les changements dans la durée des glaces ont également des implications sur la biodiversité des écosystèmes lacustres, indiquent les chercheurs. Par exemple, les changements de température peuvent permettre à des espèces envahissantes adaptées aux eaux plus chaudes de prospérer tandis que les poissons d’eau froide et d’autres organismes sont affectés négativement.

Les chercheurs soulignent l’importance de poursuivre les recherches sur la manière dont la perte de glace des lacs affecte le cycle mondial du carbone. Les preuves indiquent que la couverture de glace permet aux lacs de séquestrer le carbone de l’atmosphère et que le réchauffement de l’eau libère davantage de méthane, d’oxyde nitreux et d’autres gaz à effet de serre.

De plus, la perte de glace entraîne à la fois une évaporation accrue de l’eau du lac – ce qui, avec le temps, pourrait réduire l’accès de la communauté environnante à l’eau douce – et expose potentiellement les personnes vivant à proximité à des chutes de neige plus intenses et à une plus grande érosion. Des recherches supplémentaires sont nécessaires pour comprendre les nombreuses façons dont les lacs contribuent au cycle de l’eau dans un monde qui se réchauffe.

« Il est tout à fait clair que de nombreux lacs gèlent plus tard, fondent plus tôt, ou les deux », affirme Hampton. « Plus d’un milliard de personnes vivent près de lacs qui gèlent, et ces changements affectent désormais l’utilisation des lacs par les populations. En analysant ce que nous savons sur la façon dont ces changements affectent les écosystèmes lacustres et les communautés humaines, nous avons identifié des sujets clés qui doivent être étudiés plus en détail. Ce n’est qu’en comprenant l’ampleur et la complexité de ces risques que nous pouvons élaborer des stratégies pour les atténuer.

Bien que des scientifiques comme Hampton étudient l’écologie de l’hémisphère Nord et des lacs de haute altitude depuis des décennies, la recherche sur les lacs hivernaux est un domaine émergent. Hampton et d’autres collègues sont à l’avant-garde de l’avancement de protocoles de recherche sûrs dans des conditions glaciales. Plus tôt cette année, elle et ses collaborateurs ont organisé une « école d’hiver » à Trout Lake, dans le Wisconsin, où des chercheurs en début de carrière ont été formés à la manière de prélever en toute sécurité des échantillons dans des plans d’eau recouverts de glace.

« Pour l’avenir, nous devons investir dans une compréhension plus approfondie du rôle crucial que joue la glace des lacs dans la santé de notre planète et dans les communautés qui dépendent de ces plans d’eau », conclut Hampton.

Le Science Les co-auteurs de l’article incluent Ryan McClure de Carnegie Science, ainsi que Stephen Powers de l’Université Baylor, Hilary Dugan de l’Université du Wisconsin, Lesley Knoll de l’Université de Miami de l’Ohio, Bailey McMeans de l’Université de Toronto, Michael Meyer de l’US Geological Survey, Catherine O’Reilly de l’Université d’État de l’Illinois, Ted Ozersky de l’Université du Minnesota, Sapna Sharma de l’Université York, David Barrett de l’Université de Calgary, Sudeep Chandra de l’Université du Nevada, Joachim Jansen et Gesa Weyhenmeyer de l’Université d’Uppsala, Milla Rautio de l’Université du Québec et Xiao Yang de la Southern Methodist University.