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Elise Imbeau

 

Étudiante 2è cycle

Département des sciences fondamentales, UQAC

Pavillon principal
555, boulevard de l'Université
UQAC
Saguenay
Québec, Canada
G7H 2B1

5147125862 poste 0
eliseimbeau@outlook.com

 

 


 
 
 

Projet de recherche

Les algues de glace d'eau douce

L'hiver est une période difficile mais essentielle pour les organismes d'eau douce dans l'hémisphère nord. Il influence non seulement la phénologie des périodes de renouvellement qui infusent et dispersent l'oxygène dans les colonnes d'eau, mais l’hiver permet également à la vie aquatique de réduire sa consommation d'énergie en raison des changements environnementaux que la glace et la neige apportent. Toutefois, les changements climatiques entraînent des réductions majeures de l'épaisseur, de la couverture et de la durée de la glace dans le monde entier. Avec ces changements importants qui ne cessent de s’amplifier, les écologistes se retrouvent avec un manque de connaissances des conséquences sur les changements de l’écosystème aquatique. En effet, très peu d'informations sont disponibles sur l'écologie hivernale des lacs. Seulement 2% des articles revus par les pairs portant sur l'eau douce inclut les processus de lacs sous la glace. De nos jours, l'écologie hivernale est de plus en plus considérée comme une composante importante de la limnologie et des études récentes contredisent l'idée préconçue d'une période dormante, sans vie. Considérant que près de 50% des lacs du monde sont saisonnièrement recouverts de glace et que la période de couverture de glace sur les lacs et les rivières du monde entier diminue chaque année, il est urgent de mener des recherches sur les écosystèmes de glace afin d’être en mesure de faire des prédictions sur les impacts de la perte de la couverture de glace sur l'écologie et la productivité des lacs.

Si la limnologie hivernale en général est peu connue, on en sait encore moins sur l'écologie à l'interface entre la glace et l'eau et à l'intérieur de la glace de lac. Bien que la présence de glace et les changements dans sa durée, son épaisseur et ses caractéristiques physiques entraînent de nombreuses activités biologiques importantes dans les écosystèmes marins, il existe peu d'informations sur la biogéochimie et la biologie de la glace d'eau douce et sur l'interface eau-glace dans les lacs du nord.

Le but de ma maîtrise est de caractériser les algues et autres communautés microbiennes présentes dans la glace d'eau douce par rapport à celles présentes dans la colonne d'eau afin de mieux comprendre la dynamique des algues d'eau douce en hiver. De plus, je vais mesurer la glace et l'eau sous-jacente pour une suite de variables biogéochimiques afin d'étudier le rôle de la glace d'eau douce en tant que stockage et un lieu de transformation dans le cycle biogéochimique du carbone dans les écosystèmes lacustres recouverts de glace.

Pour mon projet, je vais caractériser la variabilité des algues et autres communautés microbiennes à des échelles spatiale et temporelle. Le projet se déroulera selon un gradient latitudinal de la forêt de conifères du sud du Québec boréal (48°N, 71°W) où les lacs sont recouverts de glace pendant cinq mois par année et dont l'épaisseur maximale de la glace est d'environ 70 cm, au Milieu-Arctique, sur l'île Victoria (69°N, 105°W) où les lacs sont recouverts de glace pendant 10 mois par an, avec une épaisseur de glace maximale de 2 m et finalement dans l'Extrême-Arctique dans le nord de l'île Ellesmere et l'île Ward Hunt (83°N, 74°W) où on retrouve des lacs constamment recouverts de glace.

Il y a 11 lacs boréaux qui ont été échantillonnés en février 2018, à l'exception du lac Simoncouche (48°13'57.2"N 71°15'02.6"W) qui a été échantillonné 5 fois, une fois par mois, entre décembre 2017 et avril 2018, afin de fournir une haute résolution saisonnière des données de la succession biogéochimique et biologique dans la glace de lac.

Six lacs dans les environs de Cambridge Bay, au Nunavut, ont été échantillonnés entre le 30 octobre et le 4 novembre 2017, et un second échantillonnage des mêmes lacs a eu lieu en avril 2018. Les deux lacs du nord de l'île d'Ellesmere et de l'île Ward Hunt ont été échantillonnés en juillet 2018.

Quatre des lacs (les lacs boréaux Simoncouche, Allen et ELB et le lac Greiner à Cambridge Bay) sont suivis avec un enregistreur automatique (RBR Maestro, Ruskin) pour les mesures continues de température, conductivité, oxygène, CDOM et lumière. L'enregistreur est situé à environ 0,5 m en dessous de l'épaisseur de glace maximale annuelle. Pour ce projet, la principale variable d'intérêt est la pénétration de la lumière à travers la glace à différents moments de l'hiver.

Chaque lac a été échantillonné à un point où la profondeur de l'eau était proche de sa profondeur maximale pour avoir un échantillon de colonne d'eau représentatif. L'eau a été prélevée dans un trou fait avec une tarière à glace de 10 pouces de diamètre, en utilisant une bouteille de collection d'eau Limnos pour obtenir un échantillon intégré, c'est-à-dire un échantillon mixte représentant l'eau collectée à différentes profondeurs entre le fond et la surface.

La glace a été échantillonnée à l'aide d'un carottier de glace Mark II de 9 cm de diamètre (Kovacs Enterprise, Lebandon, NH, États-Unis). 1 à 3 carottes de glace, en fonction de l'épaisseur de la glace, ont été échantillonnées et combinées pour être analysées sur l'ensemble des analyses biogéochimiques et biologiques de la couverture de glace. Trois autres carottes de glace ont été subdivisées en deux à cinq parties afin d'étudier la répartition de la biomasse algale (chl-a) dans la glace entre l'interface eau-glace et les couches supérieures.

À chaque site, l'épaisseur de la glace, l'épaisseur de la neige, la pénétration de la lumière (capteur quantique sous-marin Li-Cor Li-192 fixé à un poteau gradué) et les profils de température, conductivité et / ou pH ont été mesurés.

L'eau et la glace ont été fondues à 4°C dans une pièce sombre pour mesurer le pH, la composition de la communauté phytoplanctonique et les nutriments totaux sous forme de phosphore total non filtré (TP) et d'azote total non filtré (TN). L'eau a également été filtrée GF / F pour détecter les pigments de chlorophylle-a et HPLC en tant qu'indication de la biomasse algale et la caractérisation des pigments algaux. Les échantillons ont également été filtrés pour déterminer la teneur en acide gras du seston et la signature isotopique stable du carbone (δ13C) afin de mieux caractériser la composition et l'origine des substances particulaires dans la glace par rapport au lac et par rapport à la terre. Un sous-ensemble de lacs sera analysé plus en détail pour déterminer les gènes marqueurs ADN / ARN afin de déterminer la composition taxonomique et d’estimer l’activité microbienne dans la glace. La fraction dissoute dans les échantillons a été échantillonnée pour la concentration en carbone organique dissous (COD), pour les mesures optiques de la matière organique dissoute colorée (MODC) en tant que proxy de la source et aromatique du carbone, du phosphore réactif soluble et du dioxyde d'azote (NO3 + NO2).

Nous avons constaté que la glace contenait des concentrations substantielles de nutriments inorganiques et de carbone. Comparativement à la forte biomasse d'algues de glace présentes dans la glace de mer, les algues de glace du lac étaient moins abondantes mais taxinomiquement différentes. Nos résultats suggèrent également qu'en raison de la grande proportion de volume de lac que la glace occupe à la fin de l'hiver, le stockage de nutriments et de carbone et l'inoculum d'algues qu'elle contient jouent un rôle sous-estimé dans la stimulation de la production printanière et estivale des écosystèmes lacustres. Cette étude démontre que nous sous-estimons actuellement le rôle de la glace d'eau douce dans les écosystèmes aquatiques et que l'étude de la glace de lacs arctiques est nécessaire pour prévoir les effets du réchauffement planétaire sur ces écosystèmes fragiles.

 
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