1. Sur la production végétale :
Les plantes, comme tous les êtres vivants, se nourrissent et respirent. De l’eau, des sels minéraux et parfois organiques, de l’oxygène, du gaz carbonique, leur sont indispensables pour édifier leurs cellules. La plupart des plantes vertes se fabriquent les substances organiques les plus compliquées et les plus variées, grâce à la chlorophylle, qui leur permet d’utiliser le carbone en provenance de l’air ou des bicarbonates dissous dans l’eau. Ces plantes sont dites autotrophes. Cependant la chlorophylle ne peut assumer sa fonction qu’en présence d’une certaine intensité lumineuse, et c’est pourquoi les rivières étroites bordées d’arbres dont le sommet forme voûte sont dépourvues de plantes aquatiques. Les plantes dépourvues de chlorophylle ne peuvent effectuer la synthèse des composés carbonés.
Elles sont donc obligées d’emprunter une nourriture organique toute faite, qu’elles trouvent soit dans les déchets d’origine animale, soit dans les produits de décomposition par les bactéries des cadavres animaux et végétaux. Ces plantes sont dites hétérotrophes. Certaines algues d’eau douce, et tous les champignons supérieurs ou inférieurs (moisissures) appartiennent à cette catégorie. Beaucoup de plantes hétérotrophes, surtout parmi les végétaux inférieurs, se procurent même la nourriture carbonée directement sur les êtres vivants : elles vivent alors en parasites. C’est un champignon parasite, Saprolegnia ferax, qui, se fixant sur le corps des poissons à l’occasion d’une blessure (écaille arrachée, par exemple) envoie des ramifications dans les chairs et prolifère extérieurement sous forme d’une volumineuse masse fibreuse grisâtre.
Le poisson épuisé ne tarde pas à mourir. Cette maladie est connue sous le nom de ”mousse”. Toutes les plantes hétérotrophes et parasites peuvent se passer de lumière. Les éléments indispensables à l’édification de la cellule végétale et de ses inclusions sont surtout : Ca, K, Mg, P, N, S, O, H, C, ainsi que le fer, le cuivre, le zinc, le manganèse, éléments dits oligodynamiques, agissant surtout à la façon de catalyseurs et qui ne sont nécessaires qu’à l’état de traces. Ils deviennent au contraire toxiques s’ils existent en notable proportion. Cela est particulièrement vrai pour le cuivre qui, à l’état de sulfate, détruit la plupart des algues d’eau douce à une dose inférieure au millionième. A cette dose le cuivre est absolument inoffensif pour les animaux et en particulier pour les poissons. Aussi, le procédé est-il communément employé pour débarrasser les étangs des algues indésirables (surtout filamenteuses) qui parviennent parfois à recouvrir l’eau d’un tapis continu, rendant toute pêche impossible.
Les proportions relatives des sels dissous ont une grande influence sur la nature de la flore des collections d’eau naturelles. La présence notamment, en plus ou moins faible quantité de calcium par rapport aux phosphates, nitrates, etc... permet ou interdit la prolifération de certaines plantes, comme les muscinées du genre Sphagnum, les phanérogames du genre Erica, Drosera ou les algues du groupe des desmidiacées. Les matières organiques, si elles ne sont pas en excès, ont une influence plutôt favorable sur le développement et la multiplication des plantes aquatiques. Les plantes à chlorophylle peuvent, en général, fabriquer leur matière organique à partir des seuls sels minéraux puisés dans le terre ou dans l’eau, si la lumière est suffisante. De très nombreuses plantes dites myxotrophes utilisent des matières organiques toutes faites lorsqu’elles les trouvent à leur disposition. Elles croissent alors mieux et plus rapidement.
Des plantes à chlorophylle peuvent même être cultivées pendant des années dans une totale obscurité si on leur fournit des substances organiques convenables : hydrates de carbone ou peptones. C’est le cas, par exemple, d’une algue d’eau douce, une Scenendesmus, qui a pu être cultivée par P.A. Dangeard pendant 8 ans dans l’obscurité totale. D’autres part, les matières organiques contiennent du phosphore et de l’azote sous une forme plus facilement assimilable que les phosphates et nitrates minéraux. C’est pourquoi certains déversements de matières organiques dans les rivières et étangs, à condition qu’ils soient très limités, sont plutôt favorables que nuisibles, parce qu’ils augmentent la valeur biogénique des eaux.
Mais bon nombre de plantes ne supportent qu’une intensité lumineuse modérée. Grâce à l’absorption progressive par l’eau des diverses radiations, elles s’installent de préférence dans la zone où la qualité et l’intensité de la lumière leur conviennent le mieux. Le phénomène qui permet aux plantes de se déplacer sous l’action de la lumière se nomme phototropisme. Ce phototropisme peut être positif ou négatif, suivant que la lumière est faible ou intense. Ceci explique les migrations verticales de certaines plantes aquatiques (surtout les algues) qui montent à la surface au lever et au coucher du soleil. La turbidité a une influence considérable sur le développement végétal. Il arrive que, dans des étangs très peuplé en poissons fouilleurs (carpe et tanche) les particules de vase maintenues continuellement en suspension par les animaux rendent l’eau suffisamment trouble pour qu’aucune plante aquatique submergée ne puisse s’installer.
La température a également une action considérable sur le développement végétal : d’abord, comme nous l’avons vu, elle conditionne la solubilité du gaz carbonique et de l’oxygène, gaz absolument indispensables à la vie végétale. De plus, elle influence grandement la rapidité de multiplication des cellules : les plantes supérieures croissent plus vite et les algues se multiplient plus fréquemment à 25 degrés qu’à 10 degrés par exemple. L’agitation de l’eau influence profondément la végétation cryptogamique et phanérogamique. Elle conditionne en partie la présence du gaz carbonique et de l’oxygène dissous. De plus, elle a une action mécanique très appréciable : beaucoup de plantes aquatiques, en effet, ne possèdent pas d’organes de fixation leur permettant de résister à un fort courant ; elles ne peuvent donc s’installer. D’autres, sous l’action du courant, se modifient considérablement : leurs feuilles, par exemple, s’allongent, deviennent filiformes. Chez les algues, seules peuvent résister celles qui sont entourées d’une matière mucilagineuse se fixant aux pierres et aux objets immergés, comme par exemple certaines diatomées et cyanophycées. C’est pourquoi les rochers et cailloux dans les rivières et torrents sont si souvent glissants. La vitesse du courant, l’agitation, opèrent donc, à la fois mécaniquement et chimiquement, une sélection sur la flore des collections d’eaux naturelles.
2. Sur la production animale :
Comme les plantes, les animaux ne peuvent subsister que s’ils trouvent dans le milieu les éléments nécessaires à leur nutrition, à leur respiration et à leur reproduction. Alors que les plantes puisent leur nourriture parmi les éléments minéraux ou organiques dissous dans l’eau, les animaux exigent une alimentation figurée, soit végétale, soit animale, soit mixte. Certaines larves et certains vers se contentent même d’absorber la vase de fond des étangs et des lacs, y trouvant suffisamment de détritus organiques à digérer pour assurer leur subsistance. De même que les animaux terrestres ne pourraient subsister si aucune plante ne poussait sur la planète, les végétaux aquatiques sont la base indispensable de toute vie animale dans les collections d’eau. A de légères variantes près, les conditions physico-chimiques nécessaires à la vie animale sont donc semblables à celles qu’exige la vie végétale.
Les animaux carnassiers se nourrissent d’animaux herbivores ; donc plus une eau sera favorable au développement des plantes - autrement dit plus sa valeur biogénique pour les végétaux sera forte - plus nous aurons de chance d’y trouver une forte population animale, exception faite cependant pour certains poissons comme la truite, chez qui les apports exogènes (insectes terrestres) constituent un élément nutritif important. Une eau sera donc d’autant plus productive en poisson qu’elle sera plus chargée en sels minéraux et organiques favorables aux plantes, et particulièrement aux algues, qui constituent la nourriture de la plupart des animaux planctoniques ou autres. La consommation des poissons en zooplancton est, en effet, considérable. Quelques chiffres donneront une idée de cette importance : une carpe de 3-4 livres peut consommer 100 grammes de daphnies à chaque repas. Or, on estime qu’elle fait, en moyenne, quatre repas par 24 heures, ce qui représente une consommation de 400 grammes de daphnies. En cinq jours, un étang de 60 hectares, contenant 45 tonnes de daphnies, serait épuisé par un empoissonnement normal en carpes, si les daphnies, en raison de leur grande fécondité, ne comblaient au moins en partie les vides creusés. Il faut donc une quantité astronomique de petites algues pour alimenter les poissons par l’intermédiaire du zooplancton.
Mais il ne suffit pas qu’une eau soit capable de produire beaucoup d’algues pour posséder un riche zooplancton; encore faut-il que ces algues soient, par leur forme, leur taille, leur facilité de digestion, aptes à nourrir convenablement les petits animaux. Or, nous avons montré dernièrement qu’une cyanophycée filamenteuse, Aphanizomenon gracile, se développant en masse dans une collection d’eau, en fait disparaître tous les cladocères parce qu’elle engorge leur appareil filtrant. Beaucoup d’animaux aquatiques (crustacés, mollusques, cladocères) possèdent une carapace calcaire ou incrustée de calcaire. La teneur des eaux en calcium agit donc directement sur l’écologie de ces groupes animaux. L’un des facteurs les plus importants au point de vue de la présence ou de l’absence de certains animaux dans les collections d’eau est la teneur minimum en oxygène dissous : on observe des différences énormes de tolérance à cet égard chez les différents groupes et même chez les différentes espèces d’un même groupe. Chacun sait, par exemple, que notre truite indigène, Trutta fario, est sous ce rapport le plus exigeant des poissons présents dans nos eaux douces, tandis que la truite arc-en-ciel l’est beaucoup moins, et que le poisson-chat peut supporter des carences en oxygène invraisemblables et subsister pendant des semaines dans la vase d’un étang mis à sec. Certains insectes ou larves d’insectes (chironomides) peuvent seuls vivre dans le fond des lacs ou dans les rivières extrêmement polluées, quand les fermentations bactériennes ou fongiques ne laissent subsister l’oxygène qu’à l’état de traces. Ces espèces, soigneusement identifiées, servent même souvent à diagnostiquer les pollutions organiques par la méthode biologique, leur présence constituant un test de grande valeur. La température, agissant sur la solubilité des gaz, influence fortement la présence des espèces animales dans les eaux. Cependant, comme nous l’avons vu au sujet des plantes, il est impossible de fixer des limites précises, en raison du phénomène de sursaturation provoqué par l’assimilation chlorophyllienne.
L’agitation de l’eau et la vitesse du courant sont également des facteurs écologiques très importants, et même déterminants dans beaucoup de cas. Ces facteurs tendent à éliminer le gaz carbonique dissous dans l’eau et à favoriser, au contraire, la teneur en oxygène. On trouvera donc dans les eaux vives ou agitées les espèces les plus exigeantes au point de vue respiratoire, à condition toutefois qu’elles soient organisées pour pouvoir résister à l’entraînement. Le courant détermine souvent la nature du fond d’un cours d’eau : le fond des rivières à courant lent est vaseux, parfois sableux; celui des rivières à courant rapide ou des torrents est formé de galets, de gros graviers ou de blocs rocheux. Il est bien évident que la flore habitant ces diverses catégories de fonds est différente : la vase est formée de détritus organiques et contient une multitude de bactéries ; le sable est beaucoup plus pauvre, ne renfermant que quelques diatomées ; les graviers et blocs rocheux peuvent être, au contraire, couverts d’une couche épaisse de diatomées et de cyanophycées. La vase sera donc surtout colonisée par les vers et certaines larves d’insectes (chironomides) aux besoins à la fois alimentaires et respiratoires très restreints, tandis que galets et rochers seront fréquentés par des larves de simulies, d’éphémères, de phryganes, etc.
Les facteurs physico-chimiques déterminent encore, soit directement, soit indirectement, la possibilité de reproduction des espèces animales : pour que celles-ci puissent se reproduire, il leur faut en général : une température donnée, la présence de supports propres au dépôt des oeufs (frayères pour les poissons), la possibilité, pour les jeunes sortis des oeufs, de respirer et de trouver une alimentation à leur taille, ainsi que des refuges pour s’abriter pendant les premiers jours de leur existence. La truite, par exemple, ne peut se reproduire sur les fonds vaseux : ses oeufs sont insuffisamment oxygénés, se recouvrent de limon et sont attaqués par les bactéries et les champignons inférieurs. Un certain nombre d’insectes pondent sur une seule espèce de plante et se trouvent donc indirectement sous la dépendance de la composition chimique de l’eau et du fond, puisque ces deux facteurs conditionnent en grande partie la présence des espèces végétales. Enfin, il existe parfois dans les eaux des substances chimiques d’origine organique qui entravent radicalement la reproduction chez certains animaux.
L’exemple de la carpe est typique à ce sujet : la carpe ne se reproduit dans aucun étang alimenté par les eaux ayant lavé des sols forestiers, pas plus que dans les étangs recevant en grande masse les feuilles des arbres qui les bordent (chênes, platanes en particulier). Il suffit de pêcher quelques-unes de ces carpes au moment de la fraie, et de les placer dans un étang de plaine alimenté soit par des sources, soit par ruissellement de champs cultivés ou de prairies, pour qu’elles se reproduisent presque immédiatement. Il est probable que ce sont les substances contenues dans les feuilles, en particulier les tanins, qui diffusent dans l’eau et empêchent la reproduction chez ce poisson.
