Qu'Est-Ce Que La Limnologie?

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Le terme limnologie est dérivé du mot grec "limne", qui signifie lac ou étang. La limnologie est l'étude des eaux intérieures, qui comprend les cours d'eau, les lacs, les rivières, les zones humides et les réservoirs. La limnologie est une division de la science environnementale ou de l'écologie et couvre les attributs géologiques, chimiques, biologiques et physiques, notamment des eaux intérieures, qui peuvent être d'origine humaine ou naturelle, salines et fraîches, et les eaux stagnantes ou courantes. La limnologie est liée à l'hydrobiologie et à l'écologie aquatique, qui se concentre sur les organismes aquatiques. La limnologie du paysage, branche de la limnologie, étudie la conservation et la gestion des écosystèmes marins dans une perspective paysagère.

Histoire de la limnologie

Le scientifique suisse François-Alphonse Forel est considéré comme le fondateur de la limnologie et ses observations ont inspiré de nombreux scientifiques, dont le botaniste Einar Naumann et le zoologiste August Thienemann, qui ont formé la Société internationale de limnologie (ISL) dans 1922. Forel a commencé à questionner et à observer la nature à l’âge de 13, et ses premières études ont porté sur la relation entre les propriétés biologiques, physiques et chimiques du lac Léman. Forel a inventé le terme limnologie au cours du XIIe siècle dans sa monographie intitulée Le leman. Il a défini la limnologie comme l'océanographie des lacs, mais s'est élargie pour inclure l'étude des eaux intérieures. La limnologie est une discipline intégrative dans laquelle la biologie, la physique et la chimie interagissent, permettant ainsi de comprendre l'écosystème d'une manière plus complète.

Propriétés physiques de l'écosystème aquatique

La combinaison des vagues, des courants et de la chaleur, parmi d'autres distributions saisonnières des conditions environnementales, aide à identifier les propriétés physiques du système marin. L'analyse quantitative de la masse d'eau dépend de différentes caractéristiques, telles que les zones humides, les cours d'eau, les rivières et les estuaires, ainsi que de la structure de l'environnement entourant le plan d'eau. Le processus de formation des lacs aide à classer les masses d'eau et les profondeurs d'eau définissent les zones à l'intérieur d'un lac. La vitesse de l'eau et la géologie des environs déterminent le système morphométrique des cours d'eau et des rivières. Les estuaires relèvent également de l'étude de la limnologie. La configuration, la taille et la forme des zones humides varient, mais tous les types de zones humides typiques, tels que les marécages, les tourbières et les marais, varient entre eau douce et eau peu profonde.

Intégration de la lumière

La théorie de la zonation de la lumière considère comment la pénétration de la lumière solaire dans l'eau affecte la structure d'une masse d'eau. Les zones de lumière définissent différents niveaux de productivité au sein de l'écosystème, comme un lac. La zone euphotique ou photique se réfère à la profondeur de la colonne d'eau que la lumière peut pénétrer et où les plantes peuvent pousser. Le reste de la colonne d'eau qui ne reçoit pas suffisamment de lumière solaire pour la croissance des plantes est connu sous le nom de zone aphotique. L'albédo mesure la quantité d'électromagnétique qui se reflète lorsque la lumière du soleil atteint la surface de l'eau.

Stratification thermique

La stratification thermique, également appelée zonation thermique, est une méthode de regroupement des couches de masse d'eau dans l'écosystème aquatique en fonction des variations de température sur ces segments. Le chauffage diminue de façon exponentielle avec la profondeur de la colonne d'eau et, par conséquent, l'eau est plus chaude en surface et devient progressivement plus froide à mesure que la profondeur augmente. La stratification thermique d'un plan d'eau comporte trois sections. Epilimnion est la couche supérieure, qui est proche de la surface de l'eau, est la couche la plus chaude qui subit la circulation du vent. La deuxième couche de la colonne d'eau, qui subit une baisse rapide de la température, est appelée thermocline. La couche inférieure, uniformément froide, est l'hypolimnion. En été, la couche supérieure d'un plan d'eau est toujours plus chaude que la couche inférieure. Cependant, en hiver, la température de la couche d'épilimnion est inférieure à 4, ce qui correspond à la température de la couche inférieure. La couche supérieure se dilate, devient plus claire, puis se fige.

Propriétés chimiques d'un écosystème aquatique

Dans un environnement naturel, l'érosion du sol, l'évaporation, le type de sol et le substrat rocheux, les précipitations et la sédimentation influencent la composition chimique de l'eau. Tous les plans d'eau ont un équilibre unique entre les composés et les éléments inorganiques et organiques.

La qualité d'eau

Bien que des centaines de variables soient considérées comme affectant la qualité de l'eau des lacs, seules quelques variables ont été confirmées comme étant d'une grande importance pour la santé de l'écosystème aquatique. De nombreuses activités biologiques affectent la concentration de gaz dissous et d'éléments nutritifs, mais l'activité humaine est le seul facteur majeur contribuant à la qualité de l'eau.

Oxygène

L'oxygène dissous est responsable de nombreuses réactions chimiques et biologiques qui jouent un rôle important dans le fonctionnement de l'écosystème aquatique. Divers processus naturels affectent la concentration en oxygène dans l'écosystème, y compris la photosynthèse et la respiration. Le profil d'oxygène est affecté par le vent à la surface de l'eau, la respiration, la photosynthèse et la matière organique, ce qui signifie que la concentration en oxygène diminue tout comme le profil de température. Le profil utilise le même principe que la pénétration de la lumière et la stratification thermique. La photosynthèse et la lumière solaire contrôlent la concentration en oxygène dissous et déterminent la quantité de photosynthèse pouvant se produire dans les trois couches d’eau où la lumière est disponible. La concentration d'oxygène dissous diminue la profondeur d'une masse d'eau. La vie aquatique absorbe l'oxygène dissous tout en expulsant le dioxyde de carbone.

Le phosphore et l'azote sont des nutriments essentiels dans le système aquatique. Bien que la plupart des études portent sur l'ammoniac, le nitrite et le nitrate comme sources d'azote dans l'eau, l'azote existe sous forme gazeuse dans le système aquatique. La concentration d'azote est généralement élevée en automne et en hiver, et plus faible au printemps et en été. En raison de la faible concentration de phosphore dans les masses d'eau, le phosphore est considéré comme le facteur limitant du taux de croissance du phytoplancton. Le phosphore dissous a un cycle écosystémique distinct.

Propriétés biologiques d'un écosystème aquatique

La limnologie classe tous les plans d'eau selon leur indice d'état trophique. L'indice d'état trophique est déterminé par les quantités de phosphore et d'azote, entre autres nutriments. Les lacs eutrophiques ont des niveaux élevés de nutriments et se caractérisent par une productivité élevée. Les lacs oligotrophes ont de faibles niveaux de nutriments et se caractérisent par une faible production primaire. Les lacs dystrophiques ont une eau jaune-brun ou de couleur thé et une forte teneur en matière humique. L'eutrophisation d'un lac peut entraîner une production accrue d'algues.