Cette étude subventionnée par la région Bretagne et l'Agence de l'Eau Loire Bretagne avait pour but de déterminer par la modélisation mathématique les aires d'influence marine de la plupart des bassins versants bretons et l'effet de scénarios d'abattement des apports en nitrate de chaque bassin versant sur la biomasse en phytoplancton et sur les marées vertes. Le modèle mathématique ECOMARS3D a été appliqué à une emprise contenant la Bretagne et à 6 zooms permettant de représenter plus finement les eaux côtières. L'étude a mis en évidence :

• un très faible effet d'une diminution des apports en nitrate sur les diatomées;
• un effet plus sensible sur les dinoflagellés mais seulement à partir d'une diminution d'au moins 75 % des apports en nitrate;
• une très forte influence du panache de la Loire sur toute la Bretagne sud et ouest, pouvant entrer légèrement en Manche lors des crues;
• une diminution des apports en nitrate et phosphate de la Vilaine aurait peu d'effet sur le phytoplancton si elle n'est pas couplée avec une réduction des apports de la Loire;
• la responsabilité de certaines rivières dans l'établissement de marées vertes. C'est le cas du Yar dont les apports azotés provoquent la marée verte sur la plage de Saint Efflam; c'est également le cas du Douron, responsable de celle du fond de Baie de Locquirec.

Au contraire, certaines marées vertes comme celles de la Baie de Saint-Brieuc ou du Moulin Blanc en rade Brest ne peuvent pas être imputées à une seule rivière.

Le Réseau Hydrologique Littoral Normand (RHLN) a été créé en octobre 2000 avec le double objectif de (1) permettre une évaluation du degré d'eutrophisation des masses d'eau littorales normandes et (2) de définir le réseau de suivi hydrologique pérenne permettant de satisfaire aux exigences de la Directive Cadre sur l'Eau (DCE) à partir de fin 2006. Ce rapport réalise la synthèse des résultats obtenus entre 2001 et 2003.

Composantes naturelles de nos écosystèmes côtiers et responsables d'une bonne part de leur biodiversité, les algues macrophytes se sont adaptées à la très grande variété de conditions d'éclairement, de turbulence ou de richesse nutritive que présente la bande côtière, et l'une des conséquences les plus visibles de ce phénomène consiste en une zonation verticale des différentes espèces, bien connue sur les côtes à marée. Dans certains sites côtiers cependant, l'équilibre interspécifique lentement élaboré par la sélection peut se trouver déplacé au profit d'une espèce ou de quelques-unes, en réponse à une modification récente des conditions environnementales. C'est notamment le cas des sites soumis depuis quelques décennies à une augmentation importante des apports nutritifs d'origine continentale, parfois d'origine urbaine (effluents de stations d'épuration), souvent d'origine agricole (lessivage de terres cultivées trop enrichies en engrais organiques ou minéraux ).La manifestation la plus visible de ce dérèglement local des phytocénoses consiste en une prolifération saisonnière massive d'une espèce particulièrement adaptée aux milieux riches (eutrophes), qui constitue donc un exemple typique d'eutrophisation du milieu marin côtier, similaire à ceux affectant depuis plus longtemps certains écosystèmes d'eau douce...

Un diagnostic synthétique de l'eutrophisation

La Procédure Commune de détermination de l'état d'eutrophisation des zones marines de la convention de Paris (OSPAR) a pour but de caractériser la zone maritime en la divisant en zones à problème, en zones à problème potentiel, et en zones sans problème d'eutrophisation. L'intention de la Procédure Commune est de permettre de comparer l'état d'eutrophisation des régions en se fondant sur des critères communs. Les mesures à prendre dès lors que l'état d'eutrophisation de la zone maritime aura été déterminé, sont stipulées dans la stratégie de lutte contre l'eutrophisation...

Pour pouvoir recenser les cas d'eutrophisation côtière et proposer des méthodes tant de surveillance que de réduction de ces phénomènes, il convient tout d'abord de bien définir le terme eutrophisation lui-même. Au lieu de la définition étymologique stricto sensu de progression de l'enrichissement d'un milieu, on retiendra plutôt la notion d'état enrichi à un point tel qu'il en résulte des nuisances pour l'écosystème, et donc pour l'homme. S'appuyant sur les équations chimiques moyennes de la synthèse, puis de la dégradation de la matière organique en mer, cette définition opérationnelle privilégie donc les conséquences néfastes de l'enrichissement, c'est-à-dire la production d'une biomasse algale excessive, voire déséquilibrée au point de vue biodiversité, et l'hypoxie plus ou moins sévère qui résulte de la dégradation de cet excès de matière organique. Les manifestations de l'eutrophisation marine côtière peuvent classiquement prendre deux grands types d'apparence, selon que les algues proliférantes sont planctoniques ou macrophytiques ; les deux formes se rencontrent en France...

Les rejets anthropiques croissants d'azote et de phosphore dans certaines eaux côtières ont induit, dans les vingt dernières années, d'importantes augmentations de la production végétale aquatique micro- et macrophytique. Ce phénomène appelé eutrophisation a pour conséquence de déséquilibrer le fonctionnement normal des écosystèmes jusqu'à provoquer, dans les cas extrêmes, la mort de l'écosystème par asphyxie. En effet, une grande partie de l'oxygène dissous est consommé par la dégradation de la biomasse végétale en putréfaction. Après les lagunes semi-fermées, les zones côtières les plus sensibles sont celles recevant le panache de dilution d'un grand fleuve. En France, alors que l'eutrophisation des lagunes méditerranéennes s'est manifestée il y a déjà longtemps, les côtes de l'Atlantique et de la Manche ont mieux résisté à l'enrichissement en nutriments du fait des fortes capacités dispersives des courants de marée. Depuis vingt ans cependant, les cas d'eutrophisation côtière ne cessent de se multiplier, soit sous forme de proliférations intenses de microalgues planctoniques pouvant déséquilibrer l'écosystème (Baie de Seine, Baie de Vilaine), soit sous forme d'accumulations littorales de macroalgues vertes du genre Ulva très dommageables pour le tourisme ("marées vertes" des côtes bretonnes).

Des dizaines de plages sableuses de Bretagne sont le siège d' prolifération d'algues vertes (Ulva) durant le printemps et l'été. Pour le total des sites où la prolifération est importante, elle a atteint 20 000 t de poids frais en 1997 au moment de son maximum. Ces "marées vertes" ont lieu tous les ans à peu près aux mêmes endroits. Elles constituent une nuisance très importante pour le tourisme local. Dans beaucoup de communes concernées les algues échouées et pourrissantes sont ramassées et évacuées (43 000 m3 au total en 1997). L'essentiel de la croissance des algues se tient entre la zone de déferlement et le sable découvert. La prolifération requiert trois conditions simultanées : 1) une plage sableuse de faible pente, 2) un courant résiduel faible (c'est-à-dire après filtrage du va-et-vient de la marée), 3) un flux d'azote même modéré (ammoniaque ou nitrate). Les formes intensives de l'agriculture sont de loin les causes principales des flux croissants d'azote sur les sites de marée verte. Cette prolifération d'ulves a été modélisée dans deux baies bretonnes. La tendance actuelle du phénomène est à l'aggravation, plutôt visible dans des zones plus profondes, au-delà de celle du déferlement. L'impact écologique n?est pas encore établi.

Les plages du centre et du sud de la baie de Douarnenez sont annuellement le lieu de marées vertes au printemps et en été. Durant quatre ans les flux de nitrate des cours d'eau afférents ont été mesurés pendant la saison de croissance de ces algues (printemps et été). Le stock d'ulves échouées et présentes dans les premières vagues a été quantifié chaque été. Trois cours d'eau sur les huit étudiés apportent l'essentiel des flux azotés. Ces apports suivent une tendance décroissante au cours de la période printanière, puis estivale, et sont très variables d'une année sur l'autre. Les tonnages d'algues observés sont également très variables selon les années (de 120 à 3 400 t), et même d'un jour à l'autre selon l'orientation des vents. Le sud de la baie est cependant statistiquement plus affecté que le reste. Paradoxalement, on note ici une absence de lien entre les quantités d'azote délivrées et les quantités d'ulves observées sur les plages. Ceci est dû au caractère rectiligne de la côte qui favorise la mobilité des algues, ainsi que probablement à l'existence d'un stock d'ulves plus profond (-2 à -18 m), récemment mis en évidence. Sa grande importance (jusqu'à 10 000 t) et sa mobilité suggèrent un rôle conséquent dans le phénomène. Ce stock, dit offshore, représente vraisemblablement une forme d'extension de l'eutrophisation. A cet égard, l'ensemble de la baie constitue une unité fonctionnelle. D'un point de vue scientifique, la restauration de la qualité azotée de l'eau et la maîtrise de la marée verte en baie de Douarnenez ne devraient pas être sectorisées géographiquement. De plus, le suivi des algues nécessite d'observer simultanément les deux stocks, littoral et offshore.

Le marais littoral de Kervigen, a été utilisé à titre expérimental pour abaisser les flux nutritifs d'un ruisseau côtier, le Kerharo. Celui-ci draine un bassin versant de 45 km2 essentiellement agricole. Par ses apports de nitrate sur la plage où il débouche, il alimente une prolifération d'algues vertes (ulves). Pour limiter ces flux azotés, l'eau du cours d'eau a été partiellement dérivée afin de faire transiter une fraction de son débit à travers une partie du marais (9 ha), avant que cette eau soit ramenée au lit principal. Le respect du débit réservé (Loi Pêche de 1992) est assuré par une petite dérivation latérale. L'abattement de nitrate mesuré sur le flux en transit dans le marais entre les mois d'avril et août est en moyenne de 60 %. Ceci correspond à 175 kg de nitrate enlevés en moyenne par jour, soit 4 kg N/ha de marais/j. Ceci paraît important en comparaison des données de la littérature internationale. Le temps de séjour de l'eau dans les marais est estimé à 0,5-5 jours selon son débit. La diminution de nitrate est due (1/3) à l'accroissement de la biomasse des roseaux et surtout (2/3) à une dénitrification bactérienne intense . De plus, un recensement des milieux présentant un biotope voisin ou susceptible d'être aménagé dans ce sens montre que des potentialités de cette sorte existent en Bretagne. Bien qu'importantes sur quelques sites particuliers, les superficies paraissent globalement limitées : seulement 300 ha aménageables ont été répertoriés sur les parties aval de l'ensemble des bassins versants alimentant les principales marées vertes. Ce type d'action reste un moyen curatif de réduire les flux excessifs d'azote, et une meilleure connaissance de la pression anthropique sur les marais côtiers est souhaitable. L'utilisation de ces zones humides constituent l'un des outils à utiliser pour contrôler la prolifération des algues vertes en Bretagne.

Ce colloque sur les pollutions diffuses est la conclusion de cinq années de travaux de recherche du programme « bassins versants et transmission des pollutions au littoral », financé par le contrat de plan Etat-Région Bretagne (1994-1998). Ce programme visait à connaître les transferts de nitrate, des bactéries d'origine fécale et des principaux pesticides, de la parcelle exploitée au cour d'eau et au littoral, dans le cadre d'agriculture intensive. Les relations « nitrate marées vertes » y ont également été étudiées.

Les proliférations massives d'algues et, particulièrement de macroalgues vertes, sont connues sur tous les continents depuis quelques décennies. Elles concernent des sites littoraux variés et sont le fait de diverses espèces (Ulva, Enteromorpha et Cladophora en particulier)... Jusqu'à une période récente, le Bassin d'Arcachon avait échappé à de tels phénomènes, même si la diversité et la quantité des algues qui s'y développent avaient, par le passé, déjà connu des périodes d'accroissement... Ce n'est qu'à partir des années 1980 qu'apparurent les premières proliférations algales d'ampleur suffisamment importante pour constituer une gêne à l'ensemble des activités s'exerçant sur le Bassin. Les années 1988-1989 voient apparaître un autre type de prolifération : les ostréiculteurs et les pêcheurs signalent un nouveau "chou" (nom donné généralement aux ulves) qui, non seulement se développe au printemps, mais perdure en quantités non négligeables en automne et en hiver...