Biologie d'eau douce

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Les habitats d'eau douce sont constitués de milieux comme les cours d'eau, les plans d'eau et les zones humides, qui abritent chacun une grande variété d'organismes^[6].

L'eau courante est un type d'habitat dulçaquicole qui se compose principalement des fleuves, des rivières et des ruisseaux. Les eaux à courant rapide ont une teneur (en) en oxygène plus élevée, ce qui permet à différentes espèces de prospérer et de faciliter le contrôle de la pollution^[6]. L'eau courante est un système ouvert, ce qui signifie qu'elle n'est pas isolée et qu'elle échange de la matière et de l'énergie avec d'autres systèmes^[6]. Une grande partie de la matière organique que l'on y trouve provient du ruissellement des sols ou des sédiments plus en amont (nl) ; elle constitue une importante source de nourriture pour de nombreuses espèces. Les masses d'eau courante commencent aux crénons, qui comprennent des sources, des lacs ou de la neige fondue, et s'écoulent vers leurs embouchures, généralement un autre chenal (en) en mouvement ou l'océan^[7]. Les caractéristiques des cours d'eau changent tout au long de leur trajet, de la source à l'embouchure. Par exemple, l'eau à la source est plus claire, a une teneur en oxygène plus élevée, des températures plus basses et des espèces hétérotrophes courantes. Au milieu du parcours, la largeur du cours d'eau augmente et la diversité des espèces croît en raison des changements de température et de teneur en oxygène, y compris pour les plantes vertes aquatiques et les algues. L'eau à l'embouchure a une concentration en oxygène plus faible et est plus trouble en raison des sédiments accumulés et transportés le long du cours d'eau. Cette augmentation des sédiments abaisse la pénétration de la lumière dans l'eau, diminuant ainsi la diversité de la flore et, avec moins d'oxygène, celle de la faune^[7].

La zone riparienne est la zone située le long des berges des cours d'eau, où elle abrite des plantes à forte humidité, essentielles à cet écosystème. Ces plantes forment une zone tampon entre la terre ferme et le cours d'eau, le protégeant de la pollution et des inondations. Elles offrent également un habitat à de nombreuses espèces des zones humides, dont beaucoup sont menacées. Enfin, les plantes riveraines ombragent l'eau vis-à-vis du Soleil, réduisant ainsi le stress thermique sur l'eau et la vie aquatique, tout en fournissant des nutriments sous forme de matière organique^[6].

L'eau stagnante est un type d'habitat d'eau douce qui est principalement composé par les lacs, les étangs et les mares. Cet habitat a une diversité d'espèces plus limitée car elles sont isolées les unes des autres et des autres systèmes aquatiques, contrairement à l'eau courante^[7]. L'eau stagnante subit un processus de stratification, dans lequel l'eau est divisée en couches en fonction de la teneur en oxygène^[6]. La stratification ne se produit pas dans les eaux courantes car la rapidité de celles-ci mélange des eaux avec des teneurs en oxygène différentes. La couche supérieure contient le plus d'oxygène et à mesure que la profondeur augmente, celui-ci diminue^[6]. La stratification peut être ressentie dans la température de l'eau (eo), car la couche supérieure est plus chaude en raison du réchauffement par le Soleil, tandis que les couches plus profondes sont plus froides.

L'eau stagnante peut être divisée en trois zones basées sur la profondeur et la distance du rivage. La zone littorale est la couche la plus supérieure et la plus chaude des plans d'eau, chauffée directement par le Soleil^[7]. Cette zone abrite la plus grande biodiversité en eau stagnante, avec une grande variété d'organismes essentiels à la santé de l'écosystème et importants dans le régime alimentaire des organismes de l'habitat, comme les algues, les plantes aquatiques, les mollusques, les insectes, les poissons, les crustacés et les amphibiens^[7]. La zone limnétique se trouve en dessous de la zone littorale. Cette zone a des températures plus basses, demeure assez bien éclairée et est occupée par une plus petite variété d'organismes, y compris le phytoplancton, le zooplancton et les poissons^[7]. Le plancton de cette zone joue un rôle crucial dans le réseau alimentaire de l'habitat, soutenant le régime alimentaire de nombreux organismes importants. La zone la plus basse est la zone profonde (en), avec très peu de lumière, des températures plus fraîches et une densité plus élevée que les couches précédentes^[7]. Lorsque le plancton meurt, il tombe dans cette couche et fournit des nutriments à la faune qui s'y trouve. Ces animaux sont qualifiés d'hétérotrophes, ce qui signifie qu'ils mangent des organismes morts et utilisent de l'oxygène pour la respiration cellulaire, ce qui entraîne une baisse des niveaux d'oxygène dans la zone profonde^[7].

La thermocline est la zone de transition entre les eaux chaudes de surface et les eaux plus froides en profondeur^[6]. Un mélange et un mouvement d'eau limités dans les eaux calmes se produisent dans la thermocline et proviennent principalement du renouvellement saisonnier. Pendant l'automne et le printemps, il y a un mélange des couches, généralement dû au vent, qui fait circuler l'oxygène et crée une température plus uniforme dans tout le système aquatique^[7]. La zone de rivage est la zone de transition entre les systèmes d'eau et la terre ferme, semblable à la zone riparienne dans les systèmes d'eau courante^[6]. Elle fonctionne également de manière similaire à cette même zone, avec des plantes protégeant l'eau de la pollution, des inondations et du stress thermique, tout en fournissant des nutriments et des habitats aux espèces aquatiques et des zones humides.

Les zones humides sont un type spécifique d'habitats d'eau stagnante, qui comprennent notamment les marais, les marécages et les tourbières. En raison de la nature gorgée d'eau et submergée du sol, les conditions anaérobies de ces milieux sont uniques et soutiennent la plus grande diversité d'espèces de tous les écosystèmes^[7]. Les zones humides ralentissent la décomposition de la matière organique, créant ainsi des couches de matière organique riche qui fournissent des nutriments importants pour les espèces du système. La flore qui y réside sont qualifiées de plantes hydrophytes, où elles se sont adaptées à des conditions très humides^[7]. Les zones humides abritent un grand nombre d'espèces d'oiseaux, d'amphibiens, d'insectes, de reptiles, de plantes herbacées et d'arbres qui ne peuvent pas habiter d'autres systèmes, ce qui les rend très vulnérables à la destruction de ces habitats, notamment par le développement urbain et l'agriculture^[6]. Les zones humides aident à lutter contre la pollution et le changement climatique, car elles filtrent les polluants et stockent une grande quantité de carbone de la biosphère dans leur sol humide et leurs eaux stagnantes, malgré la petite superficie qu'elles occupent. De plus, les zones humides offrent une protection contre les inondations et les tempêtes, car le système peut absorber de grandes quantités d'eau excédentaire^[6]. Leur capacité d'absorption contribue également à la recharge des eaux souterraines, ce qui est très important pour les utilisations qu'en font les populations et où les sources d'eau douce utilisables diminuent. Les zones humides ne sont pas seulement des habitats et des systèmes d'eau douce, car il existe des marais salants et des tourbières qui abritent différentes espèces^[7].

Les bassins de la Caroline, également connus sous le nom de pocosins (mot alconquien qui signifierait « marécage sur une colline »), sont une forme unique de zone humide que l'on trouve principalement dans les Carolines, avec quelques-uns situés en dehors le long de la côte est des États-Unis^[8]. Ils sont caractérisés comme des dépressions de forme elliptique entourés d'une bordure de sable et ayant un fond sablonneux^[8]. Cette dépression connait des périodes humides et sèches, se remplissant d'eau de pluie pendant les mois d'hiver et de printemps et s'asséchant en été^[8]. Les bassins de la Caroline abritent des espèces rares, dont certaines sont endémiques de ces baies^[8].

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Les organismes d'eau douce sont généralement divisés en organismes benthiques et pélagiques, car ce sont les deux zones de vie que l'on trouve dans le biome d'eau douce. Les organismes dulçaquicoles comprennent notamment les invertébrés, les insectes, les poissons, les amphibiens, les mammifères, les oiseaux, les plantes aquatiques et le plancton^[7].

Les invertébrés d'eau douce comportent les mollusques d'eau douce, les insectes, les crustacés et les vers^[9]. Ils constituent un maillon important dans les chaînes alimentaires d'eau douce, transportant les nutriments et l'énergie des producteurs, tels que les algues et les plantes aquatiques, vers les consommateurs (en) supérieurs, tels que les poissons et les amphibiens^[9]. De plus, les invertébrés peuvent agir comme d'importants bioindicateurs de la santé des écosystèmes^[9].

Les poissons d'eau douce sont très diversifiés, comptant plus de 18 000 espèces et constituant un quart des espèces de vertébrés mondiaux^[10]. Environ la moitié des espèces de poissons vivent dans des environnements d'eau douce, tandis que l'autre moitié (en) vit dans l'eau salée^[11]. Certains poissons, tels que les saumons et certaines espèces de requins, peuvent circuler entre les environnements dulçaquicoles et marins, reliant ainsi les deux milieux^[11]. Ces espèces sont qualifiées de poissons diadromes (terme issu du grec signifiant « courir entre »), en référence aux poissons qui migrent entre l'eau douce et l'eau salée^[12].

Les amphibiens, qui comprennent les grenouilles, les crapauds, les salamandres et les cécilies, sont une classe qui existe essentiellement dans les habitats d'eau douce. Ectothermes et dotés d'une peau fine, ils dépendent de l'eau pour rester hydratés^[13]. Les amphibiens peuvent servir d'indicateurs de la santé environnementale, car ils sont facilement affectés par les changements environnementaux, tels que la pollution ou le changement climatique^[13].

Les oiseaux d'eau (en) sont un groupe d'oiseaux qui dépendent des habitats aquatiques pour la chasse, le repos et parfois la nidification^[14]. Parmi les espèces qui dépendent des habitats d'eau douce, on y retrouve les martins-pêcheurs, les flamants et divers types de sauvagine. De nombreux oiseaux utilisent les plantes de ces environnements d'eau douce pour le matériel de nidification, l'habitat et la nourriture. De plus, les oiseaux d'eau douce contribuent au contrôle des populations de poissons et d'insectes dans ces milieux^[14].

Les plantes aquatiques, ou hydrophytes, fonctionnent de manière similaire aux plantes terrestres : elles fournissent la base de la chaîne alimentaire, éliminent le dioxyde de carbone et produisent de l'oxygène (en). Elles peuvent être divisées en trois catégories : émergentes (zh), submergées (es) et flottantes^[15]. Les plantes émergentes, telles que les prêles et les massettes, sont enracinées près du bord des écosystèmes dulçaquicoles et dépassent généralement de l'eau^[15]. Les plantes submergées, comme les élodées et les potamots, sont complètement sous l'eau et peuvent être enracinées ou non^[15]. Les plantes flottantes, telles que les nénuphars ou les lentilles d'eau, peuvent également être enracinées ou non, mais leurs feuilles flottent à la surface de l'eau^[15].