Lacs au Canada

Description

Le cycle hydrologique alimente les masses terrestres du monde avec de l’eau sous forme de précipitations. Dans les régions où les précipitations ne sont ni retenues sous forme de glace ni évaporées, le surplus d’eau doit retrouver son chemin vers la mer par l’intermédiaire du ruissellement de surface, des rivières et de la percolation des eaux souterraines. Lorsque ces écoulements d’eau sont interceptés par un bassin ou une dépression imperméable, il peut en résulter un lac.

Un lac représente un équilibre dynamique à court terme et une évolution à long terme. Un niveau d’eau constant n’est maintenu que si les apports d’eau provenant des précipitations, du ruissellement et de la percolation des eaux souterraines équilibrent les pertes occasionnées par le débit sortant, l’évaporation et le mouvement des eaux souterraines. Au cours du temps géologique, les lacs sont transitoires; les flux entrants transportent des matières dissoutes et en suspension qui proviennent des hauteurs environnantes et l’activité biologique ajoute des matières organiques aux sédiments accumulés. Ces sédiments remplissent graduellement le bassin. Les activités humaines dans le bassin de drainage d’un lac peuvent accélérer les processus de vieillissement et de remplissage par l’augmentation de l’érosion qui accompagne les développements agricoles et urbains et par l’ajout de matériaux ou de nutriments biologiquement actifs.

Voir aussi Les plus grands lacs du Canada.

Processus de formation des lacs

De nombreux processus géologiques peuvent aboutir à la formation d’un lac. Les six plus importants processus au Canada sont les processus glaciaires, tectoniques, côtiers, fluviaux, volcaniques et de dissolution.

Processus glaciaires

Les mouvements des calottes glaciaires et des glaciers de vallée au cours des périodes glaciaires passées forment des bassins dans le terrain sous-jacent. Les dépôts glaciaires (par exemple les moraines, les eskers et les drumlins) peuvent créer des sites favorables à la formation de lacs et d’étangs. La plupart des lacs canadiens sont d’origine glaciaire.

Processus tectoniques

Les mouvements de la croûte terrestre, c’est-à-dire les plissements et les failles, peuvent créer des bassins qui se remplissent plus tard et deviennent des lacs. Le lac Supérieur est formé par des processus glaciaires et tectoniques.

Processus côtiers

Les vagues contribuent à l’érosion et elles génèrent des courants côtiers qui déplacent les sédiments le long des rivages dans des zones relativement calmes. Les bancs de sable ainsi formés peuvent obstruer l’entrée d’une baie et former un lagon. Si de l’eau douce s’écoule du lagon, il peut en résulter un lac côtier, séparé de la mer par une étroite barrière. De nombreux petits lacs se sont ainsi formés le long de la côte atlantique de la Nouvelle-Écosse et on peut trouver plusieurs bons exemples à l’intérieur du lac Ontario, comme le havre Hamilton.

Processus fluviaux

Les méandres des rivières peuvent être séparés de l’écoulement principal dans les plaines inondables, et devenir des lacs en forme de croissant ou des marécages. Les dépôts de sédiments à l’embouchure des affluents peuvent inonder les vallées en amont. À l’embouchure des rivières, où un delta se forme, une combinaison de processus fluviaux et côtiers peut former des lacs deltaïques peu profonds.

Processus volcaniques

Les centres des cônes volcaniques peuvent s’effondrer en cratère et ainsi former des lacs de cratère qui sont souvent très profonds par rapport à la surface de leur région. Les coulées de lave peuvent endiguer des rivières et former des lacs.

Processus de dissolution

Les roches relativement solubles peuvent être lentement érodées par la percolation des eaux de surface, ce qui crée des cavernes qui peuvent s’effondrer en une dépression remplie d’eau ou en un lac de dissolution. Ce processus se produit le plus souvent dans les régions de gypse ou de calcaire. Un processus relativement analogue se produit dans l’Arctique lorsque l’eau de surface collectée fait fondre le pergélisol sous-jacent, formant un lac de dégel.

Le saviez-vous?
L’un des lacs les plus uniques au Canada est le réservoir Manicouagan. Ce lac annulaire s’est formé lorsque l’eau a rempli le cratère laissé par un impact de météorite dans le centre du Québec il y a 200 millions d’années.

Répartition des lacs au Canada

Des études récentes suggèrent qu’il y a possiblement jusqu’à deux millions de lacs au Canada. Environ 7,6 % des quelque 10 millions de km² du Canada sont couverts d’eau douce; ces lacs et rivières contiennent assez d’eau pour submerger le pays entier sous plus de deux mètres d’eau. Le Canada possède près de 14 % des lacs du monde entier, avec des superficies de plus de 500 km². Bien que le Canada emmagasine une partie disproportionnée des eaux douces de surface de la planète, la quantité d’eau disponible pour l’utilisation dépend davantage du volume fourni annuellement que du volume d’eau accumulé pendant de nombreuses années. Par conséquent, malgré une abondance apparente, les ressources en eau douce doivent être gérées avec prudence.

La géologie de surface et le climat déterminent la nature et la répartition des lacs. Il est pratique de décrire les lacs en relation avec les régions physiographiques du Canada.

Lacs dans le Bouclier canadien

De nombreux lacs sont répartis sur une bande de terres de 1000 km s’étendant autour de la baie d’Hudson, couvrant le Bouclier canadien. Ils sont presque tous d’origine glaciaire. Les sols minces et la haute résistance des roches aux intempéries ont tendance à rendre les lacs clairs, biologiquement improductifs et relativement durables en raison du lent processus de sédimentation. Le Bouclier a la forme d’un dôme en coupe transversale qui plonge pour entrer en contact avec les roches sédimentaires plus tendres des basses terres de la baie d’Hudson et des basses terres intérieures de l’Ouest. Les basses terres situées le long de la rive sud-ouest de la baie d’Hudson n’ont émergé de la mer que récemment, tandis que les terres se remettent de la dernière glaciation.

Dans cette région, le drainage est médiocre et désorganisé, et la région est recouverte de muskegs et de tourbières. Dans les tourbières, on trouve de nombreux petits lacs et étangs peu profonds et en forme de larme alignés avec les vents dominants, résultant de l’action des vagues sur les rivages fragiles. Les anciennes crêtes de plage définissent des lacs et étangs longs, étroits, et parallèles au rivage près de la côte. D’anciens canaux fluviaux, abandonnés à mesure que les terres s’élèvent, sont fréquemment occupés par des lacs dans cette région.

Lacs des basses terres intérieures occidentales

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, allant du Grand lac de l’Ours des Territoires du Nord-Ouest aux Grands Lacs de l’Ontario. Les glaciers, qui se sont déversés du Bouclier et ont transporté avec eux des débris granitiques durs, ont profondément creusé la mince couche de roches sédimentaires plus tendres avant de s’étendre sur les basses terres. L’effet des glaciers sur les plaines se manifeste par le dépôt de moraine plutôt que par un important affouillement. Contrairement aux lacs du Bouclier, les lacs des prairies se forment dans une épaisse couche d’argile, de moraine et de terre. Les lacs dans les basses terres intérieures de l’ouest ont tendance à être un peu moins profonds, plus rapidement remplis de sédiments et plus biologiquement productifs que les lacs du Bouclier.

À mesure que l’on se déplace du nord-est vers le sud-ouest, les précipitations diminuent et l’évaporation augmente; la tendance correspondante à ce phénomène dans la répartition des lacs est une diminution des lacs, parfois transitoires selon les saisons, et des concentrations plus élevées de matières dissoutes. Dans le sud-ouest sec, de nombreux lacs et étangs alcalins dans lesquels les concentrations de matières dissoutes atteignent une saturation et des cristaux d’évaporite, habituellement du sulfate de sodium, se précipitent.

Les dépôts glaciaires dans le sud-ouest ont laissé un sol criblé de petites dépressions qui se remplissent au printemps pour devenir des étangs ou des marécages qui s’assèchent souvent à la fin de l’été. Bien que le volume d’eau total de ces étangs soit faible comparativement aux lacs bien établis dans d’autres endroits, ils sont essentiels pour l’agriculture et pour l’habitat des oiseaux aquatiques. Dans le Grand Nord, les parcs et les forêts cèdent la place à la forêt boréale proprement dite, avec de vastes zones de fondrières et des lacs de tourbière.

Lacs de l’ouest du Canada

Les lacs que l’on trouve sur le territoire accidenté à l’ouest des grandes plaines sont relativement peu nombreux en comparaison à ceux de l’est du Canada (couvrant moins de 2 % de la superficie), mais ils sont extrêmement variés. Les lacs dans l’ouest du Canada sont principalement d’origine glaciaire : les grands lacs de la Colombie-Britannique et du Yukon sont généralement confinés dans de profondes vallées glaciaires; des lacs d’affouillement plus petits se trouvent sur les plateaux des hautes terres. Les processus tectoniques associés à la formation des montagnes créent d’autres bassins naturels.

La région de Cariboo (plateau intérieur sud) en Colombie-Britannique est située à l’ombre des pluies de la chaîne côtière, elle est relativement aride et elle comprend des étangs et des lacs alcalins. Près de la côte, certains lacs occupent la tête d’anciens fjords. Le lac Powell, près de Vancouver, s’est formé lorsque le relèvement isostatique (tendance des terres à s’élever après la fonte d’une épaisse couche de glace) a isolé un fjord de la mer. Bien que ceci se soit produit il y a des milliers d’années, l’eau du fond de ce lac est encore salée (eau de mer fossile).

Lacs des provinces atlantiques

Les provinces atlantiques occupent une région d’anciennes montagnes, le prolongement septentrional des Appalaches. Ces terres étaient également fortement englacées. Les nombreux lacs situés dans les régions et reposants sur les roches ignées ou métamorphisées ressemblent beaucoup 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 des roches sédimentaires plus perméables; en conséquence, il y a moins de lacs dans ces régions. On trouve plusieurs petits lacs côtiers en Nouvelle-Écosse.

Lacs de la région des basses terres du Saint-Laurent et des Grands Lacs inférieurs

Les basses terres du Saint-Laurent et la région des Grands Lacs inférieurs contiennent certaines des régions agricoles les plus riches du Canada, mais les lacs de petite et moyenne taille sont plus rares par rapport à la zone érodée du Bouclier. Cependant, cette région est adjacente aux Grands Lacs qui constituent ensemble la plus grande nappe d’eau douce du globe. Les lacs Supérieur et Huron s’étendent sur la zone de contact entre les roches du Bouclier et les roches sédimentaires plus récentes. Les lacs Michigan, Érié et Ontario reposent sur des roches sédimentaires avec d’épaisses couches de dépôts glaciaires. La géologie des bassins de drainage influence le caractère primordial de chacun des lacs et détermine les schémas de peuplement, qui à leur tour ont un impact considérable sur les lacs Érié et Ontario.

Propriétés biologiques

Les lacs sont des écosystèmes : l’énergie biologique circule à travers une chaîne alimentaire, et la matière organique usée est recyclée en matériaux à nouveau disponibles pour les organismes vivants. Le premier et plus important processus biologique qu’on retrouve dans les lacs, la productivité primaire, est la photosynthèse. Durant la photosynthèse, les nutriments sont combinés en matière organique et en énergie par l’intermédiaire de l’énergie solaire et de l’action de la chlorophylle présente dans les cellules végétales.

La plupart des plantes lacustres sont des algues unicellulaires microscopiques (phytoplancton) qui sont en suspension dans l’eau et qui se déplacent avec elle. Lorsqu’elles sont abondantes, elles peuvent colorer l’eau et la rendre trouble. Une multitude de minuscules zooplanctons se nourrissent de phytoplancton et sont à leur tour mangés par les poissons. Les bactéries décomposent les matières mortes en composants qui deviennent disponibles pour de nouveaux cycles de vie. Le carbone, l’hydrogène et l’oxygène sont généralement disponibles dans les eaux de surface éclairées par le soleil. Les formes utilisables d’azote et de phosphore peuvent être rares, ce qui limite la photosynthèse. Les apports et le ruissellement local peuvent fournir des nutriments; leur distribution dans un lac est contrôlée par des processus physiques.

Propriétés physiques

Trois sources d’énergie régissent les mouvements dans les lacs : l’écoulement de l’eau de l’entrée à la sortie, l’action remuante du vent (tous deux sources d’énergie mécanique), et l’énergie thermique (gagnée au printemps et en été et perdue en automne et en hiver). Ensemble, ces processus ont un impact sur de nombreuses caractéristiques des lacs, y compris tout type de stratification présente.

Écoulement de l’eau

Les échelles de temps de mouvement les plus longues, ayant possiblement un cycle annuel, sont celles associées à l’écoulement de l’eau dans un lac, de l’entrée à la sortie (une composante hydraulique de l’écoulement). L’écoulement élimine les matières dissoutes et en suspension avec l’eau.

Étant donné que la taille et le débit des lacs varient considérablement, il est utile de définir un temps de vidage, comme le volume du lac divisé par le débit moyen d’écoulement (c’est-à-dire le temps nécessaire pour drainer le lac à son débit moyen d’écoulement). Les lacs permanents qui présentent des temps de vidage largement inférieurs à un an sont assez rares, et leur comportement est fortement marqué par un écoulement vigoureux, et par une productivité biologique habituellement en baisse. À l’autre extrême, les lacs ayant un temps de vidage qui est supérieur à dix ans sont sensibles aux changements extérieurs; la récupération après un état de pollution nécessite au moins un cycle de vidage.

Vent

Les mouvements induits par le vent se superposent aux mouvements d’entrée et de sortie. Ces mouvements dus au vent, mécaniquement les plus importants, comprennent les vagues de surface, le mélange turbulent et les systèmes de courants circulants autour du lac. Ces mouvements distribuent les matières dissoutes et en suspension dans le lac.

Chaleur

En plus des mouvements de l’eau et du vent, la convection causée par le refroidissement ou le réchauffement de la surface des lacs a un effet très important.

Les lacs gagnent de la chaleur grâce au rayonnement solaire et ils en perdent lorsque l’eau s’évapore de la surface. Ils peuvent également gagner ou perdre de la chaleur directement à partir de l’atmosphère. À l’exception du rayonnement solaire, ces flux sont absorbés ou émis dans les quelques centimètres de la masse d’eau. Le rayonnement solaire, qui alimente la photosynthèse en plus de réchauffer l’eau, peut pénétrer efficacement jusqu’à une profondeur de 30 mètres dans un lac très clair, ou il peut être absorbé dans le premier mètre d’eau d’un lac rendu trouble par des sédiments en suspension ou une abondance de plancton. Pour que sa température grimpe ou s’abaisse de 1 °C, un kilogramme d’eau doit absorber ou perdre 4200 joules de chaleur. C’est l’une des « chaleurs spécifiques » les plus grandes de toutes les substances. Comparés à la terre, les lacs peuvent emmagasiner et libérer d’énormes quantités de chaleur; par conséquent, les grands lacs peuvent modérer le climat près de leurs rives. Les fruits à noyau peuvent être cultivés dans la péninsule du Niagara parce qu’elle est protégée des froids d’hiver rigoureux par les eaux libres du lac Ontario. Les régions autour de ces grands lacs peuvent également connaître un temps légèrement plus frais lorsqu’il fait très chaud en été. Avec des plans d’eau de la taille des océans, cet effet se traduit par des températures côtières plus douces dans la plupart des provinces atlantiques et en Colombie-Britannique, comparativement aux températures plus extrêmes du centre du Canada, où certains endroits peuvent connaître des températures allant jusqu’à 40 °C en été et – 40 °C en hiver.

L’eau peut également changer de densité selon sa température. L’eau douce est plus dense, non pas au point de congélation (0 °C), mais à 4 ^o C.. Lorsque l’eau se réchauffe ou se refroidit au-dessus ou au-dessous de 4 °C, sa densité diminue (elle se dilate). Si le flux de chaleur augmente la densité de surface (refroidissement en automne ou réchauffement en début de printemps), l’eau de surface a tendance à s’enfoncer et un mélange par convection se produit. Si le flux de chaleur diminue la densité de surface (refroidissement en hiver juste avant le gel, et réchauffement au printemps et en été), l’eau de surface plus légère a tendance à flotter sur l’eau sous-jacente plus lourde.

Stratification

Le mélange par le vent peut ne pas être assez fort pour surmonter cette stabilité supplémentaire, surtout en été, et une distribution en couches d’eau chaude et d’eau froide peut persister durant tout l’été dans les lacs profonds. On dit que ces lacs sont thermiquement stratifiés, et il est habituellement possible de définir trois couches : l’épilimnion, une couche supérieure chaude fortement remuée par le vent; l’hypolimnion, une couche inférieure froide relativement homogène; et la thermocline, une couche de transition se situant entre les couches chaudes et les couches froides.

La stratification affecte fortement tous les autres processus physiques, biologiques et biochimiques. Elle a une influence sur la distribution horizontale des nutriments et sur la vitesse à laquelle les nutriments piégés dans l’hypolimnion et dans les sédiments du fond sont mis à la disposition des algues dans les eaux de surface. De plus, les flux entrants et sortants se produisent souvent à faible profondeur dans l’épilimnion. Si l’eau entrante est de densité égale ou inférieure à celle de l’eau de surface du lac qui la reçoit, l’écoulement hydraulique et l’action correspondante de vidage restent confinés à l’épilimnion. Cette restriction peut ralentir l’évacuation efficace d’un contaminant hors du lac puisqu’une grande partie de ce contaminant est emmagasiné dans l’hypolimnion.

La stratification thermique saisonnière a des conséquences importantes. La diversité de l’habitat favorise la diversité des organismes vivants; par conséquent, les lacs stratifiés peuvent permettre la coexistence de poissons d’eau chaude (par exemple le bar) et de poissons d’eau froide (par exemple la truite). La diversité peut être limitée par l’interaction de la stratification avec la productivité primaire et la décomposition bactérienne, qui peuvent être influencées par les activités humaines.

Conséquences de l’activité humaine

L’activité humaine autour des lacs peut avoir un impact très important sur leur état, de leurs qualités esthétiques perçues jusqu’à leur biodiversité et même leur profondeur.

Eutrophisation des lacs

L’eutrophisation des lacs est l’un des problèmes graves les plus courants auxquels les lacs du Canada sont confrontés en raison de l’activité humaine. La surfertilisation par les eaux usées ou le ruissellement agricole dans le lac peut entraîner une croissance accrue des algues, avec une augmentation correspondante de la matière organique morte dans les eaux froides de l’hypolimnion. Ceci entraîne un appauvrissement en oxygène, dû à une décomposition bactérienne accrue, et peut engendrer la perte d’espèces de poissons d’eau froide. Par ce processus, un lac autrefois profond, frais et clair et rempli de poissons (lacs oligotrophes) peut devenir peu profond, chaud, trouble et dépourvu de vie vertébrée. Si le système est poussé suffisamment loin, le rétablissement peut devenir impossible, même en réduisant considérablement la charge externe de nutriments. De plus, de mauvaises pratiques forestières (par exemple, des coupes à blanc étendues dans des zones inappropriées) peuvent avoir des effets similaires, car l’augmentation du ruissellement transporte les éléments nutritifs du sol vers les lacs voisins. On pense que l’exploitation forestière et la colonisation dans les bassins des lacs Ontario et Érié ont considérablement modifié ces lacs.

Pluies acides et toxines

Le surenrichissement (eutrophisation) n’est pas le seul problème qu’on rencontre dans la gestion des lacs. De nombreux composants utilisés en agriculture et dans l’industrie sont des toxines dangereuses; les plus insidieuses d’entre elles ont des affinités chimiques avec les matières organiques naturelles et elles s’introduisent dans la chaîne alimentaire, devenant ainsi de plus en plus concentrées (voir Déchets dangereux; Pollution de l’eau). Un autre sérieux problème découlant des activités humaines est les pluies acides, qui résultent de la combustion des matières fossiles. La géologie de surface de la région détermine fortement les effets des retombées sur les lacs. Les lacs du Bouclier canadien sont vulnérables à ces effets, qui peuvent aller jusqu’à la disparition complète des poissons. Les lacs des régions riches en calcaire sont moins vulnérables, car la dissolution du calcaire neutralise l’acidité.

Les lacs entourés de routes peuvent également connaître une salinisation due au ruissellement des sels de déneigement. Les changements de salinité peuvent avoir un impact sur les espèces de plantes et d’animaux qui peuvent prospérer dans et autour du lac, ainsi que modifier les propriétés physiques et les cycles du lac lui-même.

Déclin de la biodiversité et espèces envahissantes

Le déclin de certaines espèces locales peut avoir un impact négatif sur les lacs et les zones humides qu’elles habitent. De nombreuses espèces, comme les tortues serpentines, aident à maintenir des plans d’eau sains en mangeant une grande partie de la matière organique qui se retrouve dans le lac, contribuant ainsi à un cycle sain des nutriments. Le déclin du nombre d’espèces de tortues locales a un effet négatif profond sur l’écologie d’eau douce de nombreux lacs canadiens. Des pratiques appropriées de conservation de ces espèces sont un élément crucial de la gestion de l’eau douce.

Parallèlement, l’introduction de certaines espèces envahissantes, comme le roseau commun (Phragmites australis) et la carpe asiatique, peut entraîner une dégradation de la santé des masses d’eau. Le roseau commun, une grande plante ressemblant à une quenouille et souvent utilisée à des fins décoratives dans les jardins, est une plante très envahissante qui est très difficile à éliminer une fois qu’elle s’est répandue dans la nature. Très compétitive, cette espèce évince les plantes locales et bénéfiques le long des rivages, elle rend les rivages moins accessibles aux humains et elle crée un habitat riverain incompatible avec de nombreuses espèces animales indigènes. De même, la carpe asiatique, une autre espèce très envahissante, déracine et mange une grande partie de la végétation locale, elle cause une augmentation de la turbidité de l’eau en raison de ses habitudes d’alimentation et de frai, et elle supplante de nombreux poissons locaux. D’autres espèces envahissantes notables qui ont un impact significatif sur la santé des lacs canadiens sont la moule zébrée, la moule quagga, la lamproie marine et la salicaire pourpre.

Voir aussi Espèces envahissantes au Canada : Plantes; Les espèces envahissantes au Canada : animaux.

Destruction des zones humides

Diverses industries endommagent directement les lacs en détruisant les plans d’eau de leur bassin hydrologique. Quelques exemples notables sont la destruction des tourbières et le remplissage des zones humides et des plaines inondables à des fins de construction. Étant donné que les lacs reçoivent souvent l’eau de nombreux plans d’eau plus petits, comme les marécages et les rivières, la destruction, l’altération ou la contamination de ceux-ci peuvent avoir des impacts imprévus et parfois difficiles à prévoir sur les lacs du même bassin hydrologique.

Réservoirs

Au Canada, de nombreux lacs sont créés par la construction de barrages sur les rivières afin de créer des réservoirs pour les installations hydroélectriques, des sources d’eau pour l’irrigation et l’usage domestique, et pour la lutte contre les inondations. La conception et la gestion des réservoirs font appel à tous les aspects de la science des lacs. Par exemple, les importantes fluctuations du niveau de l’eau accompagnant l’exploitation d’un réservoir peuvent accélérer l’érosion des rives et elles peuvent nuire aux poissons qui frayent en eaux peu profondes.