Cette histoire a été publiée à l'origine sur Nexus Media News, un service d'information à but non lucratif sur le changement climatique.
Par une matinée étouffante de juillet 2021, des milliers de poissons morts se sont échoués sur les rives nord-est du lac Pokegama, à 60 miles au nord de Minneapolis.
Deb Vermeersch, une responsable du ministère des Ressources naturelles du Minnesota, a été appelée pour enquêter.
À son arrivée, elle a vu une étendue de sable d'un quart de mile recouverte de carcasses en décomposition de dorés et de grands brochets, qui prospèrent dans les eaux profondes et fraîches, ainsi que de mariganes, de crapets et de meuniers, tous des habitants des eaux chaudes. "Ils étaient déjà assez décomposés à cause de l'eau chaude", se souvient Vermeersch.
Parce que tant de types de poissons différents étaient morts, Vermeersch et ses collègues savaient qu'il ne s'agissait pas d'un parasite spécifique à l'espèce, une cause fréquente de mortalité des poissons. Ils se sont concentrés sur le coupable :des niveaux d'oxygène dangereusement bas.
L'oxygène disparaît dans les lacs d'eau douce à un rythme neuf fois supérieur à celui des océans en raison d'une combinaison de pollution et de réchauffement des eaux, selon une étude publiée dans Nature plus tôt cette année. Les lacs comme Pokegama se réchauffent plus tôt au printemps et restent chauds jusqu'en automne, alimentant la prolifération d'algues, qui prospèrent dans les eaux chaudes et menacent les poissons indigènes.
Le Minnesota, avec ses 14 380 lacs et ses températures qui ont augmenté plus rapidement que la moyenne nationale, est un laboratoire unique pour étudier comment le changement climatique affecte les lacs des zones tempérées du monde entier. L'État se trouve à l'intersection de quatre biomes - deux écosystèmes de prairie distincts et deux systèmes forestiers écologiquement différents. Cela signifie que les scientifiques ici sont en mesure d'étudier comment les lacs de différents écosystèmes se comportent sur une planète qui se réchauffe et de rechercher des moyens d'éviter les pires effets du changement climatique.
"Ce qui se passe à la surface, c'est que l'eau plus chaude contient moins d'oxygène que l'eau froide", explique Lesley Knoll, limnologue à l'Université du Minnesota et l'un des auteurs de la Nature. rapport. Elle dit que les étés plus longs et plus chauds interfèrent avec deux processus clés qui ont historiquement contrôlé les niveaux d'oxygène des lacs :le mélange et la stratification. Dans les climats tempérés, l'eau à la surface des lacs se mélange aux eaux profondes au printemps et à l'automne, lorsque les températures des deux couches sont similaires. Au fur et à mesure que l'eau de surface se réchauffe pendant l'été, l'eau forme des couches distinctes en fonction de la température - eau froide en bas, chaude en haut. C'est ce qu'on appelle la stratification. À l'automne, lorsque les eaux de surface se refroidissent à nouveau, l'eau se mélange une deuxième fois, reconstituant l'oxygène dans les eaux plus profondes. Mais comme le changement climatique rend l'eau de surface plus chaude et la maintient plus chaude plus longtemps, ce mélange ne se produit pas quand il le devrait.
"Comme vous avez cette stratification plus forte, l'eau dans la partie profonde du lac est coupée de l'oxygène dans la partie supérieure du lac. Si vous commencez à perdre de l'oxygène, vous commencez à perdre des espèces », explique Kevin Rose, biologiste au Rensselaer Polytechnic Institute à New York et co-auteur de la Nature. étudier.
Knoll, Rose et une équipe de 43 autres chercheurs ont étudié 400 lacs tempérés du monde entier. Ils ont constaté qu'en moyenne, les eaux de surface se réchauffaient de 7 degrés Fahrenheit et avaient perdu environ 5 % d'oxygène depuis 1980; les eaux profondes, qui ne se sont pas beaucoup réchauffées, ont tout de même perdu en moyenne près de 20 % de leur oxygène. (Grâce aux programmes de surveillance des lacs de longue date de l'État, près d'un quart des lacs de l'étude se trouvaient dans le Minnesota.)
La mortalité des poissons n'est pas la seule raison pour laquelle les scientifiques s'inquiètent de la perte d'oxygène des lacs. Dans les cas extrêmes, lorsque les eaux profondes se vident complètement d'oxygène, quelque chose d'autre se produit :les bactéries émettrices de méthane commencent à se développer.
"Au fur et à mesure que les lacs se réchaufferont, ils produiront plus de méthane et cela est principalement lié à la stratification", explique James Cotner, limnologue à l'Université du Minnesota.
Les lacs émettent normalement du dioxyde de carbone dans le cadre de la décomposition des arbres, des plantes et des animaux qui s'y décomposent, mais les plantes dans et autour de l'eau douce l'absorbent également, faisant des lacs sains des puits de carbone.
Historiquement, les lacs ont également émis du méthane - environ 10 à 20 % des émissions mondiales - mais la perspective qu'ils libèrent davantage de gaz à effet de serre inquiète Cotner et ses collègues. Le méthane est environ 25 fois plus puissant que le CO2 pour piéger la chaleur dans l'atmosphère terrestre.
Cotner dirige une équipe de chercheurs qui étudient quelles conditions permettent aux bactéries émettrices de méthane de prospérer dans les lacs et comment les défenseurs de l'environnement peuvent réagir.
« Les questions clés sont de comprendre combien et quand le dioxyde de carbone et le méthane sont émis par les lacs, et quelles sont les variables clés qui peuvent indiquer la quantité qui sera émise. Certes, l'oxygène est une grande partie de cela, mais la stratification et le réchauffement jouent également un rôle », explique Cotner.
Ce ne sont pas seulement les étés plus longs et plus chauds qui font que les lacs perdent leur oxygène. Le ruissellement agricole pollué (pesticides et engrais) et l'exploitation forestière ont longtemps tourmenté les lacs du Minnesota. C'est un problème qui s'aggrave dans le monde entier à mesure que le changement climatique éloigne l'agriculture de l'équateur et vers de nouveaux territoires, déclare Heather Baird, responsable du ministère des Ressources naturelles du Minnesota.
Dans le nord du Minnesota, les pommes de terre poussent maintenant là où les forêts de pins ont prospéré pendant des années. Le phosphore, un engrais commun, s'écoule maintenant du sol dans les lacs de la région, dit Baird. Bien que de petites quantités de phosphore soient naturellement présentes dans les écosystèmes lacustres, une trop grande quantité alimente la prolifération d'algues nocives.
Ces fleurs, qui prospèrent dans une eau chaude et riche en nutriments, déclenchent une chaîne d'événements qui éliminent l'oxygène des eaux profondes du lac.
"Lorsque le phosphore s'accumule dans les lacs et crée des proliférations d'algues, ces proliférations finissent par mourir. Comme ils le font, ils coulent. Plus profondément, les bactéries décomposent les algues, utilisant l'oxygène restant à ces profondeurs inférieures », a déclaré Baird.
Un quart des lacs du Minnesota ont maintenant des niveaux de phosphore si élevés que l'État déconseille la baignade, la pêche ou la navigation de plaisance. Alimentées par ces nutriments, les proliférations d'algues prennent le relais, recouvrant le lac de résidus parfois toxiques qui se développent dans une eau chaude et riche en nutriments, comme ce fut le cas dans le lac Pokegama plus tôt cette année. Les protistes étouffent la vie aquatique, en particulier les poissons qui prospèrent dans les eaux froides et profondes. Tout cela est exacerbé par le réchauffement des températures de l'air.
Des chercheurs et des défenseurs de l'environnement du Minnesota étudient actuellement les meilleurs moyens de protéger les lacs de climat tempéré des pires effets du changement climatique. Ils ont constaté que la préservation de 75 % des bassins versants des lacs en eau profonde semble maintenir les stocks de poissons en bonne santé.
"Avoir un bassin versant boisé aide à maintenir une meilleure qualité de l'eau en filtrant les nutriments, qui à leur tour peuvent amortir les impacts du changement climatique, jusqu'à un certain point", a déclaré Knoll. Cependant, a-t-elle ajouté, alors que les températures continuent d'augmenter, "ce 75% n'est peut-être plus assez élevé".
Knoll et les défenseurs de l'environnement de l'État concentrent leurs recherches et leurs efforts sur les lacs profonds et frais qui ont de meilleures chances de rester oxygénés que les lacs plus chauds et moins profonds, comme Pokegama.
Juillet 2021, lorsque la mortalité des poissons du lac Pokegama s'est produite, a été le mois le plus chaud jamais enregistré sur Terre. Certaines parties du Minnesota connaissaient également la pire sécheresse en 40 ans, une tendance que certains climatologues s'attendent à persister au cours des étés à venir.
Vermeersch, le superviseur des pêches du Minnesota, a déclaré qu'il n'était pas clair ce que cela signifierait pour l'avenir des lacs comme Pokegama. "Espérons que ce ne sera pas une chose linéaire", a-t-elle déclaré, ajoutant que la mortalité des poissons "va probablement se produire plus souvent", en fonction d'une combinaison de facteurs. "Lorsque vous obtenez des lacs comme Pokegama qui sont peu profonds et déjà dégradés, je pense que nous allons voir de plus en plus de conditions comme celle-ci."
Correction (23 décembre 2021) : L'histoire a précédemment identifié le mauvais lac Pokegama dans le Minnesota. Celui qui a connu la mort des poissons en juillet se trouve à 60 milles de Minneapolis, et non à 140 milles.
