Les poissons doivent respirer : une étude sur l’oxygène dissous donne des résultats différents le long de la rivière Souris

Une étude quinquennale des quantités d’oxygène dissous, réalisée en trois emplacements de la rivière Souris, a fait ressortir des différences spectaculaires selon la période de l’année et l’endroit examiné.

L’oxygène dissous, ou OD, est un paramètre important de la qualité de l’eau. Les poissons et d’autres espèces aquatiques en ont besoin pour respirer comme nous respirons l’air dans l’atmosphère. Ainsi, de nombreuses espèces fuient tout secteur où la teneur d’OD est trop faible. 

L’oxygène dissous est un des paramètres de qualité de l’eau de la rivière Souris depuis des années. Le Conseil international de la rivière Souris observe la teneur d’OD dans le cours d’eau et fait rapport aux gouvernements par l’entremise de la CMI dès que celle-ci est inférieure au minimum convenu par le Canada et les États-Unis. Dans le cas du bassin de la rivière Souris, la compréhension de la dynamique entre le débit et l’OD peut faciliter la prise de décisions concernant la structure de contrôle en vue d’améliorer les niveaux d’OD.

Cette étude quinquennale se distingue des procédures de surveillance continue parce que, justement, elle est ininterrompue. 

Normalement, des échantillons d’eau sont prélevés dans la rivière à intervalles réguliers. Étant donné que les niveaux d’oxygène dissous varient beaucoup en fonction de l’heure de la journée, des conditions d’écoulement de l’eau (qui changent constamment), de la présence d’algues et d’autres changements hydrologiques transitoires, cette approche peut ne pas tenir compte des variations d’OD momentanées, nous apprend Joel Galloway, l’un des principaux chercheurs du projet avec l’US Geological Survey (USGS).

Grâce au financement de la CMI au titre de l’Initiative internationale sur les bassins hydrographiques (IIBH), l’USGS et Environnement et Changement climatique Canada ont organisé une surveillance de 24 heures sur 24 à trois stations existantes dans le Dakota du Nord, soit à Sherwood, à Minot et à Westhope. Les stations de Sherwood et de Westhope sont situées non loin des points où la rivière sinueuse franchit la frontière internationale (d’abord dans le sens Canada-États-Unis, puis dans le sens États-Unis-Canada). Minot est la collectivité riveraine la plus peuplée.

Les trois sites de surveillance de la rivière Souris. Source : USGS

Selon M. Galloway, il ressort clairement des données recueillies que les trois emplacements présentent chacun des conditions uniques donnant lieu à des teneurs d’oxygène dissous différentes. De plus, la portée de l’étude (sur cinq ans) a permis de considérer l’éventail normal des conditions météorologiques et des débits d’eau caractéristiques du bassin de la rivière Souris. 

À l’occasion d’une analyse plus poussée, il conviendrait d’établir des relations statistiques entre l’OD, le débit et d’autres paramètres en vue de mieux comprendre leurs relations et la façon dont le débit peut être géré, sur le plan opérationnel, en vue d’améliorer les niveaux d’OD dans la rivière Souris. 

« Nous n’aurions pas pu choisir une meilleure période quinquennale pour la surveillance », estime M. Galloway, indiquant au passage que les faibles débits sont susceptibles d’occasionner de faibles niveaux d’oxygène dissous, un peu comme dans un aquarium sans aérateur. 

« 2019 a été une année de débits élevés, mais en 2020 et en 2021, les débits sont repassés à la baisse. En 2022, puis en 2023, ils ont de nouveau augmenté au point d’atteindre presque la moyenne de 2012. Nous avons parfaitement cerné les conditions caractérisées par de faibles teneurs en OD et étudié les conditions dues à des débits élevés. » 

Les ensembles de données recueillis à Sherwood révèlent une grande différence dans les teneurs d’OD entre le jour et la nuit, les concentrations diminuant la nuit et augmentant le jour, surtout près de Sherwood. M. Galloway explique que, selon les chercheurs, cela pourrait être dû à la photosynthèse des algues le jour et à leur respiration la nuit. Il ajoute que, si le volume d’eau écoulé semble jouer un rôle dans l’ampleur de cette différence, d’autres facteurs entrent probablement en jeu. Joel Galloway note l’important manque de données en hiver dans le cas de Sherwood en raison de niveaux d’eau trop bas pour que les instruments soient efficaces.

En aval de Minot, les niveaux d’OD sont demeurés bien au-dessus des objectifs de qualité d’eau fixés par les gouvernements jusqu’à l’hiver 2022, quand ils ont fortement baissé. Pour Joel Galloway, les fortes concentrations d’OD en hiver pourraient être attribuables aux apports d’un important tributaire de la rivière Souris, en amont de Minot, aux différences de température de l’eau, et peut-être même à un phénomène d’aération dû au faible débit des barrages en amont, mais il ne tire pas de conclusion définitive. Les données de 2023 viennent compliquer davantage la situation, parce que les débits ont augmenté et que les niveaux d’OD sont plus fréquemment tombés en dessous des cibles visées, une situation dont l’explication va nécessiter plus de recherches.

Graphique montrant l’évolution des concentrations d’oxygène dissous mesurées dans la rivière Souris au fil du temps, à Westhope (Dakota du Nord), près de la frontière canado-américaine. Source : US Geological Survey

D’un autre côté, à Westhope (où la rivière repasse au Canada), les niveaux d’OD ont été moins souvent inférieurs à l’objectif de qualité de l’eau et la dynamique a été radicalement différente de celle constatée aux deux autres sites. 

Bien que les teneurs d’OD aient connu le même genre de fluctuations entre le jour et la nuit que celles observée en d’autres emplacements, et qu’elles aient globalement diminué en hiver, les tendances en matière d’OD ont été assez constantes d’une année à l’autre. Pour M. Galloway, cela pourrait être lié à la qualité de l’eau provenant du refuge faunique national J. Clark Salyer, tout juste en amont, où le US Fish and Wildlife Service exploite une série de piscines qu’il vide occasionnellement.

En plus d’un suivi des teneurs d’OD, ce projet a permis de consigner la température de l’eau et la conductivité spécifique (une autre mesure de la qualité de l’eau, car les sels et les produits chimiques peuvent affecter la conductivité électrique de l’eau). Joel Galloway est d’avis que ces données pourraient également être utiles pour comprendre les changements survenant dans l’écosystème de la rivière Souris. Les données recueillies pour cette étude sont accessibles par les liens ci-dessous (en anglais seulement) :

Souris River NR Sherwood, ND - USGS Water Data for the Nation

Souris River Above Minot, ND – USGS Water Data for the Nation

Souris River NR Westhope, ND - USGS Water Data for the Nation.