Lac

À court terme, un lac représente un facteur d'équilibre dynamique et, à long terme, il est le lieu d'une évolution.


Lac

 Grâce au cycle de l'eau, les terres de la planète reçoivent un approvisionnement en eau sous forme de précipitations. Dans les régions où les précipitations ne se transforment pas entièrement en GLACE ou ne s'évaporent pas complètement, le surplus d'eau doit retourner à la mer par l'intermédiaire de l'écoulement de surface, des RIVIÈRES ou par la filtration des EAUX SOUTERRAINES . Un lac peut se former lorsque ces écoulements d'eau sont interrompus par le déversement dans un bassin ou une dépression imperméable.

À court terme, un lac représente un facteur d'équilibre dynamique et, à long terme, il est le lieu d'une évolution. Pour que le niveau de l'eau demeure constant, il faut que les afflux d'eau provenant des précipitations, du ruissellement et de l'écoulement souterrain compensent les pertes occasionnées par le débit sortant, l'évaporation et le mouvement des eaux souterraines. À l'échelle des temps géologiques, les lacs sont sujets à des fluctuations, les afflux d'eau charrient des matières dissoutes et en suspension arrachées aux terrains environnants et en raison de l'activité biologique, des substances organiques s'ajoutent aux sédiments accumulés. Au fil des ans, ces sédiments remplissent graduellement le bassin. À cause de l'accroissement du processus d'ÉROSION occasionné par les développements agricoles et urbains et l'ajout de substances ou d'éléments bioactifs, les activités humaines dans le BASSIN HYDROGRAPHIQUE d'un lac peuvent en accélérer les processus de vieillissement et de remplissage.

Les six facteurs d'ordre géologique les plus significatifs en jeu lors de la formation d'un lac suivent par ordre d'importance.

Glaciers

Par le passé, le mouvement des nappes de glace et des GLACIERS de vallée, au cours des glaciations, a formé des cuvettes dans le terrain sous-jacent. Les dépôts glaciaires (c'est-à-dire les MORAINES, les ESKERS, les DRUMLINS) peuvent aménager des sites propices à la formation de lacs et d'étangs. Au Canada, la plupart des lacs sont d'origine glaciaire.

Mouvements tectoniques
Les mouvements de la croûte terrestre, à savoir les plissements et la formation de failles, peuvent engendrer des bassins qui, plus tard, deviennent parfois des lacs. Le lac Supérieur est le produit des glaciers et du mouvement tectonique.

Activité littorale
Les vagues contribuent au processus d'érosion en engendrant des courants côtiers qui déplacent les sédiments puis les abandonnent dans des zones relativement calmes. Les bancs d'ensablement ainsi formés peuvent obstruer l'entrée d'une baie et donner naissance à une lagune. Si l'eau douce parvient à s'infiltrer dans la lagune, on peut alors assister à la formation d'un lac côtier, séparé de la mer par une étroite barrière. On trouve de nombreux exemples de petits lacs ainsi formés le long de la côte atlantique de la Nouvelle-Écosse et à l'intérieur du lac Ontario (le havre de Hamilton par exemple).

Processus fluviatiles
Dans les plaines inondables, il arrive que les méandres d'un cours d'eau soient séparés du cours principal et deviennent des bras morts ou des marécages. L'accumulation de sédiments à l'embouchure des affluents peut inonder les vallées en amont. À l'embouchure d'un cours d'eau, là où un DELTA s'est formé, l'effet combiné de l'activité littorale et fluviatile peut donner naissance à des lacs deltaïques peu profonds.

Volcanisme

Lorsque le sommet d'un cône volcanique s'effondre à l'intérieur du cratère, on assiste à la formation d'un lac de cratère qui se révèle souvent très profond. Les coulées de lave peuvent obstruer les cours d'eau et ainsi former des lacs.

Dissolution
Il arrive que la roche soluble soit lentement érodée par les eaux de surface qui s'infiltrent dans le sol. Il y a alors formation de cavernes qui, lorsqu'un effondrement se produit, donnent naissance à une dépression remplie d'eau ou à un lac karstique. Ce phénomène se produit le plus souvent dans les régions où l'on trouve du gypse ou de la pierre calcaire. Un phénomène relativement analogue au processus de dissolution se produit dans l'Arctique lorsque l'eau de surface fait fondre le PERGÉLISOL sous-jacent, formant un lac thermokarstique.

Répartition des lacs au Canada

Selon des relevés récents, il y aurait jusqu'à deux millions de lacs au Canada. Environ 7,6 p. 100 des quelque 10 millions de km2 du territoire canadien sont couverts d'eau douce. Il y a suffisamment d'eau dans ces lacs et cours d'eau pour submerger le pays entier sous plus de deux mètres d'eau. On trouve au Canada près de 14 p. 100 des lacs du monde ayant une superficie de plus de 500 km2. Même si le pays héberge une partie disproportionnée des eaux douces de surface de la planète, la quantité d'eau destinée à la consommation dépend davantage de l'apport annuel que du volume d'eau accumulé au cours des années. Par conséquent, malgré une abondance apparente, les ressources en eau douce doivent être gérées avec prudence.

La géologie des formations superficielles et le climat déterminent la nature et la répartition des lacs. Ainsi, convient-il de présenter les lacs par ZONE DE GÉOGRAPHIE PHYSIQUE du Canada. De nombreux lacs parsèment une bande de 1000 km s'étendant autour de la baie d'Hudson et couvrant le BOUCLIER canadien. Ils sont presque tous d'origine glaciaire. La minceur des sols et le niveau élevé de résistance du roc à l'altération atmosphérique donnent des lacs limpides, improductifs sur le plan biologique et d'une grande longévité à cause du lent processus de sédimentation. En coupe transversale, le Bouclier, en forme de dôme, plonge pour entrer en contact avec les ROCHES SÉDIMENTAIRES plus tendre des basses-terres de la baie d'Hudson et des basses-terres intérieures de l'Ouest. L'émergence des basses-terres du littoral au sud-ouest de la baie d'Hudson, qui suit le relèvement du continent consécutif à la dernière GLACIATION, demeure un phénomène récent.

Dans cette région, qui se caractérise par un drainage peu efficace et désordonné, le sol est tapissé de fondrières (voir MUSKEG) et de tourbières. Sous l'action des vagues qui balaient le fragile littoral, ces tourbières renferment de nombreux lacs et étangs, petits, peu profonds et en forme de larme dont l'orientation est fonction des vents dominants. Près de la côte, d'anciennes 1evées de plage délimitent des lacs et des étangs, longs et étroits, parallèles au littoral. Il arrive souvent dans cette région que des lacs se forment dans les lits d'anciennes rivières asséchées par le relèvement continental.

La ligne de contact entre le Bouclier canadien et les basses-terres intérieures de l'Ouest est marquée par une bande comprenant les plus grands lacs du Canada et qui s'étend du Grand lac de l'Ours (Territoires du Nord-Ouest) aux Grands Lacs (Ontario). Avant de recouvrir les basses-terres, les glaciers, dans leur progression vers l'extrémité du Bouclier, ont transporté des débris granitiques durs qui ont profondément labouré la mince couche de roches sédimentaires plus tendres. Dans les plaines, les glaciers ont laissé, plutôt que des marques profondes d'érosion, des dépôts glaciaires de moraine. Contrairement aux lacs du Bouclier, les lacs des plaines reposent sur une épaisse accumulation de terre, d'argile et de moraine, ils sont habituellement moins profonds, se comblent plus rapidement de sédiments et se révèlent plus productifs sur le plan biologique.

À mesure que l'on se déplace du nord-est vers le sud-ouest, la quantité annuelle de précipitations diminue, et l'évaporation augmente. Les lacs sont alors moins nombreux, parfois saisonniers et renferment des concentrations plus élevées de matières dissoutes. Dans le Sud-Ouest sec, de nombreux lacs et étangs alcalins présentent des concentrations de matières dissoutes atteignant le seuil de saturation : les cristaux d'évaporite, habituellement du sulfate de sodium, se séparent alors par précipitation.

Dans le Sud-Ouest, les sédiments glaciaires ont laissé un sol criblé de petites dépressions qui se remplissent au printemps pour devenir des étangs ou des marécages et qui s'assèchent souvent à la fin de l'été. Même si ces étangs contiennent un très faible volume total d'eau comparativement aux lacs aux limites bien définies que l'on trouve ailleurs, ils possèdent une grande importance pour l'agriculture et pour les OISEAUX AQUATIQUES, dont ils forment l'habitat. Dans le Grand Nord, qui se caractérise par d'importantes zones de fondrières et de tourbières, la prairie-parc et la forêt cèdent la place à la forêt boréale proprement dite.

Les lacs que l'on trouve sur le territoire accidenté à l'ouest des grandes plaines sont relativement clairsemés en comparaison avec ceux de l'Est du pays (moins de 2 p. 100 de la superficie), mais ils présentent une image fort diversifiée. Les lacs de l'Ouest canadien sont principalement d'origine glaciaire; les grands lacs de la Colombie-Britannique et du Yukon se trouvent généralement dans de profondes vallées glaciaires; on trouve des lacs de surcreusement glaciaire, de plus petite dimension, sur les plateaux des hautes-terres. L'évolution tectonique, jumelée à l'orogenèse, constitue une autre source de bassins naturels.

La région de Cariboo (plateau intérieur sud de la Colombie-Britannique), région sous le vent de la chaîne côtière abritée des précipitations, est relativement aride et comprend des étangs et des lacs alcalins. Près de la côte, certains lacs occupent l'extrémité amont d'anciens FJORDS . Le lac Powell, près de Vancouver, s'est formé au moment où, à la suite du relèvement isostatique (phénomène d'élévation du sol consécutif à la fonte de l'épaisse couche de glace), un fjord a été isolé de la mer. Même si cela s'est produit il y a des milliers d'années, les basses eaux de ce lac sont encore salées (eau de mer fossile).

Les provinces de l'Atlantique occupent une région d'anciennes montagnes, prolongement septentrional des Appalaches, que les glaciers ont aussi recouvert. Les nombreux lacs, qui parsèment une région dont le sous-sol est constitué de ROCHES IGNÉES dures ou de roches métamorphiques, ressemblent aux lacs du Bouclier. Les lacs de l'Est du Nouveau-Brunswick, du Nord-Ouest de la Nouvelle-Écosse et de l'Île-du-Prince-Édouard reposent sur une roche sédimentaire plus perméable et, en conséquence, sont moins nombreux. On trouve plusieurs petits lacs côtiers en Nouvelle-Écosse.

Les basses-terres du Saint-Laurent et la région aval des Grands lacs renferment des sols arables qui comptent parmi les plus riches du Canada. Les lacs de petite et moyenne taille y sont rares, par comparaison à la zone rugueuse du Bouclier. Cependant, cette région jouxte les Grands Lacs qui, ensemble, forment la plus grande nappe d'eau douce du globe. Les lacs SUPÉRIEUR et HURON s'étendent sur la zone de contact entre le roc du Bouclier et la roche sédimentaire de formation plus récente. Les lacs Michigan, ÉRIÉ et ONTARIO reposent quant à eux sur une roche sédimentaire et d'épaisses accumulations de dépôts glaciaires. La nature des roches des bassins hydrographiques a déterminé la nature primordiale de chacun des lacs et fortement influencé les types de peuplement, lesquels ont en retour suscité des répercussions considérables sur les lacs Érié et Ontario.

Propriétés biologiques

Les lacs forment des écosystèmes : l'énergie biologique y circule dans une chaîne alimentaire, et la matière organique libérée est transformée en substances de nouveau assimilables par les êtres vivants. La production primaire, le premier et le plus important stade, est la photosynthèse, par laquelle les substances nutritives se combinent à la matière organique par l'intermédiaire de l'énergie de la lumière solaire et de l'action de la chlorophylle présente dans les cellules végétales.

La plupart des plantes lacustres sont des ALGUES unicellulaires microscopiques (phytoplancton) en suspension dans l'eau et se déplaçant en symbiose avec leur milieu. Lorsqu'elles sont abondantes, elles colorent l'eau et la rendent trouble. Le ZOOPLANCTON se nourrit de phytoplancton et sert, à son tour, de nourriture aux poissons. Les bactéries décomposent les substances mortes en différents éléments, assimilables à nouveau, et le cycle recommence. Le carbone, l'hydrogène et l'oxygène sont généralement présents dans les eaux de surface ensoleillées. Il arrive que l'azote et le phosphore, sous une forme utilisable, soient rares et limitent la production primaire. L'approvisionnement en substances nutritives peut provenir des apports d'eau et des eaux locales de ruissellement. Leur répartition à l'intérieur d'un lac est régie par des phénomènes physiques.

Propriétés physiques

Dans un lac, trois sources d'énergie sont à l'origine des mouvements de l'eau : l'écoulement de l'eau de l'amont vers l'aval, l'action turbulente du vent (énergie mécanique dans les deux cas), ainsi que l'énergie thermique, absorbée au printemps et à l'été et libérée à l'automne et à l'hiver. Le cycle le plus long relatif au mouvement, on parle parfois d'un cycle annuel, est celui de l'écoulement de l'eau dans un lac depuis l'amont jusqu'à l'aval (composante hydraulique de l'écoulement). En aval, les matières dissoutes et en suspension sortent du lac en même temps que l'eau.

Comme les lacs diffèrent considérablement, tant en ce qui concerne leur superficie que leur débit d'écoulement, il s'avère utile de préciser le temps de vidage, que l'on définit comme suit : le volume du lac divisé par le débit moyen d'écoulement (c'est-à-dire le temps nécessaire pour vider un lac à son débit moyen d'écoulement). Les lacs permanents qui présentent des temps de vidage largement inférieurs à un an sont passablement rares. Leur comportement est fortement marqué par un écoulement vigoureux et, habituellement, leur productivité biologique est assez faible. À l'autre extrême, on considère que les lacs dont le temps de vidage excède dix ans sont sensibles aux changements de l'extérieur; leur dépollution s'étend au moins sur un temps de vidage.

À ce déplacement d'eau s'ajoutent les mouvements d'origine éolienne, de même que ceux qui découlent de la convection occasionnée par le refroidissement et l'échauffement de la surface au sol. Les mouvements dus au vent, les plus considérables sur le plan mécanique, comprennent les ondes de surface, le mélange attribuable aux turbulences et le système de courants propre au lac. Ces mouvements diffusent au sein de la masse aqueuse les matières dissoutes et en suspension.

Les lacs absorbent la chaleur provenant du rayonnement solaire et une déperdition thermique se produit lorsque l'eau s'évapore à la surface. Ils absorbent ou perdent de la chaleur selon la température de l'air ambiant. Sauf en ce qui concerne le rayonnement solaire, seuls les premiers centimètres de la tranche d'eau sont touchés par ces fluctuations. Dans un lac très limpide, le rayonnement solaire, qui alimente la photosynthèse tout en réchauffant l'eau, peut faire sentir ses effets jusqu'à une profondeur de 30 mètres. Dans un lac aux eaux troubles (sédiments en suspension ou abondance de plancton) ce même rayonnement est absorbé par le premier mètre d'eau. Pour que sa température grimpe ou s'abaisse de 1°C, un kilogramme d'eau doit absorber ou perdre 4200 joules de chaleur. Par rapport aux autres substances, l'eau possède l'un des plus hauts niveaux de chaleur spécifique. Comparés à la terre, les lacs emmagasinent et libèrent d'énormes quantités de chaleur. En conséquence, les lacs de grande dimension exercent un effet modérateur sur les conditions climatiques qui prévalent sur les berges environnantes. Ainsi, on peut cultiver les fruits à noyau dans la péninsule du Niagara parce que le lac Ontario protège la région contre les hivers rigoureux.

À mesure que l'eau de surface se réchauffe ou se refroidit, en fonction des flux de chaleur, sa densité change. L'eau douce affiche sa plus haute densité à 4°C, et non au point de congélation (0°C). À mesure que la température de l'eau s'élève ou s'abaisse au-dessus ou au-dessous de 4°C, sa densité décroît (elle se dilate). Si le flux de chaleur contribue à l'augmentation de la densité en surface (refroidissement automnal ou réchauffement printanier), l'eau de surface aura tendance à descendre et à se mêler à la masse aqueuse par convection. Si au contraire le flux de chaleur contribue à la diminution de la densité en surface (refroidissement hivernal, juste avant le gel, et réchauffement printanier et estival), l'eau de surface plus légère aura tendance à flotter sur l'eau sous-jacente plus lourde.

Tout particulièrement en été, il est possible que l'action du vent ne soit pas suffisamment forte pour rompre cet équilibre. Des couches d'eau chaude et d'eau froide se superposent donc durant tout l'été dans les lacs profonds. On dit alors de ces lacs qu'ils possèdent une stratification thermique. On distingue généralement trois couches : l'épilimnion, une couche supérieure chaude fortement remuée par le vent, l'hypolimnion, une couche inférieure froide relativement homogène, et le métalimnion, une couche intermédiaire se situant entre les deux précédentes.

La stratification influe fortement sur tous les autres phénomènes d'ordre physique, biologique et biochimique, de même que sur la répartition horizontale des substances nutritives et la rapidité avec laquelle ces substances, retenues dans l'hypolimnion et dans les sédiments du fond, remontent pour être assimilées par les algues en surface. De plus, l'eau qui pénètre dans le lac et celle qui s'en écoule touchent surtout les couches peu profondes de l'épilimnion. Si l'eau qui entre dans le lac est de densité égale ou inférieure à celle de l'eau de surface, l'écoulement hydraulique et l'action correspondante de vidage restent confinés à l'épilimnion, ce qui peut affecter le degré d'efficacité de l'évacuation hors du lac d'un contaminant, puisque ce dernier est en grande partie emmagasiné dans l'hypolimnion.

La stratification thermique saisonnière s'accompagne d'autres effets notables. Ainsi, la diversité de l'habitat favorisant la diversification des êtres vivants, les lacs stratifiés peuvent permettre la coexistence de poissons d'eau chaude (p. ex. l'achigan) et de poissons d'eau froide (p. ex. la truite). L'interaction de la stratification avec la production primaire et la dégradation bactérienne, sur lesquelles influent les activités humaines, peut toutefois limiter la portée de la diversité.

La surfertilisation, qui découle des déversements d'égouts ou du lessivage des terres cultivées, peut susciter la croissance rapide des algues et l'accroissement correspondant de la nécromasse dans les eaux froides de l'hypolimnion, provoquant ainsi une raréfaction de l'oxygène, causée par l'accélération de la dégradation bactérienne, et conduire à la disparition des poissons d'eau froide (eutrophisation). Si le processus est très avancé, il risque d'être impossible, même en réduisant considérablement les apports extérieurs de substances nutritives, de rétablir l'équilibre de l'écosystème. En outre, les pratiques de FORESTERIE qui laissent à désirer (coupe à blanc intensive dans des régions fragiles) peuvent provoquer des effets de même nature, puisque le ruissellement accentué des eaux entraîne les substances nutritives du sol jusqu'aux lacs avoisinants. On estime ainsi que l'exploitation du bois et le peuplement des bassins des lacs Ontario et Érié ont considérablement modifié la nature de ces lacs.

Autres conséquences de l'activité humaine

Lorsqu'il est question de la gestion des lacs, l'eutrophisation causée par les cultures ne constitue pas le seul problème. De nombreuses substances utilisées en agriculture et dans l'industrie sont toxiques, et les plus insidieuses d'entre elles présentent des affinités chimiques avec les matières organiques naturelles et elles s'introduisent dans la chaîne alimentaire, où leur niveau de concentration s'accroît de plus en plus (voir DÉCHETS DANGEREUX; POLLUTION DE L'EAU). Provoquées par les activités humaines, les PLUIES ACIDES, qui sont engendrées par la combustion des matières fossiles, s'avèrent aussi un problème grave. Les effets des retombées atmosphériques sur les lacs varient fortement selon la géologie des formations superficielles de la région concernée. Les lacs du Bouclier canadien se révèlent particulièrement vulnérables à cet égard, au point d'envisager la possibilité d'une disparition complète des poissons. D'autre part, les lacs des régions où le calcaire est omniprésent sont moins vulnérables, car l'acidité est dans ce cas neutralisée par la dissolution du calcaire.

Au Canada, de nombreux lacs ont vu le jour à la suite de la construction de barrages sur les cours d'eau, dans le cadre de l'aménagement de centrales hydrauliques. L'eau des RÉSERVOIRS ainsi créés sert aussi à l'irrigation, à la consommation courante et à la lutte contre les inondations. La conception et la gestion des réservoirs fait appel à toutes les connaissances ayant trait à la science des lacs. Ainsi, les grandes fluctuations du niveau de l'eau d'un réservoir peuvent entraîner l'érosion des rives et nuire aux poissons qui frayent en eaux peu profondes.

Voir aussi LES 15 PLUS GRANDS LACS DU CANADA : TABLE.


Liens externes