Comment l'eau modifie-t-elle la dynamique de la vie végétale? C'est une énigme abordée par Kaj Sand-Jensen et ses collègues dans une revue "Lacs peu profonds dominés par les plantes - variabilité environnementale extrême, cycle du carbone et défis écologiques des espècesIls constatent que, malgré de nombreuses études sur la répartition des plantes, les travaux portant sur la dynamique physico-chimique et les défis biologiques ont été beaucoup moins nombreux.
Un exemple serait le cycle quotidien de la photosynthèse. Pendant la journée, la vie végétale produit de l'oxygène en abondance, mais à la tombée de la nuit, le cycle tourne. Au fur et à mesure que les plantes respirent, l'oxygène du lac est utilisé, ce qui réduit la disponibilité pour d'autres espèces. Comment les algues et les plantes font-elles face à ces changements ?
Il n'y a pas que la variabilité au cours de la journée. Vous avez également une variabilité dans l'espace, avec des conditions différentes à différentes profondeurs, comme l'a expliqué le professeur Sand-Jensen : « Nous avons poussé l'étude un peu plus loin en suivant/examinant la stratification et le mélange récurrents ainsi que la précipitation et la dissolution du carbonate de calcium, et ces Ces aspects sont également importants pour les physiciens et les chimistes aquatiques.
"Les températures, l'oxygène et le pH très variables avec le temps et la profondeur sont extrêmement importants pour les petits animaux et les poissons et, par conséquent, pour un très large groupe d'écologistes animaliers ainsi que d'entomologistes et de pêcheurs amateurs."
Le cycle quotidien de la photosynthèse provoque des modifications chimiques importantes. Près du sommet, à la lumière du soleil, la sortie d'oxygène provoque la création de carbonates, de chaux, à partir du dioxyde de carbone présent dans l'eau. Cette réaction emprisonne le dioxyde de carbone que les plantes utiliseraient autrement. La chaux coule, tirant le carbone qu'elle contient vers le bas. Si c'était la fin de l'histoire, Sand-Jensen dit que la photosynthèse s'arrêterait en quelques jours. Cependant, plus profondément dans le lac, un processus différent se produit.
A l'ombre, il n'y a pas de photosynthèse, seulement de la respiration. Dans ce processus, du dioxyde de carbone est libéré lors de la décomposition de la matière organique. Le dioxyde de carbone rend l'eau plus acide. Cela lui permet d'attaquer la chaux qui tombe, libérant le dioxyde de carbone dans l'eau. La chute de l'eau de refroidissement la nuit fait tourner la circulation du lac, repousser l'eau riche en dioxyde de carbone rafraîchie vers le haut du lac.
Un lac est un écosystème complexe, mais une grande partie est aussi un écosystème caché. Qu'est-ce qui a poussé le professeur Sand-Jensen à regarder sous la surface ? «En tant qu'écolier, j'ai vu le déclin de la zostère marine dans le fjord près de chez moi et j'allais nager et pêcher. Mon projet d'étudiant était d'examiner pourquoi certaines plantes terrestres poussent ici et pas là, en m'intéressant particulièrement aux carex. Cependant, je n'ai pas pu trouver de superviseur ayant le bagage expérimental et écologique suffisant sur les carex. Par conséquent, j'ai décidé de faire mon mémoire de maîtrise portant sur : La dynamique de croissance de la zostère marine et les étapes critiques de son cycle de vie. Cependant, étant immédiatement embauché comme professeur adjoint à l'institut des eaux douces de l'Université de Copenhague, je suis passé des plantes marines à l'étude des plantes d'eau douce dans les lacs et les cours d'eau. Parallèlement, j'ai étudié de temps en temps les macroalgues marines et les herbiers marins et plus récemment même les plantes terrestres. Actuellement, je suis co-auteur d'un livre sur "la biologie et l'identification des plantes d'eau douce du nord de l'Europe".
L'une des lignes qui m'a frappé du résumé était Les petits lacs dominés par les plantes fonctionnent comme des laboratoires de terrain naturels…. Il met en lumière l'un des attraits des petits lacs pour l'étude, mais aussi une question. Qu'est-ce qui fait un lac petit? Le professeur Sand-Jensen a déclaré: «Les petits lacs sont généralement peu profonds et les plantes submergées peuvent couvrir la majeure partie du fond du lac et, par conséquent, dicter les processus dans l'ensemble des écosystèmes du lac. Étant également physiologiste des plantes, il est fascinant d'apporter les résultats d'expériences contrôlées en laboratoire à "un test réel dans l'environnement vraiment pertinent - le lac - dans lequel les conditions environnementales varient naturellement contrôlées par le jour et la nuit, le ciel ensoleillé ou couvert, le vent et l'existence et les processus des plantes. Quelqu'un a-t-il pensé à l'avance que les conditions critiques d'oxygène peuvent se produire pendant la journée lorsque la production d'oxygène par photosynthèse est rapide ? Et bien non."
Le professeur Sand-Jensen a déclaré que ces changements dynamiques sont importants. Ils surviennent parce que même les petits lacs ne sont pas homogènes. "C'est le cas parce que l'appauvrissement en oxygène se développe par la respiration dans les eaux de fond sombres sous la canopée de surface alors que le mélange vertical est arrêté par le chauffage de surface formant une eau de surface légère flottant sur les eaux de fond très denses. La nuit, le refroidissement de surface induit un mélange vertical apportant un nouvel oxygène aux eaux du fond et aux parties basales des plantes pour la respiration.
"La dynamique physique et chimique m'a beaucoup surpris dans les petits lacs (et nous pouvons trouver les mêmes conditions dans les plates-bandes peu profondes des grands lacs). Eh bien, nous ne le savions pas parce que nous ne l'avions pas cherché plus tôt. Et le développement de capteurs fonctionnant en continu a ouvert ce monde. Avant, nous devions faire - jour et nuit - un échantillonnage ponctuel. »
Les défis sont maintenant de trouver comment l'eau se déplace horizontalement et verticalement à travers les lacs. Il y a aussi l'interaction avec la vie animale à cartographier. Le professeur Sands-Jensen a déclaré : « Nous aimerions suivre en ligne le mouvement vertical et horizontal des poissons et des petits animaux ainsi que les changements dramatiques des conditions environnementales. Se déplacent-ils en fonction des changements des conditions environnementales ? Ou restent-ils en place et tolèrent-ils, par exemple, des températures de surface élevées ou l'anoxie dans les eaux du fond pendant de nombreuses heures ? » Il identifie également les capteurs automatiques de phosphore et de calcium comme un développement nécessaire. Celles-ci ajouteraient aux informations dont disposent déjà les écologistes sur l'oxygène et le pH.
Avec des capteurs comme ceux-ci, Sand-Jensen pourrait enquêter sur l'une des énigmes environnementales qui l'intéressent. "Je voudrais tester si les plantes nettoient l'environnement pour elles-mêmes en précipitant du carbonate de calcium et en co-précipitant du phosphate lié au carbonate de calcium."
L'ajout d'eau dans l'environnement ne fait pas que rendre la vie plus humide. Cela le rend beaucoup plus chimiquement diversifié et dynamique. L'examen par Sand-Jensen et ses collègues fournit une plate-forme pour de nombreux projets possibles.
