Soutenance mémoire
Les eaux de surface occupent la plus grande partie du globe terrestre et environ 98 % de ces eaux sont des eaux marines. Les 2 % restant constituent les eaux continentales représentées par les rivières, les lacs et les étangs. Ces eaux continentales sont d’une importance capitale avec leurs utilisations multiples, notamment pour les activités domestiques comme la consommation d’eau potable et les loisirs, pour les activités agricoles et pastorales. D’une grande importance économique pour les régions où elles existent, ces eaux attirent de nombreuses populations qui doivent veiller à leur gestion et à leur pérennité. De multiples études portant sur ces eaux continentales visent à améliorer leur productivité, tant en ressources hydrauliques qu’halieutiques.
Dans ces eaux continentales, le phytoplancton constitue la base de la chaîne trophique. Des efflorescences algales se constituent par suite de prolifération d’une ou de quelques espèces phytoplanctoniques dans des conditions hydroclimatiques favorables et en particulier le déséquilibre du contrôle par la ressource nutritive ou, par le broutage. Ainsi, l’apparition de ces efflorescences est liée à plusieurs facteurs, notamment aux concentrations élevées en nutriments (Kilham et Kilham, 1984), à la stabilité hydrodynamique (Reynolds et al., 1993), à la température (Reynolds, 1998) et à la lumière (Dusenberry et al., 1999). Ces efflorescences peuvent avoir de nombreuses conséquences sanitaires, écologiques et économiques. Certaines espèces, en particulier les Cyanobactéries, les Diatomées et les Dinoflagellés, sécrètent des toxines (Paerl, 1988) qui sont à l’origine de contaminations ou d’empoisonnements du bétail et même de l’homme. Ces proliférations peuvent entraîner des dysfonctionnements écologiques majeurs (anoxie, eutrophisation, pollution organique) pouvant conduire à des mortalités de macro-invertébrés et de poissons (Jones, 1987). Des efflorescences algales sont régulièrement rapportées dans les différents sites aquatiques en zone tropicale (Arfi et Bouvy, 2003).
Au Sénégal, le lac de Guiers constitue une ressource importante pour l’approvisionnement en eau potable de la ville de Dakar et d’une bonne partie des populations riveraines. Situé au nord du Sénégal, ce lac, long de 50 km et large de 7 km, est alimenté par le fleuve Sénégal via le canal de la Taoué. Plusieurs études ont été effectuées dans ce lac, notamment son fonctionnement et les bilans hydriques (Cogels et al., 1982 ; Cogels et al., 1993 ; Gac et al., 1993), la chimie de l’eau principalement les ions majeurs (Cogels et Gac, 1986 ; Cogels, 1994) ainsi que le sédiment holocène du lac (Saos et al., 1982). Les organismes vivants du lac ont fait l’objet de recherche avec une description du phytoplancton (Dia et Reynaud, 1982 ; Compère, 1991) et des macrophytes (Thiam et Ouattara, 1997) ainsi que du zooplancton (Ndiaye, 1994).
Depuis 1990, en raison de l’absence des fluctuations de la salinité, des proliférations épisodiques de phytoplancton sont signalées dans la zone centrale du lac par temps calme et très ensoleillé (Cogels et al., 1993). D’après ces auteurs, ces proliférations sont composées principalement de cyanobactéries dont Anabaena spiroides et Microcystis aeruginosa, algues typiques des eaux eutrophes. Ces deux espèces ont été identifiées en 1980 au lac de Guiers par Dia et Reynaud (1982) et en 1984 par Compère (1991). Le genre Anabaena est responsable des fleurs d’eau dans les lacs sahéliens (Iltis, 1980). Ces efflorescences peuvent donc être constituées de cyanobactéries potentiellement toxiques.
L’importance stratégique du lac et ses multiples fonctions constituent aussi des raisons supplémentaires pour qu’une attention toute particulière soit apportée à la qualité de l’eau. Ainsi, l’Institut de Recherche pour le Développement (IRD), à travers l’unité de recherche 098, qui s’intéresse au déterminisme des efflorescences algales et à leurs conséquences en terme de productivité et de qualité de l’eau dans les milieux aquatiques peu profonds d’Afrique de l’Ouest (lagunes, estuaires, lacs et réservoirs) a mené des travaux de recherche dans ce lac.
Zone d’étude
Situation
Le territoire du Sénégal est situé à la pointe la plus occidentale de l’Afrique, entre 12°10’ et 16°40’ de latitude nord et 11°10’ et 17°30’ de longitude ouest. Limité au nord par la Mauritanie, à l’est par le Mali, au sud par la république de Guinée et guinée Bissau, il présente une façade maritime de 600 km sur l’Océan Atlantique. Il est traversé dans sa moitié sud par la Gambie qui s’étend en forme de ruban d’ouest en est. Trois grands fleuves irriguent le pays : le Sénégal au Nord, la Gambie au Centre et la Casamance au Sud avec des longueurs respectives de 1700 km, de 750 km et de 300 km. Le réseau hydrographique est complété par un chapelet de lacs (lac de Guiers, lac Rose ou Retba et lac Mbeubeusse) de la région des Niayes, mais aussi de bassins (bassin de l’Anambé), de vallées fossiles (du Sine, du Saloum et du Ferlo) et de marigots ou bas-fonds. Le lac de Guiers constitue la principale source d’eau douce de surface du territoire sénégalais. Situé au Nord du Sénégal entre 16° et 16°30’ de la latitude Nord et entre 15°40’ et 16° de la longitude Ouest, il est long de 50 km, large de 7 km et occupe actuellement un volume de 680 millions m3.
Géologie
Le relief du pays est relativement plat avec des altitudes inférieures à 130 m sauf dans la partie sud-est où les contreforts du Fouta-Djalon s’élèvent jusqu’à 581 m au dessus de Kédougou (Edouard et Michel, 1977). Le territoire sénégalais est recouvert dans sa quasi-totalité par le bassin sédimentaire secondaire et tertiaire sénégalo-mauritanien. La partie sud-est est occupée par le socle Précambrien qui est formé de roches légèrement métamorphisées, surtout des schistes et de roches basiques comme des quartzites et des granites. La partie nord qui couvre notre zone d’étude est caractérisée par la présence des calcaires et des marnes de l’Éocène moyen et supérieur qui s’étendent dans les régions de Thiès, Diourbel et Louga ainsi qu’en bordure de la moyenne vallée du fleuve Sénégal. Cette partie nord du pays est aussi caractérisée par un sol de type sablonneux et sec comme les sols brun-rouge et ferrugineux, peu ou pas lessivés (Michel, 1977). La partie centrale est caractérisée par des sols ferrugineux lessivés et la partie sud par des sols latéritiques. Des sols hydromorphes et halomorphes sont répertoriés respectivement le long du littoral et dans les domaines fluvio-marins.
Climat
Le climat du Sénégal est de type sahélien caractérisé par une longue saison sèche et une courte saison pluvieuse dont la durée diminue du nord au sud du pays (de 3 mois à Richard-Toll à 5 mois au Kédougou). Il est soumis à l’influence des facteurs géographiques et aérologiques (Roux et Sagna, 2000). La présence de la façade maritimes et la proximité des zones désertiques, entraînent des différences climatiques entre la zone côtière et les régions adjacentes de l’intérieur. La circulation atmosphérique, facilitée par l’absence d’obstacles montagneux, place le territoire sous les effets des alizés et de la mousson. Ces masses d’air vont déterminer deux saisons différenciées par une pluviométrie très contrastée. La saison sèche se caractérise, sur la région côtière, par la prédominance de l’Alizé maritime, tandis qu’à l’intérieur prédomine un alizé continental saharien, l’Harmattan. En saison des pluies, appelée aussi hivernage, intervient la mousson qui se manifeste tout d’abord au Sud du fleuve Gambie puis gagne le reste du pays. Le déplacement du Front Inter Tropical (FIT) vers le nord s’accompagne du déplacement des zones pluvieuses du sud vers nord. Les pluies diminuent progressivement, en durée et en intensité, de la région méridionale (Ziguinchor) à la région centrale (Kaolack), jusqu’à la région septentrionale (Podor) avec des quantités respectives de 1500 mm.an-1, de 800 mm.an-1 et de 330 mm.an-1. Les températures de l’air sont en permanence assez élevées.
Notre zone d’étude reçoit des quantités faibles de pluie, environ 300 mm annuels depuis 1972 (Dia et Reynaud, 1982). D’après ces mêmes auteurs, les températures moyennes les plus basses sont obtenues en décembre-janvier (23°C) et les plus élevées en juin-juillet (31°C). L’évolution annuelle des températures moyennes mensuelles de l’air montre deux pics : le premier au mois de mai, et le second en septembre (Cogels, 1984). Des résultats plus récents (Météo Dakar, 2003), obtenus en 2002/2003 dans cette zone notamment à Saint-Louis, Richard-Toll et Louga sont comparables à ceux obtenus par Dia et Reynaud, (1982).
La végétation
La végétation du Sénégal est subdivisée en trois régions principales : sahélienne, soudanienne et guinéenne (Adam J.G., 1977 ; N’diaye P., 2000). La région sahélienne au nord du pays qui couvre notre zone d’étude, est comprise entre les isohyètes 150 mm et 700 mm. La végétation est caractérisée par un sol nu parsemé d’arbres et d’arbustes. Les toutes premières pluies saisonnières, qui arrivent généralement en juillet, transforment le paysage en étendue herbacée verte et luxuriante dominée par les Graminées. Ce tapis herbacé se dessèche vite après les dernières pluies en fin septembre. La végétation pérenne est caractérisée par la prédominance d’acacia. Fall (1982) assimile cette végétation est à une pseudo steppe à épineux caractérisée par une strate arbustive très ouverte. Elle regroupe les familles des Mimosacées (Acacia raddiana, A. senegal, A. seyal, A. nilotica), des Simarubacées (Balanites aegyptiaca), des Salvadoracées (Salvadora persica), des Capparidacées (Boscia senegalensis), des Menispermacées (Cocculus pendilus), et des Rhamnacées (Ziziphus mauritiana). Son tapis herbacé presque continu est formé essentiellement de plantes annuelles regroupant les familles des Graminées (Cenchrus biflorus, Dactyloctenium aegyptiaca, Aristida stipoïdes), des Papilionacées (Tephrosia purpurea) et des Euphorbiacées (Chrozophora plicata).
La région soudanienne est comprise entre les isohyètes 700 et 1500 mm. Elle est caractérisée par une végétation de type savane boisée avec prédominance des arbres tels que Khaya senegalensis, Pterocarpus crinaceus et d’autres espèces telles que Cassia sieberiana, Terminalia macroptera. Ces différentes espèces forment une forêt sèche qui surplombe un tapis de grandes herbes. La région guinéenne au sud du pays est caractérisée par des forêts denses à feuilles caduques dominées par les fûts élancés de Parinari excelsa et de Chlorophorar regia. D’autres espèces y poussent comme le Copalier (Guibourtia copallifera) et surtout le palmier à huile Elaeis guineensis. Sa superficie a été réduite à quelques communautés vestiges par une déforestation généralisée au bénéfice de la culture du riz (Oryza sativa), du manioc (Manihot esculenta) et de l’arachide (Arachis hypogaea).
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Table des matières
Introduction
Partie I : Etat des connaissances
I.1-Zone d’étude
I.1.1-Situation
I.1.2-Géologie
I.1.3-Climat
I.1.4-La végétation
I.1.5-Activités de la population
I.2-Connaissances sur le site
I.2.1-Historique
I.2.2-Les aménagements sur le lac
I.2.3-Conséquences des aménagements
I.2.4-Bathymétrie du lac
I.3-Généralités sur les facteurs environnementaux
I.3.1-Facteurs physiques
I.3.1.1-La lumière
I.3.1.2-La température
I.3.1.3-Le vent
I.3.1.4-Les précipitations
I.3.2-Facteurs chimiques
I.3.2.1-Eléments nutritifs ou nutriments
I.3.2.1.1-Azote
I.3.2.1.2-Phosphore
I.4-Les producteurs primaires
I.4.1-Description
I.4.2-La production primaire
I.4.3-Facteurs de contrôle
I.4.3.1-Facteurs environnementaux
I.4.3.2-Facteurs biologiques
Partie II : Matériel et méthode d’étude
II.1-Etude environnementale
II.1.1-Stratégie d’échantillonnage
II.1.2-Mesures à haute fréquence
II.1.2.1-Station météorologique
II.1.2.2-Thermistances
II.1.3-Mesures à moyenne fréquence
II.1.4-Mesures à basse fréquence : sorties mensuelles
II.1.4.1-Prélèvement sur le terrain
II.1.4.1.1-Mesure de la transparence de l’eau
II.1.4.1.2-Mesure de l’atténuation lumineuse
II.1.4.1.3-Profils hydrologiques
II.1.4.1.4-La colonne d’eau
II.1.4.1.5-Le sédiment
II.1.4.1.6-Les pièges
II.1.4.2-Mesures au laboratoire
II.1.4.2.1-Le pH de l’eau
II.1.4.2.2-La conductivité et l’alcalinité
II.1.4.2.3-Poids de matières en suspension
II.1.4.2.4-La taille des particules
II.1.4.2.5-Les biovolumes des algues
II.1.4.2.6-Carbone et azote particulaire
II.1.4.2.7-La concentration chlorophyllienne
II.1.4.2.8-Les sels nutritifs
II.1.4.2.9-La production primaire
II.2-Etude expérimentale
II.2.1-Effet des éléments chimiques sur le phytoplancton
II.2.2-Cylindrospermopsis raciborskii et carence en phosphore
II.2.2.1-Estimation de la biomasse
II.2.2.2-Phosphore intracellulaire
II.3-Analyses statistiques
Partie III : Résultats
III.1-Les modalités et les rythmes d’enrichissement du lac
III.1.1-Environnement physique
III.1.1.1-Facteurs climatiques
III.1.1.1.1-Le vent
III.1.1.1.2-Température de l’air
III.1.1.1.3-L’éclairement
III.1.1.1.4-Pluviométrie
III.1.1.2-Facteurs limnologiques
III.1.1.2.1-Côte du lac
III.1.1.2.2-Crues du fleuve Sénégal
III.1.1.2.2.1-Cycle annuelle
III.1.1.2.2.2-Cycle inter annuel
III.1.1.2.3-Structure de la colonne d’eau
III.1.1.2.3.1-La température de l’eau
III.1.1.2.3.1.1-Mesures à haute fréquence
III.1.1.2.3.1.2-Mesures à basse fréquence
III.1.1.2.3.2-La densité de l’eau
III.1.1.2.3.3-La conductivité de l’eau
III.1.1.2.3.3.1-A la station de pompage
a-Cycle annuel
b-Cycle inter annuel
III.1.1.2.3.3.2-Aux stations Large, Baie et Typha
III.1.1.2.3.4-Oxygène dissous
III.1.1.2.3.5-Eclairement de la colonne d’eau
III.1.1.2.4-La transparence de l’eau
III.1.1.2.4.1-A la station de pompage
a-Cycle annuel
b-Cycle inter annuel
III.1.1.2.4.2-Aux stations Large, Baie et Typha
III.1.2-Environnement chimique
III.1.2.1-Alcalinité
III.1.2.2-pH
III.1.2.3-Éléments nutritifs
III.1.2.3.1-PO4
a-A la station de pompage
b-Aux stations Large, Baie et Typha
III.1.2.3.2-NO2 et NO3
a-A la station de pompage
b-Aux stations Large, Baie et Typha
III.1.2.3.3-NH4
a-A la station de pompage
b-Aux stations Large, Baie et Typha
III.1.2.3.4-Rapport N/P
a-A la station de pompage
b-Aux stations Large, Baie et Typha
Conclusion
