Eutrophisation et transferts de nutriments : mécanismes et évolution à long terme

L’eutrophisation se défini comme la manifestation, en terme de métabolisme général (production et respiration) d’un écosystème, des apports exogènes de nutriments qu’il reçoit. Ces manifestations peuvent revêtir des formes extrêmement diverses selon les secteurs concernés du réseau hydrographique : Dans les petits cours d’eau de tête de bassin, la production végétale est avant tout conditionnée par les contraintes hydrologiques (forte dilution hydraulique), de sorte que seules des végétaux attachés (diatomées benthiques et macrophytes sont susceptibles de se développer. Leur prolifération excessive, rare dans le bassin de la Seine, peut dans certains cas poser de problèmes. C’est dans les grands cours d’eau (ordre 5 et au delà), souvent canalisés, que peut se dvelopper le phytoplancton algal, qui, dans ces secteurs, domine complètement la production primaire. Les blooms diatomiques printaniers, souvent très intenses, peuvent être la cause de gène pour la production d’eau potable et de dégradation sensibles de la qualité de l’eau. Le matériel organique d’origine algale apporté d’amont, contribue aux déficits d’oxygénation observés dans l’estuaire. Enfin dans le panache de la Seine en Baie de Seine, l’eutrophisation se manifeste par le développement d’algues non diatomiques productrices de toxines diarrhéiques, conduisant à la contamination des coquillages. Ces manifestations diverses résultent toutes d’un déséquilibre quantitatif ou qualitatif de l’approvisionnement du système en azote, phosphore ou silice. La compréhension de ces phénomènes nécessite donc un outil capable de représenter les apports, les transferts et les processus de transformation de nutriments à l’échelle du bassin versant, ainsi que la dynamique des processus de production primaire et d’hétérotrophie qui en résultent. Le modèle Riverstrahler constitue un tel outil. Il permet de relier le fonctionnement biogéochimique du réseau hydrographiques, et partant, la qualité de l’eau, aux contraintes que constituent le climat, la morphologie des cours d’eau, l’usage du sol et les apports ponctuels du bassin versant. Le modèle existe sous deux forme : * L’une basée sur une spatialisation assez sommaire du réseau hydrographique, distinguant les 4 grands bassins hydrographiques (Seine amont de Paris, Marne, Oise et Eure) et l’axe majeur de la Seine de Paris à Caudebec (limite de l’intrusion saline). Les bassins sont représentés par une idéalisation par ordre de Strahler, tandis que l’axe principal est représenté avec une résolution kilométrique (Billen et al., 1994, 2000; Garnier et al., 1995, 2001). * L’autre intégrée à une interface SIG (SENEQUE/Riverstrahler) qui offre la possibilité d’une spatialisation beaucoup plus fine (Ruelland, 2004 ; Ruelland et Billen, 2005 ; soumis).