Les cours d'eau artificiels repèrent les effets des agresseurs du milieu aquatique

Les plantes et les animaux aquatiques sont fréquemment exposés à plus d'un agent stressant du milieu à la fois—par exemple, les eaux d'égout municipales combinées aux nutriments et aux contaminants des effluents des fabriques de pâtes et papiers. Il a toujours été très difficile d'évaluer les effets cumulatifs de ces substances sur les organismes aquatiques, jusqu'à ce que, récemment, des scientifiques de l'Institut national de recherche sur les eaux (INRE) d'Environnement Canada mettent au point un système d'évaluation des effets individuels et combinés.

En vertu de la Loi canadienne sur l'évaluation environnementale, tous les projets d'exploitation doivent faire l'objet d'une évaluation des effets cumulatifs en vue d'en prédire les effets négatifs et d'élaborer des mesures propres à les prévenir ou à les atténuer. Le problème réside dans la difficulté de déterminer la substance qui produit tel ou tel effet, ou la mesure dans laquelle la présence d'une substance donnée réduit ou augmente l'effet d'une autre. Bon nombre des techniques courantes qui servent à la bioévaluation ne réussissent pas à établir de rapport de cause à effet suffisamment clair. Dans le milieu naturel, par exemple, les chercheurs ne peuvent pas toujours être certains de la concentration ou de la durée d'exposition et ils ne peuvent pas non plus reproduire facilement les expériences.

Au cours des six dernières années, une équipe de chercheurs de l'INRE a mis au point un mésocosme, ou système de cours d'eau artificiels, capable de « débrouiller » les effets d'agents stressants multiples, tels que les interactions des nutriments avec les contaminants ou des métaux avec les contaminants et de multiples contaminants métalliques. Les chercheurs sont ainsi en mesure d'examiner les effets d'agresseurs individuels et, par la même occasion, d'évaluer leurs effets combinés.

Le système de mésocosme comble l'écart entre les études de laboratoire, où les variables sont strictement contrôlées, et le monde naturel, dans lequel les chercheurs exercent un contrôle extrêmement limité sur les facteurs qui influent sur leurs expériences. Il comprend une série de bassins circulaires—les bassins originaux avaient un volume d'environ un demi-mètre cube chacun—qui sont transportés jusqu'au cours d'eau par camion à plate-forme. Dans les conditions ambiantes de lumière et de température, l'eau du cours d'eau est pompée dans les bassins pour simuler son courant. Des substrats, ou lits de cours d'eau, sont créés à l'aide de roches et d'autres matériaux du cours d'eau et l'on donne à un « biofilm »—composé de sédiments et de petits organismes qui se déposent dans le fond—le temps de se développer avant d'introduire des invertébrés et des petits poissons benthiques ou vivant sur le fond.

Les chercheurs ont eu recours à ce système pour étudier les effets des effluents des fabriques de pâtes et des mines de métaux dans plusieurs grands cours d'eau du Canada : la rivière Athabasca, dans le nord de l'Alberta; la rivière Thompson et le fleuve Fraser, en Colombie-Britannique; et, plus récemment, les rivières Saint-Jean et Little, au Nouveau-Brunswick. Ils ont concentré leurs efforts sur les effets sur les communautés benthiques, étudiant la structure des communautés, ainsi que la croissance et la santé génésique de divers membres des communautés.

Au cours de l'expérience de l'Athabasca, les chercheurs ont été en mesure de dissocier les effets des contaminants et des nutriments des effluents des fabriques de pâtes de papier kraft blanchi sur les algues et les invertébrés benthiques en utilisant trois traitements : le premier ne contenait aucun effIuent, le deuxième contenait la concentration d'effluent d'un pour cent habituellement relevée dans la rivière et le troisième contenait une solution d'azote-phosphore dont les niveaux de nutriments étaient analogues à ceux du traitement avec effluent.

Par rapport au traitement témoin, ils ont constaté que la croissance des algues et le nombre des insectes augmentaient avec l'exposition au traitement avec effluent et au traitement avec azote-phosphore, et qu'il se produisait un changement dans la structure de la communauté algale. En effet, la biomasse algale et celle des insectes ne différaient pas de façon significative entre les deux traitements, ce qui donne à penser qu'aux concentrations décelées dans la rivière Athabasca, la réaction à l'enrichissement des nutriments l'emporte sur tout effet négatif causé par les contaminants.

Depuis l'étude de l'Athabasca, l'INRE a perfectionné son système et utilise désormais des mésocosmes beaucoup plus petits, qui peuvent être acheminés sur les lieux de la recherche plus facilement et d'une manière plus rentable. Bénéficiant de l'appui de l'Initiative fédérale de recherche sur les substances toxiques, les chercheurs évaluent présentement l'efficacité du système en déterminant les effets non seulement sur les algues et les invertébrés benthiques, mais aussi sur les poissons et l'écosystème aquatique dans son ensemble—travaux qui contribuent directement aux efforts accomplis par le gouvernement et l'industrie pour réduire les risques auxquels est soumis l'environnement canadien.

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