Supervision par :

Raoul-Marie Couture (Membre régulier.ère (co-chercheur.euse))

Co-supervision par :

Catherine Girard (Membre régulier.ère (co-chercheur.euse))

Description du projet de recherche

Étude des sédiments comme source d’éléments traces qui soutiennent la productivité primaire dans les lacs arctiques

Introduction

La hausse de l’activité humaine et l’accélération des changements environnementaux rendent les écosystèmes aquatiques plus vulnérables face à d’importants facteurs de stress (Jilbert et al., 2020). Ces derniers provoquent des modifications majeures dans la chimie de l’eau et dans les niches écologiques, mettant en péril la santé des lacs (Molot et al., 2021). Une manifestation claire de ce stress est l’eutrophisation des lacs, un phénomène principalement causé par un apport trop élevé en nutriments qui stimule l’éclosion algale et la prolifération de cyanobactéries potentiellement toxiques (Carpenter, 2003). Dans la littérature, la recherche sur l’eutrophisation des lacs est davantage centrée sur le phosphore lié au carbone sédimentaire, alors que le rôle que jouent d’autres éléments, tout autant indispensables à l’activité microbienne (Facey et al., 2019) et relargués par les sédiments, est souvent négligé.

Objectifs

L’objectif premier de ce projet est de quantifier l'apport d’éléments majeurs (Fe, Mn), traces (V, Se, Ni, Co, Cu, Mo) et des nutriments (orthophosphates et ammonium) relargués par les sédiments de différents lacs aux conditions contrastées, afin d’utiliser les profils de leurs concentrations et de retracer les processus responsables des flux des sédiments vers la colonne d’eau. L’objectif second est de mieux comprendre les rôles des métaux traces essentiels dans l’eutrophisation des lacs, et ce, par le couplage des données biogéochimiques aux données microbiologiques.

Sites d'études

Le lac Meretta, situé à Resolute Bay (île Cornwallis, Nunavut, 74°42’N), est un site qui a précédemment subi un épisode d’eutrophisation intense, mais dont l’apport externe en nutriments a été interrompu et son rétablissement dépend maintenant uniquement de la charge interne sous l’influence des changements climatiques (Antoniades et al., 2011). Le lac C2 (l’île d’Ellesmere, Nunavut, 82°50’N) est un lac méromictique n’ayant pas vécu d’épisode d’eutrophisation. Cependant, ce dernier site montre de surprenantes éclosions de cyanobactéries sous la glace et est uniquement influencé par les changements climatiques.

Matériel et méthodes

D’abord, mon projet consiste à me rendre sur le terrain pour acquérir des profiles hautes résolutions de pH, d’oxygène dissous, de chlorophylle a et de fluorescence de la matière organique dissoute. Des prélèvements d’eau, de sédiments et d’eau porale issue des sédiments seront également prélevés à chaque site. Ensuite, j’analyserai ces échantillons par une méthode d’analyse colorimétrique par injection en flux pour quantifier les différents nutriments. Finalement, j’analyserai ces échantillons par spectrométrie de masse à plasma à couplage inductif avec triple quadrupôles (ICP-QQQ-MS), afin d’évaluer la distribution verticale des différents éléments d’intérêts.

Références

Antoniades D., Michelutti N., Quinlan R., Blais J. M., Bonilla S., Douglas M. S. V., Pienitz R., Smol J. P. and Vincent W. F. (2011) Cultural eutrophication, anoxia, and ecosystem recovery in Meretta Lake, High Arctic Canada. Limnology and Oceanography 56, 639-650. Carpenter S. (2003) Regime Shifts in Lake Ecosystems: Pattern and Variation. Facey J. A., Apte S. C. and Mitrovic S. M. (2019) A Review of the Effect of Trace Metals on Freshwater Cyanobacterial Growth and Toxin Production. Toxins (Basel) 11. Jilbert T., Couture R.-M., Huser B. J. and Salonen K. (2020) Preface: Restoration of eutrophic lakes: current practices and future challenges. Hydrobiologia 847, 4343-4357. Molot L. A., Schiff S. L., Venkiteswaran J. J., Baulch H. M., Higgins S. N., Zastepa A., Verschoor M. J. and Walters D. (2021) Low sediment redox promotes cyanobacteria blooms across a trophic range: implications for management. Lake and Reservoir Management 37, 120-142.

Coordonnées des sites de recherche