Écosystèmes

La biodiversité taxonomique est l’une des trois composantes des connaissances que l’IQBIO souhaite illustrer et développer pour le territoire québécois et ses mers adjacentes. Une deuxième, c’est celle de la biodiversité écologique, essentiellement celle des écosystèmes : quelles sont les associations d’espèces de plantes, de champignons, d’animaux et de microbes qui occupent nos territoires politiques, dans nos milieux terrestres (forêts, champs, toundra, etc), d’eaux douces (lacs, tourbières, rivières et milieux humides), d’eaux saumâtres (estuaires) et d’eaux salées, et quels sont les facteurs physico-chimiques qui les déterminent? Les écosystèmes, par leur nature collective, sont beaucoup moins nombreux que les entités taxonomiques comme les espèces.

 

Île Madame, 1er septembre 2007
Île Madame, 1er septembre 2007

En plus des mécanismes d’interactions entre ses espèces et leur environnement, la principale caractéristique d’un écosystème est sa dimension géographique, qu’il faut d’abord décrire, ou cartographier. Ce préalable de recensement et de description, l’IQBIO en fait une priorité. Les écosystèmes les plus vastes sont ceux que la science écologique nomme « zones biogéographiques ». Ces zones naturelles, sous influence principalement climatique et planétaire, traversent les frontières politiques. Le Québec les partage donc avec les territoires politiques continentaux et maritimes adjacents, soit ceux de l’Ontario, des provinces maritimes canadiennes et des états du nord-est des États-Unis. L’IQBIO, pour bien connaître les écosystèmes québécois qui sont sa priorité, doit donc se soucier des connaissances souvent plus riches acquises dans ces territoires voisins. Le Québec, qui occupe 1 542 056 km² de territoire terrestre (15,4% du Canada), possède le 2e plus grand territoire au Canada, après le Nunavut (21,0%), et il est le plus grand avec un statut provincial. Il compte en plus quelque 13 323 km de côtes maritimes auxquelles s’ajoutent les mers adjacentes jusqu’aux limites internationales des 200 milles marins. La biodiversité étant une notion fondamentalement tributaire du territoire, la responsabilité du Gouvernement du Québec à cet égard est considérable.

À l’intérieur des frontières politiques québécoises, à des échelles géographiques plus régionales et locales, il est plus facile de circonscrire des écosystèmes plus restreints, respectivement dans les milieux terrestres, dulcicoles et marins. D’autres facteurs, géologiques, physico-chimiques et anthropiques, sont alors pris en compte : en milieux terrestres, la chimie et la granulométrie des sols, l’exposition au soleil, l’humidité et l’altitude sont importants, alors qu’en milieux aquatiques (eaux douces et salées), la profondeur (qui éloigne de la lumière et de la photosynthèse), les courants, les différentes masses d’eau, leur salinité et leurs marées sont des facteurs majeurs. Dans tous les milieux, terrestres ou aquatiques, la nature du substrat (roc, sable, vase, matières organiques décomposées) influence énormément la composition des associations d’espèces qu’on trouve dessus ou dedans.

Afin de rendre les services envisagés dans sa mission, l’IQBIO, dans les pages de Bibliographies qu’il a commencé à composer et qu’il veut progressivement ajouter dans son site, citera des références aux articles qui ont ou auront documenté les différents types d’écosystèmes au Québec. Lorsque les études seront perçues par les spécialistes comme assez complètes, des résumés de ces connaissances pourront être offerts aux usagers du site, par exemple dans les Bulletins scientifiques de l’IQBIO. Les modalités de tels services seront déterminées par le conseil d’administration, mais les suggestions de tous les membres sont les bienvenues.

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Écosystèmes dulcicoles

Tous ces écosystèmes sont continentaux et fortement tributaires des écosystèmes terrestres qui les entourent et influencent leur productivité et leur biodiversité. Ils sont également très dépendants du même régime climatique qui détermine les zones biogéographiques terrestres. La carte de ces zones présentée dans la rubrique des écosystèmes terrestres (TardifBetal2005AtlasBiodivQCp11) est donc la même qui doit prévaloir ici.

Le territoire du Québec est traversé du sud-ouest au nord-est par son plus important écosystème dulcicole, le fleuve Saint-Laurent, caractérisé par ses grandes dimensions, ses courants, lents ou vifs (e.g. les rapides de Lachine), ses ramifications (chenaux de l’archipel de Sorel-Berthier), sa canalisation artificielle et ses élargissements naturels qui forment les lacs Saint-François, le lac Saint-Louis, le Bassin de Laprairie, et le lac Saint-Pierre. Le fleuve Saint-Laurent comprend donc des écosystèmes lotiques et des écosystèmes lentiques qui se succèdent en alternance.

Au nord et au sud de ce grand axe fluvial, il y a ces écosystèmes de rivières qui forment ses affluents, grands ou plus petits et avec leurs propres rapides et élargissements lacustres naturels aux courants plus lents, et les élargissements artificiels des grands réservoirs, sortes de nouveaux lacs que des barrages ont créés. À des échelles de plus en plus petites, on trouve enfin les ruisseaux, des écosystèmes aux propriétés écologiques propres que leur confère leur petite taille.

Une propriété importante des écosystèmes lotiques est leur capacité d’exportation de substances chimiques, de particules minérales et d’organismes vivants vers l’aval, dans d’autres écosystèmes qui les retiennent dans leurs eaux plus stagnantes, ou les laissent filer encore plus loin vers l’aval, parfois jusqu’à la mer. Les déplacements vers l’amont sont rares : les poissons migrateurs anadromes comme le Saumon atlantique et le Poisson des chenaux en sont les meilleurs exemples.

Les lacs naturels, ces nombreux milieux lentiques que compte encore le territoire québécois, constituent une catégorie primordiale d’écosystèmes. Ces écosystèmes naturels sont de plus en plus restreints au nord du Québec. Car ceux de ces écosystèmes qui sont plus proches des villes et villages du sud ont souvent été dégradés par l’industrie agricole et la villégiature : ils ont donc acquis des propriétés écologiques différentes et des associations différentes d’espèces. Parmi les autres milieux lentiques naturels, il faut compter les tourbières, aux eaux acides peu renouvelées, et les milieux humides, marais et marécages qui font la transition, parfois avec les milieux terrestres, parfois avec les milieux terrestres et marins, dans le cas des marais salants. Ces écosystèmes comptent également au sud de nombreux cas de dégradations écologiques.

La délimitation biogéographique des écosystèmes dulcicoles du Québec a été tentée dans différentes études des ministères québécois et canadiens responsables de l’environnement. Pour l’IQBIO, bien illustrer ces écosystèmes apparaît plus difficile que pour les milieux terrestres et marins, notamment en raison de la très grande fragmentation des milieux d’eaux douces. Pour le moment, dans le cas du fleuve Saint-Laurent, ce sont les poissons qui permettent de le faire, avec un diagramme adapté du « Portrait de la biodiversité du Saint-Laurent » ( voir) compilé par Environnement Canada. Les poissons sont pêchés et étudiés depuis longtemps. On a donc comparé leur faune dans 15 secteurs géographiques qui sont autant de petits écosystèmes avec chacun son association particulière d’espèces. En mesurant les ressemblances et les différences entre ces associations à l’aide d’un outil mathématique, on est arrivé à distinguer quatre plus grands écosystèmes dont les propriétés essentielles sont indiquées sur la figure.

Une autre façon de montrer les différences entre ces mêmes écosystèmes est illustrée par la figure 2 d’un article sur « Les communautés de poissons d’eau douce dans le Saint-Laurent » par  Mingelbier et al., 2008 ( voir). Elle consiste à placer, sur l’ordonnée d’un graphique dont l’abscisse est la distance du lac Saint-François à Donnacona, le nombre d’espèces capturées à plusieurs reprises dans chaque écosystème. On voit que l’écosystème le plus riche est celui de l’archipel du lac Saint-Pierre (27 à 38 espèces), suivi de près par le lac Saint-Louis (23-36), et ensuite par le lac Saint-Pierre lui-même (16-34). Le découpage des eaux par les chenaux de l’archipel contribue à multiplier les habitats favorables au maximum d’espèces, c’est-à-dire à la biodiversité taxonomique la plus grande. Selon cette analyse, le couloir lotique de Grondines à Donnacona est l’écosystème le plus pauvre (12-21) : les écosystèmes de ce type, avec marées d’eaux douces et qui sont assez grands pour héberger des populations permanentes, ne sont pas très communs dans le monde. Les espèces qui ont pu s’y adapter seraient alors peu nombreuses.

Écosystèmes marins

Les écosystèmes marins, qui occupent les trois quarts de la planète, sont extrêmement liés aux grands systèmes climatiques planétaires. En raison de leurs énormes dimensions, ils le sont à la fois par l’influence que les ceintures climatiques exerce sur eux, et par l’influence qu’ils exercent eux-mêmes sur les climats. Les profondeurs considérables des plus grands de ces écosystèmes sont équivalentes aux altitudes les plus élevées des grandes chaînes de montagnes terrestres. Mais ces profondeurs, qu’elles soient abyssales ou plus littorales, ainsi que leur immensité géographique, font que ces écosystèmes sont (a) superposés en étages et (b) beaucoup plus invisibles que les écosystèmes terrestres. Les tempêtes qui les agitent les rendent également bien plus difficiles d’accès que ceux des continents. Et les étudier coûte donc beaucoup plus cher. On les connaît donc encore moins bien que les écosystèmes terrestres et dulcicoles.

En raison de leur étagement, ainsi qu’au rôle majeur joué par les courants marins, les échanges de propriétés physiques, de substances chimiques et d’organismes vivants entre les écosystèmes marins sont une de leurs principales caractéristiques. Par exemple, les algues microscopiques qui, produites par la photosynthèse dans les eaux de surface bien éclairées, ne sont pas consommées sur place par les petits animaux planctoniques qui y vivent aussi, meurent et vont alimenter les animaux des grandes profondeurs sans lumière. Aussi, les courant marins transportent ailleurs, dans d’autres écosystèmes, tout ce petit monde planctonique, les particules minérales venues des continents, ainsi que les engrais chimiques dissous dans l’eau. Enfin, la délimitation des écosystèmes marins, du moins dans les masses d’eau en mouvement, ne peut être aussi précise que dans les écosystèmes terrestres, où les limites des arbres et autres végétaux plantés dans le sol fournissent des frontières plus précises. C’est au fond que les ressemblances sont les plus grandes, sauf qu’en grandes profondeurs, il s’agit seulement d’ani-maux. Tous ces mécanismes et toutes ces propriétés ressemblent assez à ceux et celles des écosystèmes dulcicoles, mais diffèrent considérablement de ceux des écosystèmes terrestres, dont les végétaux photosynthétiques ne sont généralement pas microscopiques. À l’échelle planétaire, on trouvera des précisions additionnelles sur les écosystèmes marins dans un article de vulgarisation du président de l’IQBIO (Brunel, Pierre, 2005 (juin).

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Les zones biogéographiques marines des eaux côtières du nord et de l’est du Québec et les écosystèmes régionaux 1 à 10 du golfe du Saint-Laurent (adapté de Dunbar (1979), Dunbar, MacLennan, Filion et Moore (1980) et Brunnel, Bossé et Lamarche (1998). Les écosystèmes situés au large et au sud-ouest de la Nouvelle-Écosse (N-É) et du Nouveau-Brunswick (N-B) ne sont pas délimités et leur zone tempérée froide n’est pas colorée.

Dans les mers adjacentes au territoire québécois, les mêmes mécanismes régissent les écosystèmes, mais à une échelle plus réduite. On en observera les grandes zones biogéographiques illustrées sur la carte ci-haut. La dimension verticale des mêmes écosystèmes est schématisée dans un diagramme de leur étagement (voir ci-bas). Dans le golfe du Saint-Laurent et les eaux du courant du Labrador, les écosystèmes sont superposés en trois étages, ce qui fait qu’on trouve autour de l’Île-du-Prince-Édouard et des Îles de la Madeleine des écosystèmes superficiels qui ressemblent beaucoup à ceux qu’on trouve au sud du cap Cod, au Massachusetts, alors qu’à quelques dizaines de kilomètres de distance on trouve en plus grande profondeur des écosystèmes subarctiques. Les huîtres Malpèque du littoral sont voisines des requins du Groënland!

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Profil bathymétrique axial de l’estuaire du Saint-Laurent et du chenal laurentien (golfe du Saint-Laurent passant par sa profondeur maximale, montrant la stratification des différentes masses d’eau: des profils topographiques sous-marins adjacents sont ajoutés pour fins de comparaison. (Figure extraite de Brunel P.,  1970. Les grandes divisions du Saint-Laurent, dans Revue de géographie de Montréal , 24(3):293)

À une échelle encore plus réduite, il est possible de fragmenter encore davantage les écosystèmes du golfe et de l’estuaire du Saint-Laurent, à l’aide des associations animales. L’exemple présenté dans la figure suivante est celui des groupes d’espèces de Mollusques qui occupent les fonds de l’écosystème de l’estuaire maritime du Saint-Laurent (Écosystème 2 de la carte des zones biogéographiques). C’est encore surtout la profondeur et la texture des sédiments (sable, sable vaseux, vase, etc.) qui permet de délimiter des ceintures d’espèces régulièrement associées ensemble. L’association B est celle qui, dans le benthos (i.e. la faune de fond), correspond à l’écosystème sténoboréal profond du chenal laurentien qui est illustré sur la carte des zones biogéographiques et sur le profil bathymétrique axial de l’autre figure.

7.2.3.3-assocmollusquesestmarst-l.1970-73

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