«The lake is a little world within itself» (le lac est un microcosme), énonçait en 1887 le limnologiste Stephen A. Forbes, considéré comme un des pères de la science des écosystèmes lacustres. Pendant plus d’un siècle, les scientifiques ont considéré les lacs comme des mondes miniatures, des laboratoires naturels où la complexité des écosystèmes pouvait être étudiée en détail, rappelle le professeur du Département des sciences biologiques Yves Prairie. «Alors que le monde est confronté à des pressions climatiques et environnementales croissantes, la question qui émerge désormais est: comment passer de la compréhension d’un lac à la compréhension du rôle de tous les lacs de la Terre?», s’interroge le titulaire de la Chaire UNESCO en changements environnementaux à l’échelle du globe.
Dans le cadre d’une étude dont les résultats viennent d’être publiés dans la revue Nature Water, Yves Prairie et ses collègues Cristian Gudasz, de l’Université Umeå, en Suède, et Dominic Vachon, maintenant au ministère de l’Environnement, de la Lutte contre les changements climatiques, de la Faune et des Parcs du Canada, ont tenté de mieux comprendre les systèmes lacustres à l’échelle régionale et mondiale. «L’hypsographie des lacs, c’est-à-dire la relation entre la profondeur et la superficie d’un lac, est au cœur de cette nouvelle approche, explique-t-il. Cela détermine la manière dont les lacs se mélangent, stockent la chaleur, échangent des gaz et assurent le cycle des nutriments.»
À l’aide d’ensembles de données mondiales et d’ordinateurs à haute performance, les chercheurs ont analysé les caractéristiques physiques et les réponses modélisées de millions de lacs à des simulations au cours desquelles leur structure physique réagissait à un changement climatique.
L’un des principaux résultats de leur étude est la mesure résultant du rapport entre le volume d’eau et la surface des sédiments. «Ce rapport indique si la dynamique d’un lac est plus susceptible d’être influencée par ce qui se passe dans la colonne d’eau, comme la chaleur ou la croissance du plancton, ou au fond, comme la libération de nutriments par les sédiments ou la production de gaz à effet de serre, illustre Yves Prairie. Il permet également de déterminer si les lacs sont plus sensibles au changement climatique.»
Les Überlacs
Il en résulte un nouveau concept: les lacs composites, aussi appelés «Überlacs», qui conservent des caractéristiques locales et des traits physiques essentiels tout en représentant des régions ou des zones climatiques entières. «Ces composites aident les chercheurs à détecter des schémas à grande échelle, par exemple la manière dont les lacs des régions froides et glaciaires diffèrent structurellement et fonctionnellement de ceux des climats plus chauds», illustre Yves Prairie.
Le trio a été étonné de constater qu’une fois agrégé, le système lacustre mondial ne ressemble pas à un océan, mais plutôt à une image miroir de la partie terrestre du globe. «La majorité des zones lacustres sont peu profondes, contrairement aux océans, explique le professeur. Cette structure composite des lacs permet de distinguer les systèmes lacustres dans les différentes zones climatiques.»
Leurs résultats proposent un nouveau cadre pour comprendre les lacs dans leur ensemble, non pas comme des systèmes isolés, mais comme une partie cohérente du système terrestre, poursuit le chercheur. «Nous espérons que cela aidera les scientifiques et les décideurs politiques à évaluer la résilience, la stabilité et les rétroactions climatiques des systèmes d’eau douce dans un monde en constante évolution», conclut-il.