Contacter l'auteur / Contact the author

Recherche dans ce site / Search in this site

 

L'eau, l'or bleu

Les Tétras (hyphessobrycon socolofi) de la famille des Characidae peuplant les eaux douces et chaudes d'Amazonie sont très appréciés des aquariophiles. Document Amano Takashi.

Les écosystèmes (II)

Utilité des gaz dissous dans l'eau

Nous savons que la vie est apparue dans les océans. Cet événement ne fut possible que parce que l'eau contenait une certaine proportion de gaz dissous comme l'oxygène et le gaz carbonique.

Mais l'expression "comme un poisson dans l'eau" mérite une deuxième lecture car les animaux marins ne sont pas aussi à l'aise dans l'eau que cette expression le laisse supposer.

En effet, l'eau présente un sérieux inconvénient comparé au milieu aérien : elle contient peu d'oxygène. Dans des conditions normales (1013 mb et 15°C) l'eau contient 7.2 ml d'oxygène contre 200 ml dans un litre d'air. La respiration est également plus difficile dans l'eau car cet élément est 800 fois plus dense que l'air et sa circulation à travers les branchies par exemple exige une plus grande consommation d'énergie, et donc d'oxygène. Finalement, pour un poisson, trouver de l'oxygène est souvent plus difficile que de trouver de la nourriture.

Pour faciliter et accélérer les échanges gazeux entre l'eau et l'organisme, les branchies des poissons offrent une surface d'échange supérieure à celle de la peau du poisson tout entier, avec une valeur de l'ordre de 10 cm2 par gramme de poisson actif. Si vous faites le calcul pour un maquereau de 300 g par exemple, vous obtenez une surface branchiale respectable de 0.3 m2.

Notons que chez l'homme la surface d'échange pulmonaire est estimée à 100 m2 (un court de tennis) soit, toutes proportions faites 30 à 40 % de plus que la surface des branchies d'un saumon. Cette différence vient du fait que notre cerveau consomme près de 25 % de l'oxygène que nous respirons (les neurones consomment 30 % d’oxygène de plus que les autres cellules).

Si l'oxygène dissout vient à manquer, les poissons ont la faculté d'augmenter les échanges gazeux en agitant plus rapidement leurs ouïes mais avec le risque d'évacuer davantage de gaz carbonique ce qui provoquerait une augmente du pH sanguin et leur donnerait le tournis (comme chez l'homme s'il s'hyperventile imprudemment). Mais les poissons présentent la capacité de pouvoir neutraliser cet effet en acidifiant leur sang tout en alcalinisant le contenu des globules rouges. Chez la truite, l'oxygénation dépend également de la légère salinité de l'eau.

Toutefois ces adaptations ont leur limites. Dans les eaux polluées, l'eutrophisation de l'eau, phénomène sur lequel nous reviendrons, contraint les poissons à venir respirer en surface. Mais arrivé à un point critique, le sang peut être empoisonné au gaz carbonique et le poisson finit par sombrer dans le coma, il perd l'équilibre et se met à flotter ventre à l'air. Il meurt asphyxié alors que paradoxalement il dispose de tout l'oxygène dont il a besoin.

Anatomie d'une palourde et d'un poisson. Tous deux respirent grâce à des branchies dont les nombreuses lamelles fortement irriguées en vaisseaux sanguins augmentent les échanges gazeux ainsi que l'explique ce lien sur la respiration des poissons. Rappelons que les magnifiques nudibranches ainsi que certains espèces d'amphibiens en phase larvaire (tétards en mai) ont leurs branchies à l'extérieur du corps et non pas protégées sous une opercule. A ne pas confondre avec l'invagination du pharynx des embryons...

Il existe toutefois des espèces qui peuvent survivre dans des conditions extrêmes. Ainsi l'anguille peut survivre quelques temps avec 1 cm3 d'oxygène par litre d'eau et les carassins peuvent passer l'hiver dans des eaux dépourvues d'oxygène. Des millions d'espèces de poissons vivent également dans des cavités sous-marines contenant moins de 0.25 cm3 d'oxygène par litre d'eau.

Ce genre de performance n'est permis qu'aux poissons sédentaires et vivant généralement dans les eaux chaudes, tolérant un déficit important d'oxygène. Ils peuvent se contenter de 1 à 2 mg d'oxygène par litre. En revanche les poissons actifs des eaux froides tolèrent difficilement moins de 5 mg d'oxygène par litre. C'est notamment le cas de la truite.

C'est la raison pour laquelle tous les aquariums modernes disposent d'un système de filtration assurant en complément l'aération de l'eau. Dans le cas de l'utilisation d'un diffuseur (méthode dépassée mais qui reste parfois nécessaire dans les bacs à forte population et faiblement planté tel que les bacs de Cichlidés), l'aquariophile doit veiller à ce que l'action du diffuseur ne produise pas un dégazage du gaz carbonique nécessaire à la pousse des plantes. Il remarquera sans doute le problème le jour où il prendra conscience qu'il achète un peu trop souvent de nouvelles plantes...

L'oxygène est également indispensable à l'épuration des milieux aquatiques. L'eau contenant des bactéries aérobies, celles-ci dégradent les matières organiques biodégradables. Cette capacité est mise à profit dans les stations d'épuration ou pour combattre les pollutions marines. On y reviendra.

Aération d'un étang au moyen de tubes à bulles (diffuseurs d'air). On peut également effectuer cette opération avec une fontaine. Document Canadian Pond.

Le processus de biodégradation utilise l'oxygène pour transformer la matière biologique en substances minérales simples : gaz carbonique, eau, ammoniac et avec un dégagement d'énergie. Dans le règne végétal, c'est la photosynthèse qui assure ce processus à partir de l'énergie solaire. La photosynthèse absorbe le gaz carbonique et libère de l'oxygène qui participe à la dégradation des substances organiques et à la respiration.

L'assainissement du milieu provient donc avant tout de la photosynthèse végétale qui dépend elle-même de l'ensoleillement et qui ne fonctionne donc que durant la journée ou sous les lumières artificielles.

L'oxygénation de l'eau dépend également, mais dans une faible proportion, de la dissolution de l'oxygène atmosphérique au niveau de l'interface air-eau. Elle est donc favorisée dans l'eau courante ou, si elle est fortement brassée, dans les torrents et au niveau des chutes d'eau notamment.

L'aération de l'eau à travers les bulles crée autant d'interfaces air-eau qui permettent ce qu'on appelle une aération directe. Grâce aux bulles il se crée un brassage de l'eau engendré par les mouvements convectifs qui entraînent les couches d'eau profondes vers la surface. A cet endroit, la circulation d'eau avec la couche d'air produit une forte aération qui convient tout à fait aux animaux aquatiques.

C'est la raison pour laquelle certains poissons d'aquarium passent leur temps près des diffuseurs (pompes à air ou "bulleur"), prenant littéralement un "bol d'air frais" et s'enivrant au milieu des bulles.

Rappelons que que l'air aspiré dans la pièce de séjour est injectée dans l'aquarium et peut être source de pollution (fumée, gaz, etc).

C'est pour augmenter la surface d'échange à l'interface eau-air que l'on conseille toujours d'acheter un aquarium plus long que profond. Si le brassage n'est pas suffisant on peut également installer des diffuseurs de gaz carbonique. En effet, aussi paradoxal que cela paraisse, dans un bac d'eau douce fortement planté, les plantes vont absorber le gaz carbonique et rejeter de l'oxygène. Vous trouverez des renseignements complémentaires sur le site de l'Association Aquariophilie.

Les végétaux ont besoin de gaz carbonique pour assurer leur croissance car ils élaborent leurs tissus végétaux par photosynthèse. Ce gaz carbonique provient uniquement de la respiration animale et de la dégradation des matières organiques. Mais ici non plus trop point n'en faut au risque d'acidifier le milieu et le transformer en bain acide.

L'un des nombreux aquariums aménagés par Amano Takashi, gourou de l'aquariophilie et photographe, adepte de la philosophie Zen. Takashi Amano a introduit le concept des jardins japonais, notamment le Wabi Sabi (l'esthétique, l'art japonais de l'impermanence) chez les aquariophiles. On lui doit également d'avoir utilisé de nouvelles plantes (Glossostigma elantoides et Riccia fluitans) dans les aquariums plantés ainsi que des crevettes pour contrôler la prolifération des algues. En son hommage une espèce de crevette a reçu son nom (crevette Amano ou Caridina japonica). Vous trouverez plusieurs interviews d'Amano et sa manière d'élaborer ses bacs dans ce document rédigé en anglais. Document Amano Takashi.

Enfin, nous savons tous que le bien être des poissons varie avec la température et qu'ils ne supportent pas une température supérieure à 38°C. La raison est liée au fait que la solubilité des gaz dans l'eau dépend de la température et diminue lorsque la température augmente. C'est ainsi que les eaux chaudes tropicales sont moins bien oxygénées que les eaux froides, ces dernières contenant la plus grande densité de plancton. De manière générale, les milieux aquatiques contiennent moins d'oxygène par litre d'eau durant la période estivale.

Si on ajoute tout cela les glaces en hiver, les pollutions et les prédateurs, chez les animaux marins l'expression "lutter pour survivre" n'est pas un vain mot.

Troisième partie

Les acteurs de l'écosystème aquatique

Page 1 - 2 - 3 -


Back to:

HOME

Copyright & FAQ