Les lions de mer cessent de beugler et glissent, un par un, de la jetée dans l’eau brun Moka du fleuve Fraser, près de Vancouver, en Colombie-Britannique. La surface de l’eau est lisse, à l’exception d’une ligne d’ondulations se déplaçant lentement en amont. Les lions de mer semblent savoir que la surface calme dément sous agitation.,
la marée vient de tourner, et une langue d’eau salée est d’abord rampante, puis galopante, de nouveau dans le Fraser quelques heures seulement après avoir été expulsée par un fort écoulement lors du reflux précédent. Bien que la surface semble calme, l’intersection sous-marine de l’eau douce et de l’eau salée tourbillonne avec des tourbillons turbulents aussi forts que n’importe quel océan. La confusion de l’eau tourbillonnante et des sédiments en suspension désoriente le saumon lié à la maison, offrant un festin facile aux otaries.
toutes les rivières ne se terminent pas aussi dramatiquement que le Fraser., Mais le mélange de cours d’eau et de rivières d’eau douce avec des marées océaniques salées dans un plan d’eau partiellement clos—les naturalistes l’appellent un estuaire—alimente certains des écosystèmes les plus productifs de la Terre, mais aussi certains des plus vulnérables.
bien avant l’avènement de la civilisation, les premiers humains ont reconnu la richesse de l’estuaire et ont fait de ces régions un point focal pour l’habitation humaine. Malheureusement, le surdéveloppement, la mauvaise utilisation des terres et des siècles de contamination industrielle ont fait des ravages dans la plupart des estuaires., Le port de Boston, La Baie de San Francisco et le fleuve Hudson sont des enfants d’affiche pour la dégradation de l’environnement.
Pourtant, il y a de l’espoir. Les estuaires sont les frontières entre les milieux salés et d’eau douce, et ils sont incroyablement divers à la fois biologiquement et physiquement. La diversité et la grande énergie de l’écosystème rendent les estuaires remarquablement résilients. Avec une meilleure compréhension de ces systèmes, nous pouvons inverser leur déclin et restaurer la richesse écologique de ces environnements précieux, bien que boueux.
comment fonctionne un estuaire?,
du point de vue du physicien, la différence de densité entre l’eau douce et l’eau salée rend les estuaires intéressants. Lorsque l’eau de rivière rencontre l’eau de mer, l’eau douce plus légère monte et dépasse l’eau salée plus dense. L’eau de mer se jette dans l’estuaire sous l’eau de la rivière qui s’écoule, poussant son chemin en amont le long du fond.
Souvent, comme dans le Fleuve Fraser, cela se produit une brusque sel avant. À travers un tel front, la teneur en sel (salinité) et la densité peuvent changer d’océanique à frais en seulement quelques dizaines de mètres horizontalement et aussi peu qu’un mètre verticalement.,
ces forts gradients de salinité et de densité sont accompagnés de grands changements verticaux dans la direction et la force du courant. Vous ne pouvez pas voir ces eaux tourbillonnantes de la surface, mais un pêcheur peut constater que son filet prend une vie propre quand il l’abaisse dans une eau apparemment placide.
Pline L’ancien, le célèbre naturaliste Romain, sénateur et commandant de la flotte impériale au 1er siècle de notre ère, a observé ce comportement particulier des filets des pêcheurs dans le détroit du Bosphore, près d’Istanbul., Pline a déduit que les courants de surface et de fond circulaient dans des directions opposées, et il a fourni la première documentation écrite de ce que nous appelons maintenant la « circulation estuarienne. »
intrusion D’eau salée
les ruisseaux d’eau douce et d’eau salée opposés coulent parfois en douceur, l’un au-dessus de l’autre. Mais lorsque la différence de vitesse atteint un certain seuil, il en résulte une turbulence vigoureuse et le sel et l’eau douce sont mélangés., Les courants de marée, qui agissent indépendamment de la circulation estuarienne, ajoutent également à la turbulence, mélangeant les eaux salées et douces pour produire de l’eau saumâtre dans l’estuaire.
dans le fleuve Fraser, cette circulation se limite à une zone frontale très courte et énergique près de l’embouchure, parfois longue de quelques centaines de mètres seulement. Dans d’autres estuaires, tels que la baie de San Francisco, La Baie de Chesapeake ou le fleuve Hudson, le front de sel et la circulation estuarienne qui l’accompagne s’étendent à l’intérieur des terres sur de nombreux kilomètres.,
L’intrusion de sel vers la Terre est soigneusement surveillée par les ingénieurs en raison des conséquences potentielles sur l’approvisionnement en eau si l’intrusion de sel s’étend trop loin. Par exemple, la ville de Poughkeepsie, N. Y., 60 miles au nord de l’embouchure de la rivière Hudson, dépend de la rivière pour son eau potable. Environ une fois par décennie, les conditions de sécheresse font que l’intrusion de sel s’approche de L’apport D’eau douce de Poughkeepsie. La dernière fois que cela s’est produit, en 1995, de l’eau supplémentaire a dû être déversée des barrages en amont pour empêcher le front de sel de devenir un danger pour la santé publique.,
l’élément vital des estuaires
la circulation estuarienne a une fonction écologique précieuse. Le flux de fond continu fournit un système de ventilation efficace, puisant dans de nouvelles eaux océaniques et expulsant de l’eau saumâtre. Sans ce processus naturel de « rinçage », les eaux de l’estuaire stagneraient, la pollution s’accumulerait et l’oxygène s’appauvrirait.
Ce système de circulation conduit à une productivité écologique incroyable. Les nutriments et l’oxygène dissous sont continuellement réapprovisionnés de l’océan et les déchets sont expulsés dans les eaux de surface., Cette action de pompage conduit à certains des taux de croissance les plus élevés de plantes microscopiques (les chercheurs l’appellent « production primaire”) dans n’importe quel environnement marin. Cette population grouillante de plancton constitue une base pour des réseaux alimentaires diversifiés et précieux, alimentant la croissance de certains de nos poissons, oiseaux et mammifères les plus prisés—saumon, bar rayé, grand héron, pygargue à tête blanche, phoque et loutre, pour n’en nommer que quelques-uns.
la vigueur de la circulation dépend en partie de l’apport d’eau de rivière pour repousser l’eau salée., La région de la baie de San Francisco est devenue un centre de controverse ces dernières années, car de nombreux intérêts se disputent l’eau douce qui coule dans la baie—principalement l’agriculture et les réserves d’eau urbaines s’étendant jusqu’au sud de la Californie. Les écologistes sont déterminés à ce que la baie de San Francisco obtienne « sa part » de l’eau douce provenant du Delta Sacramento-San Joachim, car les vastes habitats d’eau douce de la région sont particulièrement vulnérables à l’intrusion de sel.,
la circulation estuarienne est également affectée par les marées; des marées plus fortes améliorent généralement l’échange et améliorent la fonction écologique du système. L’estuaire de L’Hudson, par exemple, est à marée sur 153 milles à L’intérieur des terres jusqu’à Troy, dans L’état de New York.les Indiens Algonquins appelaient la rivière Mohicanituk, « la rivière qui coule dans les deux sens.”
Nettoyage du système
les Estuaires ont leurs problèmes. Certains sont auto-infligés; d’autres sont causés par les abus de l’habitation humaine.
un estuaire, avec tous ses agitations dynamiques, a un attribut qui favorise sa propre destruction: il piège les sédiments., Lorsque la boue et les solides en suspension d’une rivière entrent dans l’estuaire, ils rencontrent le front de sel. Contrairement à l’eau douce, qui monte et sur la couche saline, les sédiments tombent de la couche de surface dans la couche d’eau plus dense et plus salée se déplaçant dans l’estuaire. En tombant, il est piégé et s’accumule sur le fond. Lentement, l’estuaire devient de plus en plus boueux, de moins en moins profond.
de temps en temps, une inondation majeure poussera le sel hors de l’estuaire, emportant les sédiments boueux avec lui., Les carottes de sédiments dans la rivière Hudson indiquent que les sédiments peuvent s’accumuler pendant 10, 20 ou même 50 ans, déposant des couches chaque année comme des cernes d’arbres. Mais alors un ouragan ou une grande fonte des neiges inonde la rivière, efface les couches de sédiments et envoie la boue à la mer.
le comportement « épisodique” des dépôts de sédiments est une bonne et une mauvaise nouvelle. C’est bien parce qu’une grosse tempête peut empêcher un estuaire de devenir trop peu profond trop vite. En fait, il semble qu’au cours des 6 000 dernières années, le dragage naturel par de grandes tempêtes a maintenu une profondeur d’eau presque constante dans l’estuaire de L’Hudson.,
la mauvaise nouvelle est que les sédiments conservent une « mémoire” de tous les contaminants qui les ont traversés au fil des ans. Les réglementations environnementales sont beaucoup plus strictes aujourd’hui qu’il y a 50 ans, et nous avons cessé d’utiliser de nombreux produits chimiques qui perturbent l’environnement. Par exemple, les biphényles polychlorés (BPC) ont été interdits dans les années 1970 parce qu’ils se sont révélés toxiques pour les poissons et la faune, ainsi que pour les humains qui les consomment., Pourtant, nous avons toujours un problème de contamination dans L’Hudson et d’autres rivières parce que les BPC sont lents à se décomposer et chaque nouvelle inondation remobilise ces contaminants « hérités” et prolonge notre exposition.
effets de ruissellement
des milliards de dollars sont maintenant dépensés pour nettoyer les estuaires américains contaminés par la pollution industrielle. À Boston, par exemple, le nouveau système d’égouts créé pour sauver le port de Boston a coûté aux contribuables environ 5 milliards de dollars. Le programme Superfund de L’Environmental Protection Agency des États-Unis collecte et dépense des milliards de dollars de plus pour assainir les estuaires.,
souvent, les stratégies d’assainissement sont complexes et controversées. Dans le cas de la rivière Hudson, il y a un débat animé sur la question de savoir si les sédiments contaminés par les BPC devraient être enlevés-dragués avec des méthodes de haute technologie qui minimisent théoriquement les dommages environnementaux—ou laissés intacts. Ce débat pivote sur le phénomène de tempête épisodique: les sédiments contaminés sont-ils là pour rester, ou pourraient-ils être remués lorsque le prochain ouragan se lave à travers la vallée de L’Hudson?
outre les initiatives de nettoyage, certaines parties de L’Hudson doivent être draguées à des fins de navigation., Le dragage n’est pas si coûteux ou difficile, mais trouver un endroit où déposer des sédiments contaminés est un problème. Le Port de New York a rempli les mines de charbon abandonnées de Pennsylvanie avec sa boue contaminée, mais ce n’est pas une solution à long terme.
bien que les problèmes des estuaires Américains soient compliqués et coûteux, ils font pâle figure par rapport aux estuaires asiatiques. La nation entière du Bangladesh se trouve dans l’estuaire et la plaine inondable inférieure du fleuve Gange-Brahmapoutre., D’autres fleuves asiatiques tels que le Mékong, Chiang Jiang (ou Yangtze) et Huang Ho (ou Fleuve Jaune) sont encombrés et tendus par des établissements humains concentrés. L’élévation mondiale du niveau de la mer provoque une perte de terres, une augmentation des inondations et une intrusion accrue de sel dans ces estuaires.
la demande d’eau en amont pour l’irrigation et l’usage domestique réduit considérablement le débit d’eau douce à travers ces systèmes., Les estuaires de L’Indus et de Huang Ho ont souffert de réductions drastiques du débit d’eau douce au cours des dernières décennies, et l’impact de ces modifications humaines vient d’être reconnu. De nouvelles politiques sur l’utilisation des terres, le détournement de l’eau et même la production mondiale de dioxyde de carbone (qui affecte le réchauffement climatique et l’élévation du niveau de la mer) seront nécessaires pour protéger ces environnements estuariens vulnérables et leurs habitants humains.,
susciter de nouvelles idées
l’un des défis de la recherche estuarienne est que la plupart des problèmes importants sont interdisciplinaires, impliquant la physique, la biologie, la chimie, la géologie et souvent les politiques publiques et l’économie. Les estuaires sont également incroyablement divers, de toutes formes et tailles. Pourtant, les scientifiques sont continuellement mis au défi par les décideurs publics de généraliser nos résultats d’études d’un estuaire et de les appliquer au reste des estuaires du monde.,
en tant que scientifiques, l’un de nos rôles est de prédire les changements dans l’environnement, compte tenu de différentes influences naturelles et induites par l’homme. Pour prévoir la santé des estuaires à l’avenir, nous avons des questions fondamentales à répondre sur le présent et le passé. Jusqu’où le sel s’immiscer si le débit de la rivière est coupée en deux? Est-ce que les changements dans le débit de la rivière augmentent ou diminuent la vitesse à laquelle les sédiments affleurent l’estuaire? Quel effet de tels changements ont – ils sur les poissons qui fraient en eau douce?
ce que nous apprenons sera essentiel pour une population humaine qui valorise de plus en plus les eaux côtières., Nous avons besoin de Politiques publiques saines pour réduire la vulnérabilité aux inondations côtières et protéger l’eau potable, les approvisionnements alimentaires et certains des habitats les plus importants du monde. Nous ne développerons de meilleures politiques que si nous pouvons les fonder sur une meilleure science.