L’analyse des fleurs d’eau de cyanobactéries dans la baie Missisquoi (Québec, Canada) de 2000 à 2008 et les facteurs environnementaux potentiellement liés à leur formation

Résumé

Le ministère du Développement durable, de l’Environnement et de la Lutte contre les changements climatiques a colligé des données sur les cyanobactéries (algues bleu-vert) et sur d’autres paramètres de la qualité des eaux dans la partie québécoise de la baie Missisquoi. Le protocole d’échantillonnage a été conçu principalement pour vérifier le respect des seuils pour la protection des usages (surtout les usages récréatifs) aux endroits où les principales fleurs d’eau et écumes ont été observées. Les échantillons ont aussi été prélevés pour documenter des conditions biologiques et physicochimiques qui existaient dans la baie. Ce rapport se concentre sur les données biologiques et sur les facteurs environnementaux qui peuvent contribuer à la formation des fleurs d’eau de cyanobactéries dans la baie. Un autre rapport porte sur le respect des seuils (Blais 2014).

L’échantillonnage a eu lieu tous les étés, de 2000 à 2008. Cependant, toutes les stations n’ont pas été échantillonnées toutes les années ou à la même fréquence toutes les années. C’est en 2001 et 2002 que le nombre d’échantillons a été le plus élevé. De petits changements dans la méthode d’échantillonnage ont eu lieu durant ce suivi. Pour ce rapport, on considère les données qui ont été collectées aux quatre principales stations : deux près de la rive est à Saint-Armand (stations b et d2), une près du centre de la baie, où se trouve la profondeur maximale (station a), et une dans la partie ouest de la baie, soit à Venise-en-Québec (station d8).

Malgré les variations spatiotemporelles dans l’échantillonnage, les résultats mettent en évidence que les fleurs d’eau à la baie Missisquoi constituent un phénomène très dynamique et variable. Généralement, l’abondance des cyanobactéries était plus faible aux stations a et d8 qu’aux deux autres stations, situées plus à l’est. Les fleurs d’eau de cyanobactéries ont été particulièrement importantes à toutes les stations de 2001 à 2006 et en 2008. À l’opposé, les fleurs d’eau de cyanobactéries ont été très faibles en 2007. Microcystis a été le genre dominant de cyanobactéries à la plupart des stations de 2001 à 2005. Les fleurs d’eau des années subséquentes ont été plus diversifiées, avec la dominance d’autres taxons à potentiel toxique comme Aphanizomenon flos-aquae, Anabaena flos-aquae et Anabaena spiroides à certaines occasions. Des espèces non toxiques comme Aphanothece clathrata et Chroococcus dispersus ont, elles aussi, été dominantes à quelques reprises.

En général, à la baie Missisquoi, les fleurs d’eau de cyanobactéries sont précédées au printemps par des fleurs d’eau de diatomées et de cryptophycées. Toutefois, en été, la croissance exponentielle des cyanobactéries fait en sorte que celles-ci contribuent alors à plus de 80 % de la biomasse phytoplanctonique. À l’automne, les fleurs d’eau de cyanobactéries déclinent et sont encore remplacées par des diatomées et des cryptophycées, mais à de plus faibles biomasses. En 2007, lorsque les fleurs d’eau de cyanobactéries ne se sont pas vraiment développées, les chlorophycées et les dinoflagellées (Péridinium) ont dominé le phytoplancton.

De 2001 à 2008, les microcystines ont été détectées à la plupart des stations, et ce, la plupart des années, sauf en 2007. La microcystine-LR était la variante la plus commune, mais la microcystine-YR et la microcystine-RR étaient aussi fréquemment présentes. Les concentrations de microcystines étaient positivement et significativement corrélées avec la biomasse de Microcystis, mais les microcystines étaient rarement présentes lorsque d’autres genres de cyanobactéries étaient dominants. La microcystine-YR et la microcystine-RR étaient significativement et positivement corrélées avec la température de surface de l’eau, contrairement à la microcystine-LR. Même si cette relation n’est pas vraiment forte, elle laisse supposer que certains taxons ou souches génétiques, qui peuvent produire ces variantes de microcystines, sont plus fréquemment présents dans les eaux plus chaudes. Les autres facteurs qui peuvent affecter les concentrations de microcystines comprennent les nutriments, le pH et la turbidité. Les autres cyanotoxines analysées se trouvaient sous les concentrations détectables.

Les analyses multivariées ont démontré que la qualité de l’eau a fluctué considérablement dans l’espace et dans le temps. En particulier, les stations localisées du côté est tendent à avoir les valeurs les plus élevées en phosphore, en turbidité et en pH et une moindre profondeur pour le disque de Secchi. La variabilité spatiale de la qualité de l’eau sur toute la baie est le principal facteur expliquant la variabilité de la composition des communautés de cyanobactéries.

La baie est eutrophe. Un coefficient de corrélation positif et significatif a été trouvé entre la biomasse de cyanobactéries et les concentrations de phosphore total. En comparaison, les concentrations d’azote total étaient basses et faiblement corrélées avec la biomasse de cyanobactéries. Cependant, les oxydes d’azote (nitrites et nitrates) étaient toujours corrélés significativement et négativement avec la biomasse de différents taxons de cyanobactéries, ce qui indique une utilisation possible de ce nutriment par ces microorganismes. Les cyanobactéries se retrouvaient aussi fréquemment à des ratios NT/PT inférieurs à 7, ce qui indique une probable limitation de l’azote selon que des espèces dotées d’hétérocystes étaient dominantes ou non.

Des corrélations positives et significatives ont aussi été notées entre la biomasse de cyanobactéries, le pH et la turbidité, alors qu’une corrélation négative et significative a été observée avec la profondeur du disque de Secchi. Un certain nombre de taxons, surtout Anabaena, étaient corrélés positivement et significativement avec le carbone organique dissous, et plusieurs espèces l’étaient avec la température de l’eau.

Peu de corrélations significatives ont été observées entre la biomasse de cyanobactéries et les conditions météorologiques enregistrées à la station météorologique de Philipsburg, à l’exception de la moyenne des températures maximales ambiantes des 7 à 10 derniers jours. Cela indique qu’une semaine ou plus de chaudes températures serait bénéfique durant l’été pour les cyanobactéries à la baie Missisquoi. Pour leur part, les vents, les périodes de pluie et le couvert nuageux prolongé semblent avoir peu d’effet.

Les analyses multivariées ont aussi démontré une hétérogénéité temporelle et spatiale considérable dans la distribution des fleurs d’eau et dans la composition des communautés de cyanobactéries. La comparaison multivariée entre les données environnementales et les données de cyanobactéries permet de supposer que les concentrations d’azote, le pH et la température de l’eau de surface sont les paramètres les plus associés à la composition des communautés de cyanobactéries. Toutefois, cette relation était faible et beaucoup de variance reste inexpliquée dans ces données.

Les analyses de corrélations indiquent que la chlorophylle a et la phycocyanine pourraient toutes deux être de bons indicateurs de la présence de cyanobactéries à la baie Missisquoi. Peu de corrélations significatives ont été observées entre la biomasse des algues eucaryotes et les paramètres environnementaux, à l’exception du pH et de la température de surface.

L’ampleur de la variance inexpliquée semble indiquer que des paramètres non mesurés seraient des facteurs majeurs susceptibles de moduler les communautés de cyanobactéries dans la baie Missisquoi. Selon certains auteurs, ces facteurs pourraient être les concentrations d’herbicides, la présence de moules zébrées ou celle de poissons zooplanctivores comme le gaspareau. Malheureusement, aucune donnée ne permet d’examiner leur rôle dans la composition et dans l’abondance des communautés de cyanobactéries à la baie Missisquoi.

Document complet : An analysis of cyanobacterial bloom occurrence in Missisquoi Bay (Québec, Canada) between 2000 and 2008, and possible environmental factors underlying them dans la section Conferences and reports.