Les animaux et les plantes qui vivent en eau douce sont appelés vie aquatique. L’eau dans laquelle ils vivent est douce, ce qui signifie qu’elle est moins salée que l’océan. L’environnement terrestre qui entoure le milieu d’eau douce a un impact important sur les animaux et les plantes qui y vivent. Certains facteurs qui influencent l’environnement d’eau douce comprennent le climat, la composition du sol, ainsi que les animaux et les plantes terrestres de la région.
Tout comme sur la terre ferme, les plantes aquatiques ont besoin de dioxyde de carbone, de nutriments (substances telles que le phosphate et l’azote nécessaires à la croissance) et de lumière pour la photosynthèse, le processus par lequel les plantes fabriquent leur nourriture à partir de la lumière du soleil, de l’eau et du dioxyde de carbone. Les animaux aquatiques ont besoin de respirer de l’oxygène et de consommer de la nourriture. Les conditions physiques entourant le plan d’eau ou la zone humide (terres recouvertes d’eau assez souvent pour que celle-ci contrôle le développement du sol) contrôlent la disponibilité de ces ressources. Par exemple, les concentrations de nutriments, d’oxygène et de dioxyde de carbone dans l’eau dépendent de la quantité d’air qui pénètre dans l’eau et de la composition chimique des terres situées à proximité. Les sédiments (particules de sable, de gravier et de limon) présents dans l’eau influencent la quantité de lumière qui atteint le fond du lac ou de la rivière. La température de l’eau affecte la vitesse de croissance des animaux et des plantes. Les caractéristiques du fond de l’étendue d’eau (sable, boue, rochers) et la vitesse des courants (mouvement horizontal de l’eau) contrôlent les types de plantes et d’animaux qui peuvent vivre et se reproduire dans une zone.
En général, les environnements d’eau douce sont divisés en deux grandes catégories : les eaux lentiques et les eaux lotiques. Les eaux lentiques sont celles qui sont en mouvement, comme dans les rivières et les ruisseaux. Les eaux lotiques sont celles qui sont stationnaires, comme dans les lacs et les étangs. Parfois, cependant, les rivières et les ruisseaux se jettent dans les lacs et les étangs et les deux habitats différents se confondent. Certaines zones humides peuvent également contenir de nombreuses caractéristiques des milieux d’eau douce.
La vie dans les rivières et les ruisseaux
Les rivières et les ruisseaux sont caractérisés par plusieurs éléments physiques. Ils sont généralement constitués d’eau douce qui s’écoule dans une seule direction. L’écoulement de l’eau se fait le plus souvent d’une zone de haute altitude (comme une chaîne de montagnes) vers une zone de basse altitude (comme un océan). En général, l’eau s’écoule rapidement au début et ralentit au fur et à mesure qu’elle descend. Les ruisseaux rejoignent souvent les rivières, de sorte qu’il y a plus d’eau à la fin d’une rivière qu’au début. Au fur et à mesure que les rivières coulent, elles érodent (usent) les roches et ramassent des sédiments, ce qui rend les rivières plus troubles à la fin. Comme les rivières et les ruisseaux changent beaucoup de leur début à leur fin, il existe de nombreux types d’habitats différents pour les animaux. Par conséquent, le nombre d’espèces animales qui vivent dans les rivières et les ruisseaux est plus important que le nombre d’espèces qui vivent dans les lacs et les étangs.
La vie végétale dans les rivières et les ruisseaux Un défi majeur auquel sont confrontées les plantes qui vivent dans les rivières et les ruisseaux est de rester en place, en particulier dans les courants rapides. Les plantes ont plusieurs techniques différentes pour surmonter la traînée (la traction) de l’eau. Les diatomées sont un type d’algues. Les algues sont des organismes marins dont la taille varie du phytoplancton microscopique au varech géant et qui contiennent de la chlorophylle, le même pigment que celui utilisé par les plantes terrestres pour réaliser la photosynthèse. Les diatomées évitent les courants grâce à leur petite taille. Elles se développent en une seule couche sur la surface des rochers. En raison de la friction entre la surface de la roche et l’eau, le flux d’eau ralentit presque jusqu’à s’arrêter à environ un dixième de pouce (un quart de centimètre) de la surface de la roche. Cette région est appelée la couche limite, et elle offre aux diatomées une protection contre les forces du courant qui les entraîneraient autrement vers l’aval.
Les grandes plantes typiques des rivières comprennent les algues, les mousses et les hépatiques. Ces plantes surmontent la traînée de l’eau en utilisant des adaptations spéciales pour s’accrocher aux rochers. Les grandes algues s’attachent souvent aux rochers avec des structures ressemblant à des racines appelées holdfasts. En outre, les plantes s’ancrent souvent dans les recoins entre les rochers ou là où les eaux s’accumulent, pour éviter la traînée de l’eau de la rivière.
Les plantes de rivière qui vivent au sein des courants ont développé des techniques pour résister aux forces de l’eau. Ces forces casseraient rapidement toute plante aux tiges ou aux feuilles rigides. Par conséquent, les plantes qui vivent dans les rivières sont très flexibles afin qu’elles puissent facilement se plier et se déplacer avec les courants.
La vie animale dans les rivières et les ruisseaux Les animaux qui vivent dans les rivières et les ruisseaux doivent également relever le défi de rester là où ils sont. De nombreux animaux ont des crochets et des ventouses qu’ils utilisent pour se fixer aux rochers. Les larves de mouches noires qui vivent dans les cours d’eau du nord des États-Unis et du sud du Canada ont des ventouses qu’elles utilisent pour se coller aux rochers des cours d’eau. Les larves d’éphémères ont des crochets qu’elles utilisent pour se fixer aux algues qui poussent sur les rochers.
D’autres animaux ont des formes profilées qui minimisent la traînée en présentant peu de résistance à l’eau. Les truites, qui sont extrêmement communes dans les eaux rapides riches en oxygène, ont la forme de torpilles. Les patelles sont des mollusques aplatis qui s’accrochent à la surface des rochers. Leur forme plate diminue la résistance des courants sur elles.
Poissons diadromes
Les poissons diadromes sont des poissons qui vivent dans deux habitats aquatiques différents. Pendant une partie de leur vie, ils vivent en eau douce et pendant une autre partie de leur vie, ils vivent en eau salée. Pour passer de l’eau salée à l’eau douce (ou de l’eau douce à l’eau salée), ces poissons uniques doivent subir des changements radicaux qui affectent la façon dont leurs branchies captent l’oxygène de l’eau. Environ 1 % seulement de tous les poissons du monde sont diadromes. Deux types de poissons diadromes sont les anadromes et les catadromes.
Les poissons anadromes sont des poissons qui passent la majorité de leur vie en tant que poissons d’eau salée, puis migrent (se déplacent périodiquement ou saisonnièrement) en eau douce pour frayer. De nombreuses espèces de saumon, de bar rayé, d’esturgeon et de truite arc-en-ciel sont toutes anadromes. Chez la plupart de ces espèces, les œufs sont pondus en eau douce et, après leur éclosion, les juvéniles migrent vers les océans. Chez la plupart des espèces de saumon, les adultes retournent dans les rivières où ils sont nés, où ils frayent et meurent. D’autres poissons anadromes migrent de nouveau en eau douce pour frayer plusieurs fois différentes au cours de leur vie, retournant à l’océan entre les frayages.
Les poissons catadromes sont des poissons qui vivent la majeure partie de leur vie adulte en eau douce, puis migrent en eau salée pour frayer. Aux États-Unis, la seule espèce de poisson qui est catadrome est l’anguille américaine. Elle vit dans les rivières tout le long de la côte est des États-Unis. Lorsqu’elle est prête à frayer, elle migre sur des milliers de kilomètres vers la mer des Sargasses, près des Bermudes. Une fois qu’elle quitte l’eau douce, elle ne mange pas, et donc, après avoir frayé, ses réserves d’énergie sont épuisées et elle meurt.
Les animaux qui vivent dans les ruisseaux et les rivières ont développé des moyens intéressants de recueillir de la nourriture dans les eaux rapides. Les escargots, les patelles et les larves de phryganes grattent les algues sur les rochers à l’aide de pièces buccales spéciales. De nombreuses larves d’insectes, ainsi que des palourdes d’eau douce, filtrent l’eau à la recherche de petits morceaux de nourriture. Elles ont des pièces buccales spécialisées qui ressemblent à des brosses ou des peignes qu’elles utilisent pour filtrer l’eau et extraire le plancton comestible (animaux et plantes qui flottent avec les courants) qui flotte à leur portée.
Les rivières et les ruisseaux abritent un grand nombre de poissons. La perche, l’achigan à petite bouche, l’achigan à grande bouche, la barbotte, la carpe, le brochet et le crapet préfèrent les parties des rivières où les eaux ralentissent. Ces poissons sont généralement de grands prédateurs visuels (animal qui chasse un autre animal pour se nourrir) qui chassent dans les bassins les petits poissons et les invertébrés (animaux sans colonne vertébrale). Les chabots et les dards préfèrent les sections plus rapides de la rivière où les eaux sont très oxygénées. Ils utilisent le courant rapide pour se nourrir plutôt que de chasser leurs proies. On trouve également des truites dans ces parties de la rivière qui se déplacent plus rapidement.
La vie dans les lacs et les étangs
Les grands lacs sont souvent divisés en zones. La zone proche du rivage est appelée zone littorale. C’est la partie du lac qui est suffisamment peu profonde pour que les plantes aquatiques puissent pousser. La zone limnétique, également appelée épilimnion, est l’eau de surface du lac, loin du rivage. (Le préfixe épi signifie » à la surface » et la racine du mot limn signifie » lac « .) Elle s’étend jusqu’à la profondeur où pénètre la lumière du soleil. La majorité de la vie végétale de cette zone est constituée de phytoplancton (plantes microscopiques qui flottent dans les courants). La partie profonde du lac s’appelle la zone profonde ou l’hypolimnion. (Le préfixe hypo signifie « sous ».) Aucune vie végétale n’existe dans cette zone en raison de l’absence de lumière. La plupart de l’activité biologique est celle des bactéries qui décomposent les animaux et les plantes mortes.
Les changements saisonniers dans les lacs Les lacs et les étangs sont grandement influencés par les changements de température au cours des saisons. La description ci-dessous est typique pour un lac dans un climat tempéré (modéré), qui connaissent des changements de température saisonniers. Les lacs tropicaux (ceux situés dans des zones chaudes et humides) connaîtront des fluctuations de température moins spectaculaires.
En été, le Soleil réchauffe l’épilimnion. L’eau chaude est moins dense que l’eau froide, elle flotte donc sur l’eau plus froide de l’hypolimnion. La région située entre les eaux chaudes de surface et les eaux froides plus profondes est une zone de transition où l’eau change très rapidement de température en fonction de la profondeur : c’est la thermocline. La thermocline agit comme une sorte de barrière entre les eaux de surface et les eaux profondes. Au début de l’été, l’épilimnion est plein de vie. Le phytoplancton peut se développer rapidement car il dispose de beaucoup de lumière et de nutriments et la température de l’eau est chaude. À son tour, le zooplancton (des animaux comme les crustacés et les petits poissons qui flottent dans l’eau) se nourrit du phytoplancton. Ce zooplancton sert de nourriture aux poissons plus gros et aux oiseaux.
A mesure que l’été avance, le phytoplancton utilise les nutriments de l’épilimnion. Ils commencent à mourir et à couler au fond du lac. Là, les décomposeurs, comme les champignons et les bactéries, décomposent le phytoplancton et les animaux morts et les convertissent en nutriments dont le phytoplancton a besoin pour se développer. Comme la thermocline agit comme une barrière entre le fond et le haut du lac, ces nutriments ne sont pas disponibles pour le phytoplancton dans l’épilimnion. Le phytoplancton ne peut pas se développer dans l’hypolimnion, où il y a des nutriments, car il n’y a pas de lumière.
À l’automne, la température de l’air se refroidit, ce qui refroidit la surface du lac. Finalement, la température de l’épilimnion devient la même température que celle de l’hypolimnion. La thermocline disparaît et les eaux riches en nutriments de l’hypolimnion se mélangent aux eaux de la surface du lac. C’est ce qu’on appelle le renouvellement automnal. À cette époque, les nutriments du fond du lac sont mélangés dans tout le lac. Cependant, comme la quantité de lumière solaire diminue à l’automne et en hiver, le phytoplancton de la surface ne peut pas se développer très rapidement.
Pendant l’hiver, la surface du lac continue de se refroidir. L’eau douce est la plus dense à 4°C (39°F). La glace, dont la température est de 0°C (32°F), est moins dense que les eaux plus profondes et se forme donc à la surface du lac. Cela permet aux poissons et autres invertébrés de vivre sous les lacs recouverts de glace. La glace agit également comme une couverture isolante qui aide à empêcher l’eau en dessous de geler.
Au printemps, les températures se réchauffent et la glace fond. Finalement, l’ensemble du lac atteint 4°C (39°F) et ainsi les eaux du fond se mélangent aux eaux de la surface. C’est ce qu’on appelle le renouvellement printanier. Au début de l’été, les eaux de surface se réchauffent et la thermocline sépare à nouveau l’épilimnion de l’hypolimnion. Grâce aux renouvellements d’automne et de printemps, les nutriments du fond du lac sont disponibles pour le phytoplancton des eaux de surface. Cela prépare le lac pour la croissance rapide du phytoplancton en été et tous les animaux qui en dépendent.
La vie végétale dans les lacs et les étangs Certains des végétaux les plus présents dans les lacs et les étangs sont les plus petits. Ces phytoplanctons sont généralement des plantes unicellulaires regroupées avec les algues. Parfois, elles se relient entre elles en de longues chaînes appelées colonies. Le phytoplancton commun dans les lacs et les étangs est constitué de diatomées, qui ont de belles coquilles faites de silice (le même matériau qui compose le sable) ; de dinoflagellés, qui se déplacent en faisant claquer leurs flagelles (de longues extensions cellulaires en forme de fouet qui peuvent propulser un organisme) ; et de cyanobactéries, qui sont des bactéries qui effectuent la photosynthèse.
Les plus grandes plantes des étangs et des lacs comprennent les grandes algues et les mousses, les quenouilles, les roseaux, les nénuphars, les utriculaires, les saules et les buissons à boutons. Ces plantes poussent souvent dans la boue où les gaz dont elles ont besoin pour se développer, comme l’oxygène et le dioxyde de carbone, sont rares. De nombreuses plantes plus grandes ont des tiges qui sont spongieuses et elles attirent les gaz de l’air vers leurs racines.
Les plantes terrestres utilisent leurs racines pour recueillir l’eau et les nutriments, cependant les plantes aquatiques sont entourées d’eau et les nutriments sont dissous dans l’eau. Certaines plantes aquatiques ont renoncé à leurs racines. Par exemple, la lentille d’eau et la farine d’eau sont de petites plantes de la taille d’un pois qui flottent à la surface des lacs et des étangs au printemps et en été. Elles absorbent les nutriments de l’eau et produisent beaucoup d’amidon. À l’automne, elles sont tellement chargées en nutriments qu’elles coulent au fond du lac. Elles passent l’hiver dans la boue au fond du lac, se nourrissant de leurs réserves d’amidon. Au printemps, elles ont consommé une telle quantité d’amidon qu’elles sont assez légères pour flotter à nouveau. Elles remontent à la surface juste à temps pour profiter de la forte lumière du printemps et de l’été pour la photosynthèse et recommencer à utiliser leurs réserves d’amidon. D’autres grandes plantes, comme le myriophylle, le soldat d’eau et les jacinthes d’eau flottent également à la surface des lacs et des étangs.
Les bords des lacs sont souvent divisés en quatre zones en fonction de l’environnement physique et des types de plantes qu’on y trouve. Commençant le plus loin de l’eau, la zone des plantes de marais contient des plantes qui ont des racines dans l’eau peu profonde. Parfois, l’eau peut se retirer de cette zone, laissant les racines des plantes exposées à l’air. Les plantes typiques de la zone des plantes de marais sont les joncs et les carex (un type de plante qui ressemble à une herbe raide). La zone suivante est appelée zone à feuilles flottantes et émergentes. Ici, l’eau ne s’assèche jamais, mais le lac est suffisamment peu profond pour que le sommet des plantes émerge de l’eau. Une plante typique de cette zone est le nénuphar, qui possède des chambres spéciales remplies de gaz dans ses feuilles qui lui permettent de rester à la surface de l’eau. Dans la zone des plantes submergées, les plantes vivent entièrement sous l’eau. Les algues canadiennes et de nombreux types de mousses vivent dans cette zone. La zone des plantes flottantes occupe le centre du lac. Ici, les plantes sans racines, comme la lentille d’eau et le soldat d’eau, flottent librement à la surface.
La vie animale dans les lacs et les étangs Le zooplancton flotte dans l’épilimnion des lacs et mange le phytoplancton et les autres zooplanctons. Habituellement, ces animaux sont presque transparents, afin d’éviter d’être vus par leurs prédateurs. Le zooplancton typique des lacs comprend la puce d’eau, Daphnia, qui peut se reproduire sans s’accoupler. Dans des conditions normales, tous ses descendants sont des femelles. Cependant, lorsque les animaux sont stressés, par manque de nourriture par exemple, ils produisent des mâles. Cela permet de mélanger le patrimoine génétique de la population et de créer des individus susceptibles de résister aux changements environnementaux. Un autre zooplancton d’eau douce typique est le rotifère, qui possède des soies au sommet de sa tête qu’il fait tournoyer comme des hélices afin de se déplacer dans l’eau et de capturer des proies.
De nombreux insectes ont des stades juvéniles qui sont aquatiques. Les éphémères, les phryganes, les moustiques et les libellules vivent tous pendant une certaine période sous l’eau dans les lacs et les étangs. Ils nagent parmi les rochers et les plantes du fond du lac pendant une saison ou plusieurs années. Puis elles se métamorphosent (changement d’apparence) pour prendre leur forme adulte et s’envoler loin de l’eau. Le fond du lac abrite également de nombreux vers, moules et crustacés différents. Ces animaux se nourrissent des restes de plantes et d’animaux qui tombent au fond du lac depuis le haut.
Déchiqueteurs de cours d’eau
Dans certaines rivières, presque toute la matière végétale provient de feuilles et d’autres parties de plantes qui tombent dans la rivière depuis la terre. Dès que la feuille touche l’eau, une armée d’invertébrés s’emploie à la déchirer en morceaux. Ces animaux, qui comprennent des larves d’insectes et des écrevisses, sont appelés déchiqueteurs et jouent un rôle clé dans l’écologie des cours d’eau (relation entre les organismes et leur environnement). Les parties des feuilles que les broyeurs ne mangent pas sont consommées par les vers et les escargots, qui servent à leur tour de nourriture aux poissons, aux amphibiens et aux oiseaux. Le broyage des feuilles en petits morceaux est la première étape de la décomposition de la matière végétale. Les bactéries et les champignons colonisent les morceaux de plantes et les décomposent en nutriments dont les plantes qui poussent dans la rivière ont besoin pour se développer.
Des animaux plus grands vivent dans les lacs et les étangs. En particulier, les poissons, les oiseaux et les amphibiens se nourrissent des invertébrés qui vivent dans les lacs. Les poissons comme les crapets mangent des insectes juvéniles qui nagent au fond du lac, tandis que les crapets mangent du zooplancton près de la surface. Des oiseaux comme les moucherolles et les parulines volent près de la surface des lacs, s’attaquant aux insectes qui sortent de leur stade juvénile. Les grenouilles chassent également les insectes qui vivent près de l’étang. D’autres oiseaux et poissons encore s’attaquent aux petits poissons. L’achigan, le saumon, le balbuzard pêcheur, le huard et le héron chassent les poissons en utilisant leur vue perçante. Les castors et les rats musqués sont des mammifères qui dépendent de l’eau pour leur habitat. Ils construisent des barrages et des huttes, qui leur offrent une protection contre les prédateurs.
Juli Berwald, Ph.D.
Pour plus d’informations
Livres
Cunningham, William P., et Barbara Woodworth Saigo. La science de l’environnement : Une préoccupation mondiale. Boston : WCB/McGraw-Hill, 1999.
Llamas, Teresa. La végétation des rivières, des lacs et des marécages. New York : Chelsea House, 1996.
Raven, Peter H., Linda R. Berg, et George B. Johnson. Environnement. 2nd ed. Orlando, FL : Saunders College Publishing, 1998.
Rowland-Entwistle, Theodore. Rivières et lacs. Morristown, NJ : Silver Burdett Press, 1987.
Sayre, April Pulley. Lac et étang. New York : Twenty-First Century Books, 1996.
Sayre, April Pulley. Rivière et ruisseau. New York : Twenty-First Century Books, 1996.
Sites web
« Écosystèmes d’eau douce ». Jardins botaniques du Missouri.http://mbgnet.mobot.org/fresh (consulté le 16 août 2004).