Comment fonctionnent les efflorescences algales nuisibles et pourquoi elles se propagent

Des envahisseurs invisibles dans l'eau

Chaque été, des portions de littoral et de bord de lac prennent une couleur vert vif, rouge rouille ou brun trouble. Le coupable est une efflorescence algale nuisible (EAN) – une prolifération explosive d'algues microscopiques ou de cyanobactéries qui peuvent empoisonner l'eau potable, asphyxier les écosystèmes marins et rendre malade toute personne assez malchanceuse pour s'y baigner. Autrefois considérées comme une nuisance régionale, les EAN figurent désormais parmi les risques environnementaux qui croissent le plus rapidement sur la planète.

Ce qui déclenche une efflorescence

Les algues sont des organismes photosynthétiques présents dans pratiquement toutes les étendues d'eau. Dans des conditions normales, elles constituent la base des réseaux trophiques aquatiques. Une efflorescence se produit lorsque deux ingrédients convergent : un excès de nutriments et des conditions physiques favorables.

L'azote et le phosphore – lessivés dans les cours d'eau par les engrais agricoles, les eaux usées et le ruissellement des eaux pluviales – agissent comme du carburant. Une eau chaude et à faible courant, avec beaucoup de soleil, fournit l'incubateur parfait. Selon l'Agence américaine de protection de l'environnement, la pollution par les nutriments est le principal facteur d'EAN dans les systèmes d'eau douce et côtiers.

Toutes les efflorescences ne sont pas nuisibles. Sur les milliers d'espèces d'algues, seules quelques dizaines produisent des toxines. Mais lorsque ces espèces – telles que la cyanobactérie Microcystis en eau douce ou le dinoflagellé Karenia brevis dans le golfe du Mexique – acquièrent un avantage nutritionnel, elles peuvent dominer une étendue d'eau en quelques jours.

Comment fonctionnent les toxines

Les organismes des EAN fabriquent une gamme de produits chimiques puissants. Les microcystines, les toxines des EAN d'eau douce les plus courantes aux États-Unis, attaquent le foie. La saxitoxine, produite par les espèces d'Alexandrium, perturbe la signalisation nerveuse et provoque une intoxication paralysante par les mollusques et crustacés – dans les cas extrêmes, elle peut entraîner une insuffisance respiratoire et la mort. Les brévétoxines des marées rouges de K. brevis se retrouvent dans l'air marin, déclenchant une toux et des difficultés respiratoires chez les plagistes, même à un kilomètre à l'intérieur des terres.

Les mollusques filtreurs – moules, palourdes, huîtres – concentrent ces toxines dans leurs tissus, créant ainsi une voie cachée vers les assiettes humaines. Les Centres de contrôle et de prévention des maladies notent que, bien que les maladies humaines liées aux EAN soient relativement rares, les cas peuvent être graves et sont probablement sous-déclarés.

Zones mortes et retombées économiques

Lorsqu'une efflorescence massive meurt, les bactéries décomposent la matière organique et consomment l'oxygène dissous. Le résultat est une « zone morte » hypoxique où les poissons, les crabes et autres organismes marins ne peuvent pas survivre. La zone morte du golfe du Mexique, alimentée par les nutriments du fleuve Mississippi, dépasse régulièrement les 15 000 kilomètres carrés.

Le coût économique est stupéfiant. La NOAA estime que les EAN coûtent à l'économie américaine au moins 82 millions de dollars par an, mais des événements individuels peuvent éclipser cette moyenne. Une efflorescence toxique de Pseudo-nitzschia en 2015 a fermé la pêche au crabe dormeur de la côte ouest, entraînant à elle seule une perte de 97,5 millions de dollars de débarquements. La marée rouge de Floride en 2018 a amputé environ 2,7 milliards de dollars aux recettes du tourisme côtier.

Pourquoi les efflorescences s'aggravent

Les scientifiques ont constaté une nette augmentation de la fréquence et de l'étendue des EAN depuis les années 1980. Deux forces convergent pour accélérer cette tendance.

La charge en nutriments continue d'augmenter à l'échelle mondiale à mesure que l'agriculture intensive se développe et que le ruissellement urbain s'accroît. Parallèlement, le changement climatique réchauffe les eaux de surface, prolonge les saisons de croissance et intensifie les tempêtes qui entraînent les nutriments dans les rivières et les lacs. Des recherches publiées dans Harmful Algae montrent que des températures plus chaudes et une stratification plus forte donnent aux cyanobactéries un avantage concurrentiel sur les espèces d'algues moins nocives.

Cette combinaison est particulièrement dangereuse dans les grands systèmes d'eau douce. L'efflorescence du lac Érié en 2011 a recouvert plus de 5 000 kilomètres carrés et a coûté à la région environ 71 millions de dollars. En 2014, une efflorescence a contraint Toledo, dans l'Ohio, à couper l'eau potable pour un demi-million d'habitants.

Contre-attaquer

La prévention commence en amont. La réduction du ruissellement des engrais grâce à des bandes tampons, des cultures de couverture et une agriculture de précision réduit l'apport de nutriments dont dépendent les efflorescences. L'amélioration du traitement des eaux usées peut réduire considérablement les rejets de phosphore. La NOAA et l'EPA exploitent des systèmes de prévision des EAN qui utilisent l'imagerie satellitaire et des capteurs de qualité de l'eau pour donner aux communautés des alertes précoces.

Les recherches émergentes offrent de nouveaux outils. Des scientifiques ont récemment identifié un champignon marin, Algophthora mediterranea, capable d'infecter et de tuer les algues toxiques formant des efflorescences – un agent de lutte biologique potentiel. Parallèlement, des capteurs d'ADN en temps réel sont testés pour détecter les espèces productrices de toxines avant qu'une efflorescence ne devienne visible.

Les efflorescences algales nuisibles se situent à l'intersection de l'agriculture, du climat et de la santé publique. La résolution du problème nécessitera une action dans ces trois domaines – mais la science pour y parvenir progresse rapidement.