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10 découvertes 2011

[8] L’estuaire tourne au vinaigre

OCÉANOGRAPHIE Université McGill
07/12/2011
Les eaux du fond de l’estuaire du Saint-Laurent s’acidifient plus vite que les océans. La faune marine encaisse déjà le coup.

Par Dominique Forget

C’est un peu grâce à des membres du clergé morts depuis longtemps, que trois océanographes et un écologiste ont levé le voile sur ce qui se trame au fond du plus grand estuaire du monde. À bord du navire de recherche Coriolis II, l’équipe a affronté la houle pour échantillonner les eaux du Saint-Laurent, entre le fjord du Saguenay et Sept-Îles. Puis elle a comparé ses données avec celles colligées par la poignée d’hommes en soutane qui opéraient la station biologique de Trois-Pistoles durant les années 1930 pour l’Université Laval. Elle a ainsi constaté que les eaux profondes de cette portion du fleuve s’acidifient plus rapidement que la moyenne des océans de la planète.

OCÉANOGRAPHIE Université McGillSur l’échelle du pH – qui tend vers 0 pour un acide et vers 14 pour une base –, les eaux au fond de l’estuaire auraient perdu de 0,2 à 0,3 point au cours des 75 dernières années. En comparaison, les océans auraient vu leur pH s’abaisser en moyenne de 0,1 point, à cause de la concentration croissante de dioxyde de carbone (CO2) dans l’atmosphère et, par vases communiquants, dans l’eau. Comme l’échelle du pH est logarithmique, chaque baisse de 0,1 point correspond à une hausse de 30% de la concentration en acide.

La découverte, publiée en juillet dernier dans la revue Atmosphere-Ocean explique pourquoi certains mollusques n’arrivent plus à former leurs coquilles de carbonate de calcium, qui se dissolvent dans les eaux trop acides.

L’équipe a dû mener cinq missions à bord du Coriolis II avant de recueillir suffisamment d’échantillons pour tirer ses conclusions. «L’estuaire du Saint-Laurent est immense», me répond Alfonso Mucci, océanographe chimiste et professeur à l’Université McGill, quand je lui demande pourquoi autant d’expéditions ont été nécessaires.

Il ne s’en plaint pas. Le Coriolis II est un hôtel de luxe comparé au Alcide C. Horth, l’ancien chalutier sur lequel les chercheurs avaient l’habitude de voguer pour explorer l’écosystème du Saint-Laurent. «À l’époque, on était quatre par cabine, et ceux qui occupaient la couchette du haut se frottaient le bout du nez contre le plafond», se rappelle le professeur Mucci.

En 2002, un consortium réunissant des chercheurs de l’Université du Québec à Rimouski, de l’Université McGill, de l’Université Laval et de l’Université du Québec à Montréal a obtenu 10 millions de dollars de la Fondation canadienne pour l’innovation afin de transformer un bateau abandonné par la Garde côtière canadienne et en faire un navire de recherche de première classe, équipé de matériel de forage, de laboratoires et de cabines confortables. Sur le Coriolis II, 14 scientifiques peuvent prendre place et autant de membres d’équipage.

La nourriture servie à bord, concoctée par un chef d’origine alsacienne, fait l’envie de scientifiques partout au Canada. Heureusement pour le professeur Mucci! Lorsqu’il a entrepris ses études doctorales en océanographie à Miami, il a constaté à son grand désarroi qu’il souffrait terriblement du mal de mer. «Depuis, j’ai découvert la solution magique: je mange sans arrêt à bord», rigole le chercheur qui est pourtant mince comme un clou.

Reste que les expéditions scientifiques n’ont rien d’une croisière. À 18 000 $ la journée – c’est ce que coûte une sortie du Coriolis II –, il n’y a pas une minute à perdre. Dès que le bateau arrive à un point d’échantillonnage, l’équipe lance à l’eau des «rosettes» qui ressemblent au barillet d’un revolver, en beaucoup plus gros. Plutôt que de contenir des balles, chaque cavité est occupée par une bouteille de prélèvement.

Au fur et à mesure que l’équipement s’enfonce sous la surface, des sondes reliées à un ordinateur à bord du bateau mesurent la profondeur, la pression, la salinité et la température de l’eau. Au moment opportun, les chercheurs déclenchent la ferme­ture d’un flacon grâce à un signal électro­ni­que. «Les chercheurs des années 1930 relâchaient un plomb le long d’un câble pour faire basculer la bouteille et, du même coup, déclencher un mécanisme de fermeture», explique Alfonso Mucci.

Pour comparer les eaux qui balaient le fond de l’estuaire aujourd’hui à celles des années 1930, il a dépoussiéré quelques vieux manuels de référence. Il voulait comprendre la méthodologie employée par les membres du clergé à une époque ou l’on commençait à peine à définir le pH. «Quand je pense à ce qu’ils avaient à leur disposition, je suis impressionné par la qualité de leur travail», dit le chercheur.

L’acidification des eaux au fond de l’estuaire n’a pas surpris l’équipe scientifique. On constate depuis plusieurs années que les plans d’eau de la planète sont en voie de s’acidifier à cause de l’augmentation de la concentration dans l’atmosphère du CO2 qui, lorsqu’il se dissout dans l’eau, produit de l’acide carbonique.

«Dans les profondeurs de l’estuaire, les choses ne sont pas aussi simples, souligne toutefois Bjorn Sundby, océanographe chimiste et professeur à l’Institut des sciences de la mer de Rimouski, car les eaux du fond ne se mélangent pas avec celles de la surface et sont donc isolées de l’atmosphère.»

Le rejet de CO2 anthropique (produit par les humains) serait malgré tout responsable d’une partie de l’acidification observée par l’équipe qui comprend également Denis Gilbert et Michel Starr, chercheurs à l’Institut Maurice-Lamontagne de Pêches et Océans Canada. «Les eaux entrent dans le fleuve par le détroit de Cabot en provenance de deux sources, la mer du Labrador et le nord-ouest de l’Atlantique, qui correspond grosso modo au Gulf Stream, explique Bjorn Sundby. Or, ces eaux sont plus acides qu’autrefois.» À l’entrée du Saint-Laurent, ces deux masses d’eau plongent dans les profondeurs de l’estuaire et rasent le fond pendant quatre à sept ans avant d’atteindre l’embouchure du Saguenay. Elles remontent alors vers la surface et rebroussent chemin vers le golfe du Saint-Laurent.

Deux autres pistes sont avancées pour expliquer l’acidification accélérée du fond de l’estuaire. D’abord, la production de matière organique à la surface du Saint-Laurent s’est amplifiée avec les années. On soupçonne l’apport accru en nutri­ments provenant des effluents municipaux, indus­triels ou agricoles. Les nitrates, notamment, accélèrent la production de phytoplancton à la surface du fleuve. Celui-ci sert de nourriture au zooplancton qui, à son tour, nourrit d’autres organismes. Ces derniers finissent par mourir et tomber doucement dans les profondeurs du fleuve. «Des bactéries décomposent cette matière organique et, ce faisant, consomment l’oxygène dissous et dégagent du CO2», explique Alfonso Mucci.

Deuxième piste d’explication: le réchauffement des eaux. À cause de changements dans la circulation océanique, l’apport d’eau en provenance du nord-ouest de l’Atlantique s’est accru dans l’estuaire du Saint-Laurent, alors que l’eau issue de la mer du Labrador a diminué. Le nouveau mélange fait en sorte que les eaux de fond ont gagné quelques degrés, ce qui accélère la décomposition de la matière organique par les bactéries. L’équipe hésite à pointer du doigt les changements climatiques pour expliquer la modification de la circulation océanique. «Ce n’est pas confirmé, dit Bjorn Sundby. Ça pourrait aussi être dû à une variation naturelle.»

Les scientifiques commencent à peine à anticiper les impacts de l’acidification sur la biodiversité du fleuve. «Ce sera l’un des objectifs des prochaines missions», signale le professeur Mucci. Le chef alsacien du Coriolis II est mieux de préparer quelques recettes.




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