Revue de la littérature scientifique concernant les effets environnementaux potentiels de l'aquaculture sur les écosystèmes aquatiques - Volume 1

Les études ont été publiées dans le document suivant :

Fisheries and Oceans Canada. 2003. A scientific review of the potential environmental effects of aquaculture in aquatic ecosystems. Volume 1. Far-field environmental effects of marine finfish aquaculture (B.T. Hargrave); Ecosystem level effects of marine bivalve aquaculture (P. Cranford, M. Dowd, J. Grant, B. Hargrave and S. McGladdery); Chemical use in marine finfish aquaculture in Canada: a review of current practices and possible environmental effects (L.E. Burridge). Can. Tech. Rep. Fish. Aquat. Sci. 2450: ix + 131 p.

Avant-Propos

Contexte

Le gouvernement du Canada est déterminé à assurer le développement responsable et durable de l'industrie aquacole au Canada. Le Programme d'aquaculture durable (PAD) de 75 millions de dollars annoncé par le ministre des Pêches et des Océans en août 2000 traduit clairement cet engagement. Ce programme vise à soutenir le développement durable du secteur aquacole, surtout en améliorant la confiance du public envers l'industrie et la compétitivité globale de celle-ci. Veiller à ce que l'industrie fonctionne dans des conditions durables sur le plan environnemental constitue une responsabilité essentielle du gouvernement fédéral.

À titre d'organisme fédéral responsable de l'aquaculture, Pêches et Océans Canada (MPO) est déterminé à prendre des décisions éclairées qui reposent sur des données scientifiques éprouvées en ce qui concerne l'industrie aquacole. Le MPO mène un programme de recherches scientifiques pour améliorer ses connaissances sur les effets de l'aquaculture sur l'environnement. Le Ministère collabore également avec des intervenants, les provinces et l'industrie à la coordination des recherches et à l'établissement de partenariats. Le MPO contribue au Programme de l'aquaculture durable du gouvernement fédéral en passant en revue la littérature scientifique qui aborde les effets possibles de l'aquaculture sur les écosystèmes marins et d'eau douce.

Objectif et portée

Désignée projet sur l'état des connaissances, cette revue de la littérature définit l'état actuel des connaissances scientifiques sur les effets de l'élevage de poissons et de mollusques en mer et de la pisciculture en eau douce et fait des recommandations de recherches futures. La revue, qui se concentre surtout sur les connaissances scientifiques applicables au Canada, les aborde sous trois thèmes principaux : les impacts des déchets (éléments nutritifs et matière organique), les produits chimiques utilisés par l'industrie (pesticides, médicaments et agents antisalissures) et les interactions entre les poissons d'élevage et les espèces sauvages (transfert de maladies et interactions génétiques et écologiques). 

Cette revue présente les effets environnementaux possibles de l'aquaculture documentés dans la littérature scientifique. Les effets environnementaux des activités aquacoles dépendent du site, des conditions environnementales et des caractéristiques de production de chaque établissement aquacole. L'examen résume les connaissances scientifiques disponibles mais ne constitue pas une évaluation des activités aquacoles spécifique au site. L'examen ne porte pas non plus sur les effets de l'environnement sur la production aquacole.

Les articles sont destinés à un auditoire de scientifiques et de personnes bien informées, notamment des personnes et des organisations participant à la gestion de la recherche sur les interactions environnementales de l'aquaculture. Les articles visent à soutenir la prise de décision sur les priorités de recherche, la mise en commun de l'information et les interactions entre diverses organisations concernant les priorités de recherche et les partenariats de recherche possibles.

Rédigées par des scientifiques du MPO ou sous leur supervision, les articles ont été contrôlés par des pairs, ce qui assure qu'ils sont à jour au moment de leur publication. Après la publication de toute la série d'articles sur l'état des connaissances, des recommandations de recherches ciblées et rentables seront faites.

Série sur l'état des connaissances

Dans le cadre du projet de l'état des connaissances, le MPO prévoit publier douze articles de synthèse portant chacun sur un aspect des effets environnementaux de l'aquaculture. Le présent volume contient les trois articles suivants : Effets environnementaux à distance de la pisciculture marine, Effets écosystémiques de l'élevage de bivalves marins et Utilisation de produits chimiques en pisciculture marine au Canada : étude des pratiques actuelles et effets possibles sur l'environnement. 

Renseignements supplémentaires

Pour de plus amples renseignements sur un article, veuillez communiquer avec son auteur principal. Pour de plus amples renseignements sur le projet de l'état des connaissances, veuillez communiquer avec :

Effets environnementaux à distance de la pisiculture marine

B.T. Hargrave
Sciences du milieu marin, Pêches et Océans Canada, Institut océanographique de Bedford, Dartmouth (Nouvelle-Écosse)

Résumé

Ce document évalue les connaissances actuelles et les recherches nécessaires pour déterminer la capacité des eaux côtières à soutenir une industrie de pisciculture marine durable. Une question centrale est de savoir quels méthodes, observations environnementales et modèles existent ou sont requis pour déterminer la capacité de régions côtières à assimiler les apports supplémentaires de matières dissoutes ou particulaires provenant des piscicultures.

Pillay (1992) a passé en revue les principaux effets environnementaux de tous les types d'aquaculture à l'échelle mondiale. Depuis une décennie, plusieurs groupes internationaux ont abordé divers enjeux environnementaux liés au développement de la pisciculture marine (Rosenthal, 1988 et 1994; GESAMP, 1991 et 1996; Buerkly, 1993; Stewart et al., 1993; Ervik et al., 1994a et 1997; Stewart, 1994 et 2001; Rosenthal et al., 1995; Silvert et Hargrave, 1995; Burd, 1997; Goldberg et Triplett, 1997; Milewski et al., 1997; Fernandes et al.,  2000; Harvey, 2000; Milewski, 2000; EVS, 2001; Holmer et al., 2001). Une bonne partie de l'information présentée dans ces publications sur les interactions entre la pisciculture et l'environnement porte sur les modifications mesurables à courte distance de variables, liées à l'eau et aux sédiments, sensibles à des apports supplémentaires de matière organique et d'éléments nutritifs.

Malgré la difficulté d'observer les effets à distance, la littérature sur le sujet indique que des effets écosystémiques du développement de la pisciculture marine ont été mesurés à certains endroits. Ces impacts à distance peuvent être rangés en trois catégories : eutrophisation, sédimentation et effets sur le réseau trophique.

On observe couramment une quantité accrue de particules en suspension à proximité immédiate des enclos à poissons. Lorsque des granules de nourriture sont distribués manuellement ou par des distributeurs automatiques, une fine poussière peut être transportée dans l'air ou piégée à la surface de l'eau et s'étendre sur une grande superficie. Les granules de nourriture non consommés et les excréments de poisson entraînent habituellement une hausse des concentrations locales de particules en suspension ou déposées au fond. Bien qu'on suppose qu'une bonne partie de cette matière se dépose rapidement près des enclos d'élevage (Gowen et al., 1994; Silvert, 1994e; Findlay et al., 1995; Findlay et Watling, 1997), elle peut être transportée horizontalement et se disperser considérablement, particulièrement là où il y a de forts courants (Sutherland et al., 2001; Cromey et al., 2002). Dans les eaux côtières du Danemark, Holmer (1991) a échantillonné de la matière provenant directement d'une pisciculture jusqu'à 1,2 km de celle-ci. La mesure dans laquelle la remise en suspension et le transport latéral accroissent la sédimentation à des endroits éloignés des sites piscicoles dépend de processus physiques et sédimentologiques. Les courants de marée, la circulation résiduelle, les régimes de turbulence, l'énergie des vagues et du vent ainsi que la floculation (formation d'agrégats) déterminent la dispersion des particules à grande échelle. Les distances et les emplacements des accumulations sont propres à chaque site et dépendent de la topographie du fond, des courants et des processus d'érosion et de floculation qui influent sur le temps de séjour de la matière tant dans la colonne d'eau (Sutherland et al., 2001) qu'au fond (Milligan et Loring, 1997).

Des composés précis associés à la matière organique, comme des acides gras, des protéines digestibles, des stérols, le soufre élémentaire, le pristane, les isotopes stables du carbone et de l'azote (Li-Xun et al., 1991; Johnsen et al., 1993; Findlay et al., 1995; McGhie et al., 2000) et des éléments traces, comme le zinc, pouvant servir de traceurs des granules de nourriture à poisson ont été mesurés dans des sédiments de surface pour déterminer la dispersion à distance (Ye et al., 1991; McGhie et al., 2000; Sutherland et al., 2002; Yeats 2002). La modification du type de fond par le dépôt accru de matière fine floculée, donnant un sédiment plus fin, pourrait expliquer l'hypothèse voulant que l'établissement d'une salmoniculture ait entraîné l'abandon d'une frayère par une population de homards (Lawton et Robichaud 1991). Toutefois, les salmonicultures peuvent aussi avoir un effet inverse, soit d'occasionner des concentrations de homards. Les sites salmonicoles pourraient offrir aux homards un refuge contre leur exploitation.

L'eutrophisation est le processus d'enrichissement naturel ou anthropique d'écosystèmes aquatiques en éléments nutritifs inorganiques (Jørgensen et Richardson, 1996; Strain et Yeats, 1999; Cloern, 2001). L'eutrophisation à long terme de milieux estuariens ou côtiers découle de l'apport de substances nutritives dissoutes organiques ou inorganiques et d'une demande biologique en oxygène (DBO) accrue due à la décomposition de matière de toutes les sources (Rosenberg, 1985; Costa-Pierce, 1996; Johannessen et Dahl, 1996; Cloern, 2001). Des éléments nutritifs inorganiques dissous provenant de piscicultures ou régénérés à partir de sédiments enrichis en matière organique sédimentée sous les enclos à poisson peuvent stimuler la production phytoplanctonique et accroître la demande en oxygène. Il est souvent difficile d'estimer exactement l'apport d'éléments nutritifs et de matière organique provenant d'une pisciculture lorsque les sources possibles et les facteurs environnementaux sont nombreux (Einen et al., 1995; Strain et al., 1995). Des modèles peuvent aider à déterminer les quantités relatives d'apports organiques provenant de l'aquaculture et de sources naturelles (transport par les cours d'eau ou les marées, précipitations et production phytoplanctonique et macroalgale) ou anthropiques (Valiela et al., 1997). Le niveau d'enrichissement en éléments nutritifs dépend de l'ampleur de l'exploitation aquacole, des caractéristiques hydrographiques locales, de l'ampleur des autres sources par rapport à l'aquaculture et de processus internes, comme l'absorption par les algues phytoplanctoniques ou autres, le recyclage interne, la remise en suspension de matière fine et l'absorption par les communautés salissantes qui colonisent les enclos.

Les effets de l'eutrophisation peuvent s'étendre aux zones littorales ou intertidales peu profondes. Soumises à des mouvements quotidiens d'eau et de sédiment, les zones intertidales subissent l'influence de processus à grande échelle qui régissent les flux de matières particulaires et dissoutes dans un réseau d'échancrures de la côte. L'enrichissement en éléments nutritifs peut favoriser le développement de grands herbiers de macroalgues (Soulsby et al., 1982; Petrell et al., 1993; Campbell, 2001), qui ont une forte capacité d'absorption d'éléments nutritifs (Chopin et Yarish, 1999; Chopin et al., 2000) et peuvent influer sur la faune benthique en modifiant les taux de sédimentation et la nature de la matière organique particulaire déposée (Bourget et al., 1994). Toutefois, peu d'études ont établi un lien sans équivoque entre la création d'exploitations aquacoles et des changements environnementaux ou écologiques en zone intertidale.

L'eutrophisation peut changer le rapport entre les éléments nutritifs essentiels (carbone, azote et phosphore) ainsi que leurs concentrations absolues en modifiant les assemblages d'espèces de phytoplancton. Il est difficile de relier directement des cas de prolifération d'algues nuisibles à des piscicultures. Comme pour d'autres types de prolifération de phytoplancton, de nombreux facteurs environnementaux semblent déterminer les proliférations d'algues nuisibles. Le mélange et la stratification de la colonne d'eau qui maintiennent les cellules dans la zone photique avec suffisamment d'éléments nutritifs constituent des variables essentielles. Contrairement à de nombreuses études qui ont mis en évidence des effets de piscicultures sur les communautés benthiques à proximité, très peu d'effets ont été observés sur les communautés planctoniques (Burd, 1997). Des réductions de la biomasse du zooplancton attribuables à l'épuisement de l'oxygène pourraient permettre l'accroissement de la biomasse du phytoplancton. Avec suffisamment de lumière et d'éléments nutritifs, des taux accrus de production primaire et de sédimentation épuiseraient encore davantage l'oxygène en eau profonde.

Il existe une littérature volumineuse qui rapporte des modifications de la structure de la communauté endobenthique associées à des apports élevés d'éléments nutritifs et de matière organique (Burd, 1997). Seuls les animaux qui tolèrent de faibles concentrations d'oxygène et la présence de sulfures réduits (p. ex., nématodes et polychètes) peuvent survivre dans des conditions de forte sédimentation organique (Hargraveet al., 1993 et 1997; Duplisea et Hargrave, 1996). La présence ou l'absence de ces espèces ou groupes d'espèces « indicatrices » peut montrer la transition d'un niveau faible (naturel) d'apport de matière organique à un taux de sédimentation élevé causé par des granules de nourriture non consommés et des excréments de poisson dans des zones soumises à un faible transport (Weston, 1990; Pocklington et al., 1994; Burd, 1997). Des hausses modérées de l'apport de matière organique peuvent stimuler la production macrofaunique et accroître la diversité en espèces, mais, au-delà d'un certain seuil, l'augmentation de l'apport organique entraîne une baisse de la diversité et de la biomasse.

Les modifications à grande échelle de la composition spécifique de la communauté macrobenthique à distance des sites piscicoles sont plus difficiles à déceler et n'ont pas été beaucoup étudiées. Depuis une décennie, dans le cadre de programmes de surveillance à long terme, on mesure dans certains secteurs les échelles temporelles et spatiales des modifications de la composition spécifique et de la biomasse de la communauté macrobenthique, afin de déterminer si l'on peut détecter des effets d'enrichissement en matière organique attribuables à l'aquaculture (Burd, 1997; Brooks, 2001). La plupart des études ont montré que ces modifications ne s'étendent pas au‑delà de 50 m des sites piscicoles. Comme la profondeur de l'eau et la vitesse des courants sont des facteurs déterminants de la sédimentation près des enclos (Weston, 1990; Pohle et al., 1994; Silvert, 1994e; Henderson et Ross, 1995; Burd, 1997; Pohle et Frost, 1997; Brooks, 2001; Cromey et al., 2002), les impacts sur la faune benthique varient selon les sites piscicoles. Dans le sud-ouest du Nouveau-Brunswick, les effets d'enrichissement en matière organique attribuables à des piscicultures nouvellement établies ne dépassaient pas une distance de 30 m des enclos. Après environ cinq ans, des modifications pouvaient être mesurées à de plus grandes distances (> 200 m). La plus grande réduction de la diversité macrobenthique a été observée près d'une pisciculture exploitée depuis douze ans, mais des baisses significatives de la diversité se sont également produites dans l'ensemble du réseau d'échancrures de la côte. Dans une étude de l'épifaune et de l'endofaune benthiques à deux endroits situés à différentes distances d'exploitations aquacoles, Wong et al. (1999) ont montré que la diversité de l'endofaune était significativement plus élevée à distance (> 500 m) qu'à proximité (< 500 m) de pisciculture. La diversité réduite à des distances inférieures à 500 m pourrait indiquer que la faune endobenthique est plus sensible que la faune épibenthique aux apports de matière organique (Warwick, 1986 et 1987), peut-être en réaction aux modifications de la structure physique des sédiments (granulométrie), de la concentration d'oxygène et de l'accumulation de sulfure associées à des apports accrus de matière organique.

Un autre effet à distance des piscicultures découle de l'utilisation d'agents chimiothérapeutiques. Les antibiotiques ajoutés à la nourriture du poisson peuvent entraîner une pharmacorésistance chez les populations microbiennes naturelles à l'échelle d'une échancrure de la côte. Après quelques semaines, les concentrations d'oxytétracycline (OTC), un antibiotique d'utilisation courante, ont considérablement diminué, mais des traces de l'antibiotique étaient détectables pour une période allant jusqu'à 18 mois (Samuelsen et al., 1992). Dans Puget Sound, on trouve généralement les sédiments contenant le plus de bactéries (unités formant colonies) aux sites piscicoles (Herwig et al., 1997), mais la proportion de bactéries résistantes à l'OTC diminue exponentiellement à mesure que l'on s'éloigne d'une pisciculture. Ervik et al.(1994b) ont aussi observé la présence d'antibiotiques chez des poissons et des moules sauvages à proximité d'une pisciculture où l'on avait ajouté des antibiotiques à la nourriture du poisson. Friars et Armstrong (2002) ont mis en évidence une résistance à l'OTC chez des bactéries cultivées à partir de sédiments situés jusqu'à 100 m de salmonicultures dans des échancrures de la baie de Fundy.

Lacunes dans les connaissances

1. Il faut déterminer les niveaux durables de production salmonicole dans les régions côtières où l'on pratique actuellement la pisciculture marine au Canada.
2. Des modèles de bilan de masse des apports de substances nutritives (inorganiques et organiques) provenant de toutes les sources (naturelles et anthropiques) peuvent servir à évaluer les apports éventuels de la pisciculture. Ces bilans doivent prendre en compte le recyclage interne des éléments nutritifs en plus des sources externes.
3. On peut élaborer ou améliorer des modèles de circulation générale de l'eau pour déterminer les effets combinés des forçages par les marées et le vent en tenant compte de la complexité de la topographie et des zones intertidales.
4. Il faut de nouvelles méthodes pour quantifier les processus de remise en suspension qui redistribuent sur de grandes superficies la matière fine provenant des piscicultures.
5. Il faut de nouvelles méthodes pour quantifier les processus, comme la floculation et l'agrégation, qui influent sur la dispersion des particules provenant des piscicultures.
6. Il faut réaliser des études pour déterminer si la fréquence et les emplacements de proliférations d'algues nuisibles ou non sont liés à l'expansion de la pisciculture.
7. Il faut effectuer de nouvelles études pour détecter les modifications touchant les variables liées à la colonne d'eau dans les régions de pisciculture intense. Les modifications des communautés planctoniques près des piscicultures ont fait l'objet de beaucoup moins d'études que celles touchant les communautés benthiques.
8. Il faut réaliser des études approfondies pour mettre en évidence des changements environnementaux ou écologiques dans les zones intertidales et relier catégoriquement ces modifications à la création d'exploitations aquacoles.
9. Il faut des modèles numériques, notamment de bilan de masse, pour relier la production et les apports externes avec l'oxydation aérobie et anaérobie de la matière organique (pélagique et benthique), la sédimentation et l'accumulation de sulfure dans les sédiments.
10. Il faut réaliser des études approfondies pour déterminer l'ampleur des effets biologiques et écologiques à distance de la résistance aux antibiotiques des populations microbiennes sauvages dans les régions de pisciculture intensive.

Les études ont été publiées dans le document suivant :

Fisheries and Oceans Canada. 2003. A scientific review of the potential environmental effects of aquaculture in aquatic ecosystems. Volume 1. Far-field environmental effects of marine finfish aquaculture (B.T. Hargrave); Ecosystem level effects of marine bivalve aquaculture (P. Cranford, M. Dowd, J. Grant, B. Hargrave and S. McGladdery); Chemical use in marine finfish aquaculture in Canada: a review of current practices and possible environmental effects (L.E. Burridge). Can. Tech. Rep. Fish. Aquat. Sci. 2450: ix + 131 p.

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Effets écosystémiques de l'élévage de bivalves marins

P. Cranford
Pêches et Océans Canada, Institut océanographique de Bedford, Dartmouth (Nouvelle-Écosse)

M. Dowd
Pêches et Océans Canada, Station biologique de St. Andrews, St. Andrews (Nouveau-Brunswick)

J. Grant
Dalhousie University, Oceanography Department, Halifax (Nouvelle-Écosse)

B. Hargrave
Pêches et Océans Canada, Institut océanographique de Bedford, Dartmouth (Nouvelle-Écosse)

S. McGladdery
Pêches et Océans Canada, Centre des pêches du Golfe, Moncton (Nouveau-Brunswick)

Résumé

Dans cet article, nous passons en revue l'état actuel des connaissances sur les enjeux environnementaux de l'élevage de bivalves, en mettant l'accent sur la culture de moules en suspension. Nous abordons des études menées au Canada et à l'étranger sur le rôle des populations de bivalves sauvages ou de culture dans la dynamique des écosystèmes. Nous visons surtout à déterminer les modifications possibles des processus écologiques (flux de matière et d'énergie et cycles des éléments nutritifs) à l'échelle de l'écosystème côtier. Les mécanismes possibles des effets écosystémiques comprennent l'utilisation de particules de nourriture par les bivalves d'élevage et la faune connexe, l'excrétion subséquente de matières non utilisées sous formes dissoute (urine) ou particulaire (fèces et pseudofèces) et l'enlèvement de minéraux de l'écosystème par la récolte des bivalves. Les répercussions possibles de l'élevage intensif de bivalves sur les écosystèmes côtiers sont résumées dans les sections suivantes.

Dynamique des particules en suspension

Dans certains écosystèmes côtiers, les populations denses de bivalves, en raison de leur énorme capacité de filtrer les particules dans l'eau (Dame 1996), peuvent fortement influer sur les particules en suspension (qui comprennent le phytoplancton, le détritus, le picoplancton autotrophe ou hétérotrophe et le microzooplancton). Dans une étude de 15 baies à l'Île‑du‑Prince‑Édouard, Grant (2000) a conclu que la biomasse des moules élevées dans 12 de ces baies pouvait consommer les particules de nourriture beaucoup plus rapidement que ces dernières pouvaient être remplacées par les apports des marées. Dans le même ordre d'idées, Meeuwig et al. (1998) ont montré que l'élevage des moules dans de nombreuses baies de l'Î.-P.-É. réduit considérablement la biomasse du phytoplancton. Des conclusions semblables ont été tirées pour de nombreuses régions côtières du monde (études passées en revue par Dame [1996]). Les calculs relativement simples du temps requis pour que des populations de bivalves filtrent toutes les particules de la colonne d'eau indiquent que l'élevage intensif de bivalves peut modifier les flux de matière et d'énergie à l'échelle de l'écosystème côtier. Toutefois, nos connaissances présentent des lacunes en ce qui a trait à un certain nombre de processus importants qui pourraient atténuer l'impact de l'alimentation des bivalves, notamment :

1. les effets de processus physiques comme la stratification et le mélange de la colonne d'eau, la vitesse des courants et le renouvellement de l'eau par les marées;
2. le renouvellement des particules de nourriture par la production primaire;
3. l'optimisation de la production primaire par l'intermédiaire des bivalves (Prins et al., 1995);
4. la grande souplesse de la réaction alimentaire des bivalves aux variations environnementales (Cranford et Hill, 1999).

L'observation de modifications de l'écosystème qui ont suivi d'importantes variations de populations naturelles ou cultivées de bivalves indique clairement que les bivalves filtreurs peuvent réguler les particules en suspension dans certains écosystèmes côtiers. On a attribué à des flambées de populations de bivalves introduits dans la baie de San Francisco et à des chutes des populations d'huîtres dans la baie Chesapeake les grandes variations dans la biomasse et la production de phytoplancton observées dans ces écosystèmes (Nichols, 1985; Newell, 1988; Nichols et al., 1990; Alpine et Cloern, 1992; Ulanowicz et Tuttle, 1992). Des recherches concernant les effets environnementaux de l'élevage de bivalves sur des bassins entiers en France et au Japon ont montré que la conchyliculture intensive dans ces régions a modifié l'abondance et la qualité des particules de nourriture, ce qui a entraîné une réduction de la croissance et de fortes mortalités chez les bivalves d'élevage (Héral et al., 1986; Aoyama, 1989; Héral, 1993). Certaines observations faites en laboratoire et sur le terrain appuient l'hypothèse selon laquelle l'élevage intensif de bivalves peut influer sur les écosystèmes côtiers en réduisant le phytoplancton excédentaire associé à l'eutrophisation, mais l'hypothèse n'a pas été rigoureusement vérifiée.

Détournement de matières vers les réseaux trophiques benthiques

L'alimentation des bivalves filtreurs a pour effet d'agglutiner de la matière fine en suspension en des fèces et pseudofèces de plus grande taille qui se déposent rapidement sur le fond marin, surtout dans des conditions de faible renouvellement ou échange d'eau. Cette activité trophique détourne de la production primaire et des flux d'énergie des réseaux trophiques planctoniques vers les réseaux benthiques. La dynamique de sédimentation des fèces de bivalves (vitesse de sédimentation, taux de désagrégation et remise en suspension) est méconnue, mais il est bien établi que la sédimentation est accrue sous les installations conchylicoles. La mortalité et la tombée de bivalves d'élevage, attribuables à la colonisation saisonnière par des salissures, peuvent occasionner d'importants apports supplémentaires de matière organique au milieu benthique.

L'étendue spatiale et le niveau de l'enrichissement du fond marin en matière organique causé par la sédimentation accrue dépendent de la biomasse des bivalves d'élevage, des conditions hydrographiques locales et de la présence d'autres apports organiques naturels ou anthropiques. Il a été montré que le recyclage des dépôts organiques sous des élevages de moules en suspension à l'Î.-P.-É. et ailleurs au monde a des incidences sur le milieu benthique à une échelle spatiale variant de petite à moyenne (Dahlback et Gunnarsson, 1981; Tenore et al., 1982; Mattsson et Linden, 1983; Kaspar et al., 1985; Shaw, 1998; Stenton-Dozey et al., 1999; Mirto et al., 2000; Chamberlain et al., 2001). Dans certaines conditions, la demande accrue en oxygène des sédiments recevant de la matière organique provenant de mytilicultures peut donner un milieu anaérobie qui favorise l'ammonification, la réduction des sulfates, un accroissement de l'abondance des bactéries dans le sédiment et des modifications de la structure et de la biomasse de la communauté benthique. À l'Î.-P.-É., ces impacts ne sont pas exclusivement attribuables à l'aquaculture, car de nombreux bassins sont également stressés par l'enrichissement en éléments nutritifs provenant du lessivage des terres cultivées. Par conséquent, les observations d'impacts sur le fond marin sous les cordes à moules à l'Î.-P.-É ne sont pas directement applicables aux sites d'élevage de bivalves dans de nombreuses autres régions du Canada. La profondeur de l'eau et les mouvements d'eau à l'échelle locale déterminent aussi le régime de sédimentation organique et la dispersion des dépôts provenant des bivalves. De légères différences dans ces propriétés physiques peuvent produire des différences marquées dans le niveau d'impact observé sur la géochimie et les communautés du fond marin sous des élevages de moules en suspension (Chamberlain et al., 2001). Des études approfondies sont nécessaires pour évaluer la capacité de différentes régions côtières à résister aux effets de l'enrichissement accru en matière organique, ou à assimiler ces apports, par divers processus physiques ou biogéochimiques.

Le couplage accru des réseaux trophiques planctonique et benthique attribuable aux bivalves d'élevage peut modifier le régime de flux d'énergie dans les écosystèmes côtiers, notamment la disponibilité de nourriture pour le zooplancton et les larves de poisson (Horsted et al., 1988; Newell, 1988; Doering et al., 1989). Les bivalve filtreurs possèdent un avantage concurrentiel sur le zooplankton pour l'obtention de ressources alimentaires parce qu'ils peuvent réagir immédiatement à une disponibilité de nourriture accrue, tandis que le zooplancton doit passer un cycle vital entier avant d'être en mesure d'exploiter pleinement les ressources alimentaires accrues. En outre, l'ingestion de zooplancton par les bivalves peut réduire l'abondance du zooplancton (Horsted et al., 1988; Davenport et al., 2000). Toutefois, nos connaissances des effets de l'élevage de bivalves sur les communautés zooplanctoniques reposent largement sur des hypothèses puisque peu de recherche a été effectuée à cet égard.

Modification de la dynamique des éléments nutritifs au milieu côtier

La consommation de particules en suspension par les bivalves, la sédimentation de la matière qu'ils produisent ainsi que leur excrétion d'éléments nutritifs dissous peuvent jouer un rôle important dans la régulation des quantités et des formes d'azote et du taux de recyclage de cet élément dans les écosystèmes côtiers (synthèse de Dame, 1996). Ces transformation et translocation de matière par les bivalves semblent exercer une influence déterminante sur les concentrations d'azote dans certaines régions côtières (Dame et al., 1991) et peuvent constituer un moyen de retenir des éléments nutritifs dans des zones côtières, où ceux-ci sont recyclés dans des chaînes alimentaires détritiques, plutôt que d'être rapidement exportés (Jordan et Valiela, 1982). La minéralisation benthique des substances nutritives peut augmenter aux sites d'élevage en raison de la sédimentation accrue de matière organique, qui accélère beaucoup la vitesse de recyclage de l'azote (Dahlback et Gunnarsson, 1981; Kaspar et al., 1985; Feuillet-Girard et al., 1988; Barranguet et al., 1994; Grant et al., 1995). Le flux élevé d'ammoniac excrété par les denses populations de bivalves peut avoir un effet important sur la production phytoplanctonique (Maestriniet al., 1986; Dame, 1996) et pourrait même contribuer à accroître la fréquence des proliférations d'algues, y compris de Pseudo-nitzschia multiseries, une diatomée qui produit de l'acide domoïque (Bates, 1998; Bateset al., 1998). Des changements attribuables à l'aquaculture dans les concentrations relatives de silice, de phosphore et d'azote (p. ex. Hatcher, 1994) peuvent aussi favoriser la croissance d'autres classes de phytoplancton nuisible (Smayda, 1990), mais cela n'a pas encore été observé dans le milieu naturel. L'élevage de bivalves peut également jouer un rôle important dans le cycle des éléments nutritifs dans les écosystèmes côtiers puisque les éléments nutritifs stockés dans la biomasse des bivalves d'élevage récoltés par les aquaculteurs ne sont plus disponibles au réseau trophique marin. Selon Kaspar et al., (1985), la récolte de moules d'élevage peut entraîner l'épuisement de l'azote et accroître la mesure dans laquelle la production primaire est limitée par le manque d'éléments nutritifs, mais il existe peu de preuves directes d'effets sur le milieu. La rétention et la reminéralisation des éléments nutritifs limitants en milieu côtier sont nécessaires au maintien de la productivité de l'écosystème, mais les impacts possibles de l'élevage de bivalves sur la dynamique des éléments nutritifs en milieu côtier sont méconnus.

Effets environnementaux cumulatifs

Toute tentative d'évaluation des effets écosystémiques de l'élevage de bivalves doit tenir compte de la complexité des processus naturels et des activités humaines dans les écosystèmes estuariens ou côtiers. Les maladies infectieuses liées à l'élevage intensif de bivalves et l'exposition de ceux-ci à des agents pathogènes « exotiques » introduits avec du naissain ou des géniteurs peuvent avoir un impact important sur les écosystèmes, voire même un impact plus permanent que l'impact direct des bivalves eux-mêmes (Banning, 1982; ICES, 1995; Bower et McGladdery, 1996; Hine, 1996; Renault, 1996; Minchin, 1999; Miyazaki et al., 1999). La présence d'autres facteurs d'agression de l'écosystème peut influer sur la capacité des bivalves de nuire à l'écosystème. Les effets des contaminants chimiques et de la dégradation de l'habitat sont complexes, mais il est bien établi qu'ils peuvent nuire à la santé des bivalves. Les néoplasies chez les bivalves présentent de fortes corrélations avec les milieux très contaminés (Elston et al., 1992), et la gravité de l'infection est liée à des conditions de croissance sous-optimales (Elston, 1989). Les contaminants dissous se fixent fréquemment aux particules, ce qui accroît leur ingestion par les filtreurs sauvages ou d'élevage. Les bivalves affaiblis dont l'alimentation est entravée ainsi que l'échec de la reproduction ou la mauvaise qualité du frai peuvent contribuer à la morbidité, à la mortalité et à la tombée des bivalves.

Les utilisations des terres qui entraînent le transport de sédiments vers les estuaires peuvent nuire à la qualité des eaux côtières. Les bivalves d'élevage et les structures sur lesquelles ils croissent peuvent modifier les régimes de sédimentation dans les échancrures de la côte en accélérant le dépôt de sédiments fins. Il n'existe actuellement aucun consensus à savoir si les populations denses de bivalves produisent une hausse ou une baisse nette des taux de sédimentation dans les régions côtières. Cependant, si l'élevage de bivalves influe sur l'équilibre naturel entre les principaux facteurs qui déterminent le taux d'agrégation des sédiments, les conditions de sédimentation pourraient être modifiées dans les régions côtières.

Intégratopm des effets écosystémiques

La littérature existante montre que, dans certaines conditions, l'élevage intensif de bivalves peut avoir des effets en cascade sur les réseaux trophiques estuariens ou côtiers, en modifiant la structure des habitats, la composition spécifique de divers niveaux trophiques, les flux d'énergie et les cycles des éléments nutritifs. Les modèles de simulation constituent une des méthodes les plus ciblées pour évaluer l'impact net sur l'écosystème des interactions des bivalves avec les composantes de l'écosystème. La modélisation peut intégrer de façon quantitative et objective les effets écosystémiques potentiellement négatifs de l'alimentation des moules sur le phytoplancton, le zooplancton et le benthos et les effets potentiellement positifs de l'accroissement du recyclage de la production primaire et de la rétention des éléments nutritifs dans les écosystèmes côtiers (Fréchette et Bacher, 1998). Par exemple, une démarche intégrative de ce type peut permettre d'évaluer si les mouvements et le mélange de l'eau déterminent ou non la gravité des effets écosystémiques dans différentes régions côtières. Des modèles numériques peuvent aussi servir à évaluer la capacité de production de l'écosystème, les interactions entre l'utilisation des terres et le poisson, la gestion des exploitations aquacoles et la santé de l'écosystème. Les travaux réalisés par le passé constituent un excellent moyen de relever les lacunes dans nos connaissances.

Diverses méthodes ont été utilisées pour évaluer les interactions environnementales des élevages de bivalves (Grant et al., 1993; Dowd 1997; Grant et Bacher, 1998; Smaal et al., 1998; Meeuwig, 1999), mais il n'existe aucune méthode d'évaluation normalisée. On peut envisager des modèles biologiques et physiques entièrement intégrés (p. ex. Prandle et al., 1996; Dowd, 1997) qui permettent de prédire les modifications des concentrations de chlorophylle et d'éléments nutritifs ainsi que d'autres variables d'intérêt en fonction de l'intensité et de l'emplacement des élevages. À cette fin, des données sur la circulation, le mélange et l'échange d'eau doivent être intégrées aux modèles des effets écosystémiques des mollusques pour tenir compte du transport et de la redistribution spatiale des matières particulaires et dissoutes. Des modèles à compartiments (Raillard et Menesguen 1994; Dowd 1997; Chapelle et al., 2000) offrent un moyen pratique de coupler les modèles de l'écosystème côtier avec les processus océaniques physiques. Les paramétrisations globales du mélange requises pour ces modèles à compartiments peuvent être calculées directement à partir de modèles hydrodynamiques complexes (Dowd et al., 2002). L'utilisation de méthodes inverses, ou d'assimilation de données, constitue une autre démarche prometteuse pour améliorer les modèles de l'écosystème (Vallino, 2000). En intégrant systématiquement les observations et modèles disponibles, ces méthodes combinent des démarches empiriques et de simulation et améliorent la capacité de prévision. Les modèles de simulation axés sur l'estimation de la capacité du milieu à soutenir des moules et des impacts écosystémiques connexes constituent des outils puissants pour décrire quantitativement l'obtention et l'utilisation de nourriture par les moules et fournir de l'information propre à chaque site sur les variables et processus écosystémiques (Carver et Mallet, 1990; Brylinsky et Sephton, 1991; Grant, 1996).

Besoins en recherches

Peu d'études ont été réalisées pour évaluer les interactions environnementales possibles de l'élevage des bivalves, et il existe peu de mesures quantitatives des effets écosystémiques de cette industrie. La recherche sur les impacts écosystémiques de l'élevage de bivalves est actuellement à un stade de développement peu avancé par rapport à la recherche sur les effets de la pisciculture et de nombreuses autres activités humaines. Il faut donc effectuer des études écologiques pertinentes sur de nombreux sujets, en particulier sur les réactions à long terme des principales composantes de l'écosystème (phytoplancton, zooplancton, poisson et benthos, en plus des bivalves d'élevage) aux modifications, attribuables aux bivalves, des flux d'énergie et des cycles des éléments nutritifs. Les domaines de recherche généraux suivants ont été relevés en vue de combler les lacunes dans nos connaissances :

• Rôle écologique des bivalves filtreurs : quantifier avec exactitude le rôle de la densité des bivalves dans la régulation des concentrations de phytoplancton et de seston, notamment par des études sur l'hydrodynamique, l'écophysiologie des bivalves et les effets de la pression de broutage sur la composition et la productivité du phytoplancton.
• Apports organiques : cerner les processus importants qui déterminent la gravité des impacts d'enrichissement organique du fond marin causés par la sédimentation de matières produites par les bivalves, et déterminer la capacité de différents écosystèmes côtiers à assimiler les apports organiques provenant de l'aquaculture ou à se rétablir des effets de ces apports.
• Dynamique des éléments nutritifs : comprendre les effets possibles de l'élevage de bivalves sur les concentrations, les rapports et les taux de recyclage des éléments nutritifs dans les écosystèmes côtiers de façon à pouvoir prédire ces effets, et étudier les répercussions de la modification de la dynamique des éléments nutritifs sur les communautés phytoplanctoniques, notamment en ce qui a trait aux proliférations d'algues nuisibles ou non.
• Structure de l'écosystème : étudier les effets de l'élevage de bivalves sur le transfert d'énergie et d'éléments nutritifs aux réseaux trophiques benthiques et sur la structure de l'écosystème qui découle de la compétition alimentaire directe entre les bivalves, le zooplancton et les épibiontes.
• Modélisation numérique : intégrer par modélisation de l'écosystème les connaissances acquises concernant les répercussions de l'élevage de bivalves sur la structure et la fonction de l'écosystème pour évaluer l'impact net des activités aquacoles sur les principales composantes de l'écosystème et aborder les enjeux de la capacité de production et de la durabilité de l'aquaculture.
• État de l'écosystème : élaborer un système de classification et d'évaluation de l'état de fonctionnement de l'écosystème pour les régions où l'on pratique l'élevage de bivalves; intégrer aux études écosystémiques des systèmes aquacoles les multiples agents d'agression de l'écosystème qui découlent des activités humaines sur terre et en mer.

Les études ont été publiées dans le document suivant :

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Utilisation de produits chimiques en pisiculture marine au Canada : Étude des pratiques actuelles et effets possibles sur l'environnement

L.E. Burridge
Sciences du milieu marin, Pêches et Océans Canada Station biologique de St. Andrews, St. Andrews (Nouveau-Brunswick)

Résumé

Les répercussions environnementales de l'utilisation de produits chimiques dans la pisciculture ont fait l'objet de nombreux débats scientifiques. Ces débats sont maintenant dans le domaine public : les points de vue des parties adverses sont exprimés dans plusieurs articles anti-aquaculture très publicisés et, plus récemment, dans des documentaires télévisés (Ellis, 1996; Goldburg et Triplett, 1997; Milewski et al., 1997), de même que dans les réponses de l'industrie piscicole à ces publications (p. ex. Alliance de l'industrie canadienne de l'aquiculture, 2001a et b).

Zitko (1994) et GESAMP (1997) ont effectué une revue de la littérature scientifique sur le sujet. Les questions qu'ils ont soulevées et leurs recommandations n'ont toujours pas été dûment prises en considération. De plus, les auteurs de récents examens des répercussions environnementales de l'aquaculture ont déterminé que l'utilisation de produits chimiques dans cette industrie devait faire l'objet de davantage de recherches (Nash, 2001; Anonyme, 2002). Le Fonds de recherche stratégique en sciences environnementales (FRSSE) de Pêches et Océans Canada a récemment financé plusieurs projets qui ont permis aux scientifiques de se pencher sur certaines de ces questions. Ces derniers ne font cependant que commencer à déterminer les sources de contamination et les effets possibles sur l'environnement, particulièrement sur les espèces non visées.

Cet examen constitue un résumé des sources possibles de contamination chimique, des produits chimiques qui pourraient être en cause et des connaissances sur les effets possibles de ces produits. Chaque classe de contaminants chimiques identifiée pourrait faire l'objet d'un examen détaillé distinct. Il sera également question des pesticides, des médicaments, des polluants organiques persistants et des métaux dans le contexte de l'industrie aquacole canadienne.

Deux classes de produits ne nécessiteront pas davantage de recherche : les additifs alimentaires, notamment les antioxydants (agents de conservation) et les caroténoïdes (coloration de la chair), qui n'ont sans doute pas d'effets sur l'environnement. Quant au MS-222 (méthanesulfonate de tricaïne), utilisé par l'industrie aquacole du Nouveau-Brunswick, Zitko (1994) souligne qu'on ne prévoit aucun effet environnemental néfaste dû à son utilisation.

Les produits chimiques utilisés dans l'industrie aquacole canadienne sont présentés dans le tableau 1. Ce dernier résume les données scientifiques récentes sur l'utilisation, la persistance et les effets potentiels sur l'environnement de ces produits. Il y a relativement peu de publications primaires qui traitent du devenir et des effets des produits chimiques utilisés dans l'aquaculture au Canada. Il est évident qu'il existe un certain nombre de lacunes dans les connaissances sur chaque produit ou classe de produit. Un examen plus détaillé de chaque produit permettrait de cerner davantage de lacunes au sujet de celui-ci.

Il semble qu'il n'y ait aucune donnée publiée sur les antibiotiques présents à proximité des emplacements aquacoles du Canada, que ce soit sur leur présence dans les sédiments ou dans le biote aquatique, sur la présence et l'incidence d'organismes résistants aux antibiotiques dans les sédiments ou chez les espèces indigènes, ou sur les résidus d'antibiotiques présents chez les poissons et les organismes aquatiques non visés. L'accumulation d'antibiotiques dans les sédiments pourrait nuire aux communautés bactériennes et à la minéralisation des déchets organiques (Stewart, 1994), mais aucune étude sur le sujet n'a été publiée au Canada.

La majorité des travaux effectués jusqu'à maintenant sur les pesticides ont eu lieu en laboratoire et ont porté sur les effets immédiats des produits chimiques de lutte contre le pou du poisson sur les organismes aquatiques (espèces non visées). Le nombre limité d'essais menés sur le terrain ont porté sur la létalité à la suite de traitement ponctuel. Les effets à court terme de l'utilisation de pesticides et les études à long terme visant à déterminer la variabilité naturelle des populations locales et les mesures du changement de la biodiversité doivent être évalués. Jusqu'à maintenant, la majorité des études sur les effets des produits chimiques ont été menées sur les espèces non visées importantes sur le plan commercial. Il n'existe apparemment aucune donnée sur les effets de ces produits chimiques sur les micro-organismes et les espèces planctoniques qui constituent la base de la chaîne alimentaire marine dans les milieux côtiers. Les compositions chimiques des pesticides et des désinfectants n'ont pas été déterminées, et nombre de leurs ingrédients « inertes » peuvent être toxiques pour le biote aquatique (Zitko, 1994).

On en connaît peu sur le lien entre la pisciculture et les contaminants environnementaux, tels que les polluants organiques persistants (POP) et les métaux. Les aliments pour poissons peuvent constituer une source de contamination des poissons d'élevage. Il est nécessaire de connaître les ingrédients de chaque produit pour évaluer ses effets possibles avec précision. Les métaux présents à proximité d'emplacements piscicoles peuvent provenir des deux autres sources suivantes : le lessivage à partir des cages en métal et les peintures antisalissures. Les concentrations de composés chlorés (Hellou et al., 2000) et de métaux (Chou et al., 2002) sont plus élevées lorsque la concentration totale de carbone organique des sédiments est élevée. Les cages en bois munies de flotteurs en mousse de polystyrène peuvent être une source de contaminants plastiques (Zitko, 1994). Cependant, on en connaît peu sur les effets des plastiques sur les organismes aquatiques.

De plus, il est possible de cerner des lacunes générales en rapport avec la démarche scientifique et la méthodologie :

• La recherche sur les produits chimiques est nécessaire dans toutes les régions où l'on pratique la pisciculture marine au Canada. Les recherches doivent être poursuivies au Nouveau-Brunswick, où les scientifiques peuvent tirer profit d'une vaste base de données existante et où les conditions sont les meilleures pour surveiller les tendances à long terme. La recherche doit également être accrue à Terre-Neuve, en Nouvelle-Écosse et en Colombie-Britannique, où il y en a eu peu jusqu'à maintenant.
• Les données sur la toxicité se résument aux résultats des essais de létalité effectués sur de courtes périodes (p. ex. 24, 48 et 96 heures). Davantage de travaux sont nécessaires pour déterminer les effets chroniques, létaux et sublétaux, et les effets de doses réalistes de produits chimiques sur les espèces indigènes.
• Bien que l'on possède des données de laboratoire sur de nombreux produits, il n'existe que très peu de données de terrain sur les effets des produits chimiques utilisés dans la pisciculture. Il est nécessaire d'effectuer des relevés et des expériences de terrain sur les effets à court terme de l'utilisation de produits chimiques, de même que des études à long terme visant à déterminer la variabilité naturelle des populations locales et à mesurer les changements de la biodiversité (et d'autres indicateurs de la santé de l'écosystème).
• Les essais sur la toxicité sont menés en laboratoire et portent sur une seule espèce et un seul produit à la fois. Il existe un grave manque de données sur les effets cumulatifs de l'exposition à des produits chimiques et sur la concentration et le devenir des produits dérivés de la pisciculture. On doit déterminer les effets cumulatifs des produits chimiques et les effets d'expositions multiples sur les organismes non visés.

** Le tableau ne comprend que les composés utilisés au Canada (actuellement ou dans le passé). D'autres classes de composés sont utilisées couramment ailleurs et elles pourraient un jour être disponibles au Canada.

a –  log K_oe = logarithme du coefficient de partage octanol/eau. Il est internationalement reconnu qu'un log K_oe >= 3 représente une possibilité de bioaccumulation. D'après la Loi canadienne sur la protection de l'environnement (LCPE), un log K_oe >= 5 représente une possibilité de persistance ou de bioaccumulation (Beek et al., 2000).

b –  CSEO = concentration sans effet observé

c –  RPQS = Recommandations provisoires pour la qualité des sédiments

Les études ont été publiées dans le document suivant :

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