Lac

Un lac est un plan d'eau continental, séparé de la mer, dont la profondeur, la superficie ou le volume sont suffisants pour provoquer un étagement, une zonation ou une régionalisation des processus limniques — notamment un dépôt de sédiments ou une stratification thermique. Les lacs occupent au total environ 2,5 × 10⁶ km², soit moins de 2 % de la surface terrestre. Les lacs se forment dans des dépressions d'origines variées : fossés tectoniques, surcreusements glaciaires, cratères volcaniques, cuvettes karstiques, ou barrages naturels (coulées de lave, moraines, éboulis). La plupart sont alimentés par des sources, des ruisseaux ou des rivières et possèdent un exutoire (exoréisme) ; d'autres sont endoréiques, sans aucun déversoir, leurs eaux ne s'évacuant que par évaporation. Les plus grands lacs endoréiques, souvent salés, sont parfois désignés comme « mers fermées », à l'instar de la mer Caspienne ou de la mer Morte. La plupart des lacs contiennent de l'eau douce et constituent l'essentiel des réserves mondiales d'eau douce de surface ; certains sont cependant des lacs salés, dont la salinité peut dépasser celle de l'eau de mer. Tous sont temporaires à l'échelle des temps géologiques : ils se comblent progressivement par accumulation de sédiments ou se vident lorsque leur bassin est rompu. Les lacs artificiels ou réservoirs, résultant de barrages construits par les sociétés humaines, sont aménagés pour des usages industriels, agricoles, hydroélectriques ou pour l'alimentation en eau potable. Définition et terminologie Étymologie Le terme lac est issu du latin lacus (« bassin, citerne »), lui-même rattaché à une racine nord-ouest indo-européenne *loku- désignant une étendue d'eau stagnante, que l'on retrouve dans l'ancien irlandais loch, le vieil anglais lagu (« eau, lac, rivière »), le vieux slave loky (« mare ») et le grec ancien λάκκος (lákkos, « étang, citerne »). Cette étymologie révèle que le terme désigne à l'origine une dépression naturelle remplie d'eau, à la différence d'étang, issu du latin stagnum via le vieux français estanc, déverbal de estanchier (« arrêter l'eau »), qui renvoie à l'idée d'une retenue. Histoire de la définition scientifique En 1892, le Suisse François-Alphonse Forel, fondateur de la limnologie, fut le premier scientifique à définir clairement un lac comme « une masse d'eau stagnante sans communication directe avec la mer, située dans une dépression du sol fermée de tous côtés. » Plusieurs auteurs proposèrent ensuite des classifications de l'origine des lacs. Albrecht Penck (1894) les regroupait par régions lacustres (« Seenländer »), Wilhelm Halbfass (1923) insistait sur leur distribution géographique, et William Morris Davis (1933) distinguait déjà les processus formateurs sans recourir à une catégorie générique de lacs de barrage. En 1957, George Evelyn Hutchinson synthétisa ces travaux dans une classification en onze familles et soixante-seize types, qui s'imposa durablement dans la littérature limnologique Distinction avec les notions voisines Dans le langage courant, le terme « lac » est assez flou et ne repose sur aucun critère officiel permettant de distinguer rigoureusement les différents types de plans d'eau. Les frontières avec les notions voisines sont autant d'ordre pratique que scientifique. Lac, étang, mare Un lac est généralement considéré comme plus grand et plus profond qu'un étang, lequel est lui-même plus grand qu'une mare, sans qu'il existe de définition légale ou limnologique universellement admise pour distinguer ces catégories. Le recours à la toponymie locale ne permet pas de trancher : un même plan d'eau est parfois indifféremment nommé étang ou lac selon les usages régionaux. Le lac Balaton, par exemple, a ainsi pu être présenté comme un « lac-étang ». Le limnologue Laurent Touchart propose de définir le lac comme un « plan d'eau continental (séparé de la mer, dominé par son bassin d'alimentation et développant son caractère propre), dont la superficie, la profondeur ou le volume sont suffisants pour provoquer une zonation, un étagement ou une régionalisation des processus limnologiques. » Cette définition présente l'avantage d'être fondée sur le fonctionnement du plan d'eau plutôt que sur sa seule dimension. Le critère de la stratification ou de la zonation est cependant insuffisant pour les lacs très plats, dont les couches sont constamment mélangées par le vent. Goldman et Horne (1983) ont tenté de pallier cette difficulté en introduisant la notion de profondeur relative, constatant que la profondeur seule ne suffisait pas à distinguer une mare d'un étang, ni un étang d'un lac, en prenant les exemples du lac Tchad et du lac Winnipeg. Lacs et lagunes Les lacs se distinguent également des lagunes, qui sont des étendues d'eau côtières peu profondes, séparées de l'océan par un cordon littoral. La distinction fondamentale tient à leur origine et à leur rapport à la mer : selon la définition de François-Alphonse Forel, un lac est une masse d'eau « sans communication directe avec la mer, située dans une dépression du sol fermée de tous côtés. », tandis que la lagune est d'origine marine et peut conserver des échanges avec l'océan. Certaines lagunes se ferment progressivement par comblement sédimentaire et évoluent vers un lac, illustrant un continuum géomorphologique entre les deux formes. Lacs salés et mers fermées La définition vernaculaire qui associerait les lacs à l'eau douce et les mers à l'eau salée est inexacte. La mer Baltique présente moins de 4 g/L de sel, tandis que le Grand Lac Salé atteint environ 250 g/L. La salinité ne constitue donc pas un critère discriminant entre lac et mer. Les plus grands lacs endoréiques, dépourvus de tout exutoire, sont parfois désignés comme « mers fermées ». C'est le cas de la mer Caspienne ou de la mer Morte, dont l'appellation de « mer » relève de l'usage historique ou de leur étendue, et non d'un critère scientifique. Dans ces lacs sans déversoir, les sels apportés par les cours d'eau affluents s'accumulent progressivement, l'eau ne s'évacuant que par évaporation ; leur salinité peut ainsi dépasser celle de l'eau de mer. Critères morphométriques Face à l'absence de critère qualitatif net, les limnologues ont élaboré plusieurs indices quantitatifs destinés à classer les plans d'eau et à prédire leur comportement écologique. Ces indices reposent sur la mise en rapport de la profondeur et de la superficie du lac. Profondeur absolue et profondeur relative La profondeur absolue (notée Zm) est la profondeur mesurée en mètres au point le plus profond du lac. Plus un lac est profond et petit, moins les couches d'eau s'y mélangent. Ce critère seul ne suffit cependant pas à comparer des lacs de tailles très différentes : le Loch Ness présente ainsi une profondeur moyenne de 132 mètres, soit plus de quatre fois celle du lac Érié, qui est pourtant 4 500 fois plus étendu. La profondeur relative (notée Zr, exprimée en %) remédie à cette limite en pondérant la profondeur par la superficie du plan d'eau. Goldman et Horne (1983) ont montré que ce critère permet de mieux différencier les mares des étangs, et les étangs des lacs. Il est depuis admis que « la plupart des lacs ont une profondeur relative de 2 % et que les plans d'eau très creux dépassent les 4 % ». Plusieurs modes de calcul de cet indice coexistent dans la littérature sans qu'un consensus universel se soit imposé. Indice de creux L'indice de creux (Ic), proposé par Delebecque en 1898, est un indice sans unité qui met en rapport la profondeur maximale et la superficie du lac. Il se calcule comme le quotient de la profondeur maximale (Zm, en mètres) par la racine carrée de la superficie (Ao, en hectares) : I c = Z m A o {\displaystyle I_{c}={\frac {Z_{m}}{\sqrt {A_{o}}}}} Meybeck (1995) a proposé une variante, l'indice de creux moyen, qui utilise la profondeur moyenne plutôt que la profondeur maximale, plus difficile à calculer. Sur cette base, il distingue cinq classes de plans d'eau : Les seuils séparant chaque catégorie restent néanmoins arbitraires. Cette classification présente surtout une valeur opératoire : elle permet de prédire le régime de stratification et de mélange des eaux, établissant ainsi un lien direct avec le fonctionnement physique et chimique du lac. Formation et répartition Les lacs se forment dans des dépressions d'origines variées, résultant le plus souvent de processus géomorphologiques brutaux — glaciaires, volcaniques ou tectoniques — ce qui explique leur répartition inégale à la surface du globe et leur tendance à se concentrer en districts lacustres, où de nombreux bassins sont regroupés dans un espace restreint. Types d'origine Lacs tectoniques Les lacs tectoniques naissent de l'effondrement de portions de la croûte terrestre, formant des fossés d'effondrement appelés rifts. Ils se caractérisent généralement par une grande profondeur et un allongement marqué. Les exemples les plus représentatifs sont le lac Tanganyika, le lac Malawi et le lac Victoria, tous trois situés dans le système du Grand rift africain. Certains lacs sont par ailleurs considérés comme des restes d'anciens océans isolés des autres mers par des mouvements tectoniques, à l'image de la mer Caspienne ou de la mer Noire durant les périodes glaciaires. Lacs glaciaires et sous-glaciaires Les lacs d'origine glaciaire constituent la catégorie la plus représentée à l'échelle mondiale. Le Dernier maximum glaciaire a creusé des millions de dépressions ensuite comblées d'eau, ce qui explique que la majorité des lacs se trouvent dans l'hémisphère Nord, là où les glaciers ont recouvert les grandes masses continentales de l'Amérique du Nord et de l'Eurasie — zones arctique, subarctique et tempérée septentrionale. Les lacs des régions préalpines en sont un exemple caractéristique, de même que les Cent lacs en Italie. Certains lacs glaciaires occupent un ombilic glaciaire, comme le lac Gentau dans les Pyrénées béarnaises. Les lacs pro-glaciaires se forment devant un glacier actif qui les alimente directement. Les lacs morainiques naissent quant à eux lorsque les matériaux transportés et déposés par les glaciers constituent un barrage naturel retenant les eaux de fonte. Les lacs sous-glaciaires forment une catégorie à part : situés sous des glaciers, isolés de l'atmosphère, ils constituent des environnements extrêmes. Le plus connu est le lac subglaciaire de Vostok, en Antarctique. Lacs volcaniques Les lacs volcaniques se forment dans une caldeira ou dans le cratère d'un volcan actif ou éteint. On distingue : les lacs de cratère, occupant un cratère unique, comme le lac Albano, le lac Pavin, le lac de Nemi ou le lac Barombi Mbo ; les lacs polycratères ou intercratères, occupant plusieurs cratères coalescents ou les espaces entre eux, comme le lac de Bolsena ou le lac de Bracciano. Certains de ces lacs sont des lacs acides, très minéralisés, en raison des apports en gaz et en fluides volcaniques. Dans le cas de certains volcans de type basaltique à lave fluide, on parle également de lac de lave. Autres origines D'autres processus peuvent présider à la formation d'un lac : les lacs alluvionnaires, formés lorsqu'un cours d'eau rencontre des dépôts alluvionnaires sur son cours, comme le lac de Levico et le lac de Caldonazzo dans la vallée du Brenta en Vénétie ; les lacs karstiques, résultant de phénomènes d'érosion en milieu calcaire, souvent de petite taille ; les lacs de déflation, creusés par l'érosion éolienne, tels ceux du Languedoc ; les barrages naturels formés par des coulées de lave, des moraines, ou des éboulis, retenant les eaux en amont ; les lacs artificiels ou réservoirs, créés par des ouvrages construits par l'homme, généralement des lacs de barrage destinés à la production hydroélectrique, à l'irrigation ou à l'alimentation en eau potable, comme le lac de Serre-Ponçon en France ou les lacs de l'Eau d'Heure en Belgique. Répartition mondiale Les lacs naturels sont inégalement répartis à la surface du globe. Leur contexte hydro-géomorphologique les rend bien plus nombreux dans les anciennes zones glaciaires. Le Dernier maximum glaciaire a ainsi creusé des millions de dépressions ensuite comblées d'eau, ce qui explique que la majorité des lacs se trouvent dans l'hémisphère Nord, là où les glaciers ont recouvert les grandes masses continentales de l'Amérique du Nord et de l'Eurasie — zones arctique, subarctique et tempérée septentrionale. En Europe, on recense environ 500 000 lacs de plus de 1 ha, dont près de 50 % en Suède et en Finlande, et 16 000 dépassant 1 km2. Dans le monde, hormis les zones glaciaires arctiques et antarctiques, le nombre de lacs d'une superficie supérieure à 0,002 km2 est d'environ 117 millions, couvrant au total environ 5 millions de km2, soit 3,7 % de la surface terrestre. Leur géographie varie aussi selon que les sociétés humaines les ont vidés, drainés, ou au contraire aménagés en établissant des digues et des barrages. Cartographie et estimation des volumes Bien que les très grands lacs constituent une ressource majeure en eau douce, la plupart sont de dimensions modestes et leur inventaire reste à ce jour incomplet. Grâce à l'imagerie satellitaire, environ 100 millions de lacs de surface supérieure à un hectare ont été repérés, couvrant plus de 300 millions d'hectares. Des lacs temporaires, gelés, couverts de végétation flottante ou cachés sous la canopée peuvent cependant avoir échappé à la cartographie. Le nombre de petits lacs a longtemps été sous-estimé. En 2006, un modèle fondé sur la loi de Pareto a conduit à doubler l'estimation précédente, portant à 304 millions le nombre de lacs dans le monde pour une superficie totale de 4,2 millions de km². Des travaux ultérieurs ont montré que la distribution des lacs répond à une loi de puissance : plus les lacs sont petits, plus ils sont nombreux et regroupés en grappe ; plus ils sont grands, plus ils sont rares et isolés. Les profondeurs demeurent encore plus mal connues que les superficies, variant considérablement selon le contexte hydrogéologique et parfois selon les saisons. Une estimation récente fondée sur un modèle topographique à symétrie fractale donne un volume total des lacs terrestres de 199 000 ± 3 000 km3 (intervalle de confiance à 95 %) pour une profondeur moyenne de 41,8 ± 0,6 m, soit des valeurs nettement inférieures aux estimations antérieures. Si les lacs sont réellement moins profonds que ce que l'on pensait, ils sont potentiellement plus chauds, moins stratifiés, et pourraient émettre davantage de méthane que prévu, ce qui aurait des implications directes pour la compréhension de leur rôle dans le cycle du carbone. Les surfaces en eau d'origine artificielle ajoutent une part significative à ce total : la superficie des grandes retenues a été évaluée à 0,26 million de km², portant la surface totale en eau continentale à environ 4,6 millions de km², soit 3 % de la surface terrestre. Fonctionnement physique et chimique Le fonctionnement physique et chimique d'un lac est déterminé par deux paramètres fondamentaux : le rapport entre le volume du lac et sa superficie (profondeur moyenne) et le rapport entre le volume du lac et l'apport par les rivières (temps de séjour de l'eau). Plus le lac est profond, plus l'inertie thermique et physico-chimique de la masse d'eau est importante. Inversement, les plans d'eau vastes et très peu profonds sont très sensibles et immédiatement réactifs aux changements de l'environnement. Équilibre hydrique Les lacs sont généralement alimentés en eau par plusieurs sources. Les précipitations constituent une première source, bien que leur bilan soit relativement faible. Un lac peut également être alimenté par un ou plusieurs cours d'eau en amont, par des résurgences, ou par des glaciers. L'eau s'évacue naturellement par un cours d'eau émissaire, mais aussi par évaporation, mécanisme particulièrement important en été ou sous certains climats. Certains lacs sont dits endoréiques et ne possèdent pas de cours d'eau émissaire : leurs eaux ne s'évacuent que par évaporation, ce qui favorise une concentration progressive des sels dissous. Plus rarement, l'eau peut s'infiltrer dans le sol situé sous le lac si celui-ci est perméable. Certains lacs sont ainsi temporaires et disparaissent en été. Les lacs constituent une importante réserve d'eau douce utilisée par l'homme pour l'irrigation des cultures, comme source d'eau potable et, dans certains cas, pour produire de l'énergie électrique. Stratification thermique Les lacs sont plus ou moins stratifiés thermiquement, en termes de pH, d'oxygénation et écologiquement. Cette stratification peut faire l'objet d'importantes variations saisonnières et peut être enregistrée dans les sédiments. En hiver, l'ensemble des eaux du lac présente une température relativement faible, constante mais supérieure à zéro, qui augmente avec la profondeur. Les eaux sont protégées de la froideur extérieure par la couche de glace, qui les isole également de l'atmosphère, les rendant pauvres en oxygène. En été, les eaux sont chargées en oxygène au contact de l'atmosphère et recouvertes par une couche superficielle chauffée par le soleil. Cette couche chaude surmonte une couche d'eaux froides et peu oxygénées, entre lesquelles la température et le taux d'oxygénation varient rapidement avec la profondeur. Au printemps et en automne, les eaux du lac se mélangent à la suite de phénomènes de convection thermique liés à une inversion thermique. Régimes de mélange Les lacs sont classés selon leur régime de convection thermique, ce qui permet de distinguer plusieurs types selon la fréquence et la nature des brassages. Les courants de convection sont dits « libres » ou « mécaniques » : la convection libre résulte de l'enfoncement naturel d'une couche superficielle rendue plus dense, tandis que la convection mécanique est le brassage forcé par le vent, par l'arrivée d'un courant d'eau ou par des sources situées sur le fond. Les mouvements du plancton (daphnies, copépodes) peuvent également contribuer aux micromélanges de couches d'eau, tout comme la présence active de grands animaux aquatiques (crocodiles, hippopotames). Lacs amictiques Les lacs amictiques ne subissent aucune convection et leurs eaux ne sont jamais brassées. Il s'agit de lacs dont la surface est gelée en permanence, ce qui les isole des aléas climatiques et de l'ensoleillement, sources de convection dans les autres types de lacs. Lacs monomictiques Les lacs monomictiques présentent une stratification thermique stable avec un brassage annuel unique, survenant lors de la saison froide ou chaude selon le type. Dans les lacs monomictiques froids, le brassage convectif a lieu en saison chaude, sous l'effet du réchauffement des eaux de surface par le soleil. Dans les lacs monomictiques chauds, il se produit en saison froide, à la suite du refroidissement des eaux de surface. Lacs dimictiques et polymictiques Les lacs dimictiques et polymictiques subissent des mélanges fréquents entraînant une alternance entre stratification thermique normale (eaux chaudes au sommet, eaux froides au fond) et stratification thermique inverse. Pour les lacs dimictiques, la stratification normale a lieu en saison chaude et la stratification inverse en saison froide, à la suite du refroidissement et de l'éventuel gel de la surface. Pour les lacs polymictiques, le cycle est journalier, avec une stratification normale le jour et une stratification inverse la nuit. Ces derniers sont nombreux autour de l'arctique, où ils constituent des reliques glaciaires, ainsi que dans certaines grandes plaines alluviales inondées par de grands fleuves comme le Yang Tsé Kiang ou l'Amazone. Lacs holomictiques et méromictiques La distinction entre lacs holomictiques et méromictiques tient à la profondeur de la convection. Dans les lacs holomictiques, la convection brasse l'ensemble du lac sur toute sa profondeur, oxygénant suffisamment les eaux pour permettre une vie développée jusqu'au fond. À l'opposé, les lacs méromictiques se caractérisent par une convection limitée à la surface : les eaux profondes stagnent au fond, restent peu oxygénées et très réductrices, la dégradation de la matière organique accentuant encore le potentiel redox de ces eaux. Courants et mouvements internes Bien que l'eau des lacs soit souvent qualifiée de stagnante, elle connaît de nombreux mouvements internes. Outre les courants créés par les cours d'eau en amont ou en aval et par les sources souterraines, il peut se produire des tourbillons ou des ondes dus à diverses causes, parmi lesquelles l'action du vent à la surface. Les grands lacs sont en outre sujets à de véritables déplacements périodiques d'eau d'un côté à l'autre du bassin, observables comme de réelles dénivellations d'une rive à l'autre : dans le lac de Bolsena, malgré sa taille relativement limitée, on a ainsi enregistré des variations de niveau allant jusqu'à 50 cm. Les différentes couches d'eau se déplacent également en profondeur en raison des différences de température selon la profondeur, l'heure et la saison. Selon François-Alphonse Forel, « en opposition avec les fleuves, rivières et autres eaux courantes, les lacs sont formés d'eaux stagnantes ; ces eaux ne sont pas entraînées dans une direction toujours la même. » L'eau des courants lacustres change ainsi souvent de direction sous l'effet des variations du vent, des obstacles rencontrés (côtes, îles) et des différences de température entre zones. Le temps de résidence hydraulique, c'est-à-dire le temps moyen durant lequel l'eau séjourne dans le lac, se mesure souvent en années à décennies dans les grands lacs. Écologie lacustre L'écosystème lacustre est un système dynamique qui évolue lentement avec le temps et le climat, et sous l'effet des activités humaines du bassin versant. Selon l'espèce considérée, la qualité de l'eau, la saison et le type de lac, les organismes lacustres adaptent leur stratégie d'occupation spatiale aux variations des conditions environnementales. Selon Holmgren et Appelberg (2000), sept principaux facteurs environnementaux ont un effet significatif sur le nombre d'occurrences de chaque espèce de poisson dans les différentes couches d'un lac naturel : la conductivité, la température, la superficie, la latitude et l'altitude du lac, sa transparence et sa profondeur maximale. L'écosystème lacustre Les lacs sont plus ou moins stratifiés thermiquement, en termes de pH, d'oxygénation et écologiquement. Cette stratification peut être enregistrée dans les sédiments, de même que les teneurs en certains polluants. Certains mollusques (limnées et bivalves tels que les pisidies), selon qu'ils colonisent ou non la zone profonde des lacs, peuvent être des indicateurs de phénomènes d'anoxie ou de toxicité des fonds. Les sédiments lacustres comptent parmi les points chauds potentiels d'émissions de gaz à effet de serre (méthane, dioxyde de carbone et oxydes nitreux), d'autant plus que leurs eaux d'alimentation sont eutrophisées ou dystrophes. La profondeur de vie d'un poisson semble résulter de choix combinant principalement des variables biogéographiques et de productivité du milieu, avec quelques variations interannuelles notamment liées aux conditions météorologiques et à la pluviométrie. Cas particulier des lacs peu profonds Les plans d'eau superficiels ou pelliculaires, définis par Wetzel (1983) puis par Burgis et Morris (1987), présentent un fonctionnement écologique original. En raison du brassage par convection forcée par le vent, on n'y constate pas de stratification thermique durable : on les dit polymictiques, c'est-à-dire avec un rythme de brassage plus rapide que le rythme saisonnier. Leurs processus morphologiques diffèrent de ceux des eaux profondes : les vaguelettes induites par le vent érodent les berges et transportent les sédiments avec un bilan sédimentaire différent de celui d'un lac profond, et une turbidité parfois importante peut résulter de la remise en suspension des sédiments par les vagues en période venteuse. La pénétration de la lumière dans toute la colonne d'eau permet une présence relative potentiellement plus importante des macrophytes. Les variations de température et de salinité y sont plus intenses et plus rapides qu'en eau profonde. Dans ces lacs, les cycles biogéochimiques du phosphore, de l'azote et du carbone peuvent être accélérés, notamment en zone tropicale et tempérée. Ces plans d'eau sont particulièrement sensibles aux pollutions et à l'eutrophisation. Lacs acides et lacs salés Certains volcans possèdent des lacs de cratère qui comptent parmi les milieux aquatiques les plus extrêmes : leur eau, fortement influencée par les apports en gaz et en fluides volcaniques, peut être très acide et très minéralisée. On parle alors de lacs acides. À l'autre extrémité du spectre, les lacs salés résultent le plus souvent de l'évolution d'un lac endoréique dont les sels s'accumulent faute d'exutoire, la salinité pouvant dépasser celle de l'eau de mer. Ces deux catégories accueillent des communautés biologiques spécialisées, souvent réduites en diversité mais parfois abondantes, adaptées à des conditions physicochimiques extrêmes. Espèces invasives et micropolluants Les lacs étant des milieux relativement fermés, ils sont particulièrement vulnérables aux espèces invasives lorsqu'elles y ont été introduites, volontairement ou non. Cette fermeture relative les rend également plus sensibles à certains micropolluants — éléments-traces métalliques, médicaments, antibiotiques, biocides, pesticides, perturbateurs endocriniens — qui peuvent s'y accumuler ou se dégrader à une vitesse différente de celle qu'ils auraient dans les cours d'eau. La salinisation de nombreux lacs semble progresser depuis les années 1940, notamment en Amérique du Nord, en lien avec l'imperméabilisation des sols périphériques et le salage des routes : une étude portant sur 284 lacs continentaux du Midwest et du nord-est des États-Unis a montré que la salinité de 99 d'entre eux augmente régulièrement, et que le fait d'avoir seulement 1 % des terres proches couvertes de surfaces imperméables augmente considérablement la probabilité d'une telle salinisation. Lacs et changement global Dans les zones où l'homme est présent, les lacs — en tant que réceptacles des eaux de ruissellement — et les services écosystémiques qu'ils fournissent sont plus ou moins vulnérables aux prélèvements d'eau et à diverses formes de dégradation. Le réchauffement climatique amplifie ces pressions en modifiant les régimes thermiques, hydrologiques et biogéochimiques des lacs, tandis que les activités humaines accélèrent des phénomènes qui, à l'échelle géologique, se seraient développés sur des millénaires. Lacs et cycle du carbone Les sédiments lacustres comptent parmi les points chauds potentiels d'émissions de gaz à effet de serre. Les émissions annuelles de méthane (CH4) et de CO2 passant des lacs à l'atmosphère sont proportionnelles aux stocks de matière organique sédimentée et aux apports hydriques nets de carbone. En 2004, le flux de CH4 émis par les lacs dans le monde a été évalué à 6 à 25 Tg par an. Les moyennes des émissions des lacs tropicaux seraient 58 % plus élevées que celles des lacs subarctiques, boréaux ou de zone tempérée, voire jusqu'à 400 % plus élevées selon les valeurs médianes. Le réchauffement accélère la production de méthane, qui contribue elle-même au réchauffement global, constituant ainsi une rétroaction positive. Si les lacs sont réellement moins profonds que ce que l'on pensait, ils sont potentiellement plus chauds et moins stratifiés, ce qui pourrait conduire à revoir à la hausse les estimations d'émissions de méthane et à réévaluer à la baisse leur rôle de puits de carbone. Eutrophisation et pollutions Les lacs sont vulnérables à l'eutrophisation induite par les apports excessifs en engrais lessivés sur les sols agricoles, qui provoquent des blooms alguaux de cyanophycées écotoxiques. S'y ajoutent les pollutions par les métaux lourds, les métalloïdes et les polluants organiques, qui peuvent être stockés durablement dans les sédiments et dans certains organismes lacustres, ainsi que la pollution routière. Les apports en matière organique accrus par l'eutrophisation et l'érosion entraînées par les activités humaines — notamment agricoles — contribuent à augmenter les émissions de gaz à effet de serre et pourraient encore s'amplifier sous l'effet du réchauffement climatique. Salinisation La salinisation de nombreux lacs semble progresser de façon inéluctable depuis les années 1940, notamment en Amérique du Nord, au point qu'elle devrait, au rythme actuel, devenir mortelle pour de nombreuses espèces lacustres avant 2050. Une étude pilotée par Hilary Dugan (Université du Wisconsin-Madison), basée sur des données accumulées sur plus de 70 ans portant sur 284 lacs continentaux du Midwest et du nord-est des États-Unis, a montré que la salinité de 99 de ces lacs augmente régulièrement, en raison notamment du salage des routes. Le taux d'imperméabilisation des sols périphériques constitue un prédicteur du risque : le fait d'avoir seulement 1 % des terres proches couvertes de surfaces imperméables de type asphalte augmente considérablement la probabilité d'une telle salinisation. Sur les lacs affectés, 26 présentaient déjà des taux de chlorure supérieurs à 100 mg/L, seuil à partir duquel les effets écologiques commencent à se manifester, et 14 devraient dépasser avant 2050 le seuil de 230 mg/L considéré par l'EPA comme limite recommandée pour la vie aquatique. En 2015, plus du quart des grands lacs du nord des États-Unis étaient déjà entourés de sols imperméabilisés sur plus de 1 % de leur surface. Recul de l'englacement hivernal Le nombre de jours d'englacement des lacs diminue dans le monde : en 2019, certains ne gèlent plus du tout et environ 15 000 lacs gèlent déjà moins qu'auparavant. Environ la moitié des 117 millions de lacs du monde gèlent chaque hiver, moment important pour l'écologie lacustre et pour les populations riveraines. Une étude publiée début 2019 dans Nature Climate Change, fondée sur le suivi de 513 lacs de l'hémisphère Nord, montre que les schémas gel/dégel ont changé depuis 1970 : lorsque la température annuelle moyenne de l'air autour d'un lac autrefois gelé tout l'hiver dépasse 8 °C, celui-ci ne gèle plus entièrement. Selon cette étude, environ 14 800 lacs présentent actuellement une couverture de glace hivernale intermittente ; ce nombre s'élèverait à 35 300 pour un réchauffement moyen de 2 °C, et à 230 400 pour 8 °C, affectant respectivement jusqu'à 394 et 656 millions de personnes. Les lacs dont l'albédo augmentera verront leur évaporation s'accroître, diminuant de volume et perdant de leur inertie thermique, ce qui les rendra encore plus vulnérables au réchauffement et modifiera probablement leur écologie de façon significative avant 2100. Cette évolution menace par ailleurs le patrimoine culturel et économique hivernal local : patinage, pêche sur glace, transports par voie gelée et circulation en motoneige. Disparition progressive des lacs Tous les lacs sont temporaires à l'échelle des temps géologiques. Au fil de milliers, voire de millions d'années, les sédiments s'accumulent au fond des lacs sur des mètres ou des dizaines de mètres. Dans le même temps, les tourbières ou les ceintures de végétation arborée peuvent coloniser la partie centrale d'un lac peu profond. Un lac peut ainsi évoluer vers un réseau d'étangs, puis une zone de marais, puis une tourbière et une forêt alluviale humide, avant d'être totalement comblé. La plaine d'Oisans, dans les Alpes françaises, offre un exemple bien documenté de ce processus : elle accueillait encore au Moyen Âge un lac peu profond, le lac Saint-Laurent, issu de vestiges de lacs paléolithiques, et repose aujourd'hui sur une couche de sédiments dont l'épaisseur est estimée à 500 m en son point maximal. Le recul historique des populations de castor fiber, dont les barrages entretenaient jusqu'au haut Moyen Âge un grand nombre d'étendues d'eau, a également contribué à la disparition de nombreux plans d'eau. Le développement de l'irrigation, les pompages et la création de nombreux lacs de barrages sont aussi à prendre en compte dans l'évaluation des transformations récentes du patrimoine lacustre mondial. Usages et cadre juridique Les lacs constituent d'importantes réserves d'eau douce et de ressources halieutiques dont dépendent de nombreuses activités humaines. Ces usages, qu'ils soient économiques, récréatifs ou symboliques, affectent les lacs quantitativement et qualitativement, et ont conduit les sociétés à élaborer des cadres juridiques destinés à encadrer leur exploitation et à protéger leur intégrité. Usages humains Eau potable et irrigation Les lacs représentent l'essentiel des réserves mondiales d'eau douce de surface et sont, à ce titre, exploités pour le pompage d'eau potable ou d'eau à potabiliser, ainsi que pour l'irrigation des cultures. En revanche, certains lacs de retenue sont responsables de l'assèchement de la partie aval de leur bassin, en interceptant les flux hydrologiques naturels. La baignade peut être interdite dans les lacs non aménagés, plus dangereux que les côtes maritimes : l'eau y est parfois glacée dans les lacs de montagne, moins salée et donc moins dense, ce qui explique qu'elle porte moins le corps ; des courants ou tourbillons inattendus peuvent en outre survenir localement, et ces plans d'eau sont souvent dépourvus de surveillance et d'équipements de sauvetage. Énergie hydroélectrique Les lacs artificiels ou réservoirs, résultant de barrages construits par les sociétés humaines, sont aménagés pour des usages industriels, agricoles, hydroélectriques ou pour l'alimentation en eau potable. La production d'énergie électrique constitue l'une des principales motivations de la construction de grands barrages, comme le lac de Serre-Ponçon en France ou les lacs de l'Eau d'Heure en Belgique. L'imagerie satellitaire et les nouvelles technologies de géolocalisation (GPS) ont facilité la connaissance et l'accès aux nombreux lacs qui existent sur la planète, dont nombre font aujourd'hui l'objet d'une surveillance de la qualité de l'eau, voire de plans de restauration. Pêche et activités nautiques Les lacs constituent également une ressource importante en matière de pêche, pratiquée tant par des professionnels que par des amateurs. Les activités de loisirs et sportives — canotage, voile, planche à voile, promenades en barque ou en bateau, plongée — se pratiquent principalement en été en zone tempérée. Dans les pays froids, le ski, la marche en raquettes et la pêche sur glace peuvent être pratiqués sur les lacs gelés. Dans certains pays, de nombreux lacs ou leurs berges appartiennent au domaine privé, où la pêche est régie par des règles spécifiques. Symbolique et littérature Le lac symbolise universellement l'œil de la terre, un passage par lequel les habitants d'un monde souterrain pourraient observer la surface. Quelles que soient les époques, les lacs sont attachés au domaine du symbolique et du spirituel : dans l'Antiquité gréco-latine déjà, les tempêtes lacustres étaient perçues comme la manifestation de la puissance des dieux, et Strabon rapporte l'existence de lacs sacrés en territoire celtique, notamment à Toulouse. Dans les traditions gauloises, les lacs étaient considérés comme des demeures des dieux ou des portes d'accès vers les Enfers. L'eau y est à la fois ce qui sépare et dissimule, ce qui protège les secrets et les êtres d'élection du reste du monde. Cette dimension est au cœur de la légende arthurienne : dans le cycle du Graal, le Lac de Ninienne est un espace enchanté, séparé du monde des humains, où le jeune Lancelot est élevé à l'écart des regards — motif que l'on retrouve dans de nombreuses traditions associant l'eau à la genèse du héros, de Sargon d'Akkad à Moïse. La figure de la Dame du Lac en est l'héritière directe. Cette dimension symbolique a nourri une longue tradition littéraire : Lamartine leur a consacré son poème Le Lac (1820), tandis que les poètes lakistes anglais — Wordsworth, Coleridge et Southey — ont fait des paysages lacustres du Lake District le cadre et l'inspiration centrale de leur œuvre au tournant des XVIIIe siècle et XIXe siècle. Cadre juridique Droit international En droit international, un lac est entièrement administré par son ou ses États riverains, et ce quelle que soit la distance par rapport au rivage. Cette règle distingue fondamentalement les lacs des mers et des océans, soumis à des régimes juridiques distincts fondés notamment sur la liberté de navigation et l'existence de zones économiques exclusives. Dans certains pays, les berges et une bande de terre riveraine ne peuvent pas devenir propriété privée, la libre circulation sur les rives restant permise pour tous. Droit français et européen En France, le Conservatoire du littoral a également compétence sur les « rivages lacustres ». Dans le droit européen de l'environnement, les lacs peuvent être intégrés dans le réseau Natura 2000 ; le bon état écologique constitue une cible imposée par la Directive cadre sur l'eau, dont certains auteurs ont proposé une typologie paneuropéenne de critères d'appréciation. Au Québec, les lacs sont protégés par la Loi sur la qualité de l'environnement. Lacs extraterrestres La question de l'existence de lacs au-delà de la Terre s'est posée à mesure que l'exploration spatiale a fourni des données sur la surface et l'atmosphère d'autres corps du système solaire. Les environnements concernés diffèrent radicalement de ceux de la Terre : les liquides en jeu ne sont pas nécessairement de l'eau, et les conditions de température et de pression sont souvent extrêmes. La confirmation de l'existence de lacs extraterrestres constitue néanmoins un enjeu majeur pour la question de l'habitabilité de ces mondes. Mars En 2004, l'équipe scientifique de THEMIS, l'instrument de Mars Odyssey prévu pour détecter la présence d'eau passée sur Mars, a découvert sur l'une des images de la sonde une structure « qui ressemble à un lac situé au centre d'un cratère ». En 2005, la sonde Mars Express a détecté, à proximité du pôle nord, un lac de glace d'eau dans un cratère. Ces découvertes suggèrent que Mars a pu abriter des lacs liquides à des époques plus anciennes de son histoire géologique, lorsque son atmosphère était plus dense et ses températures plus élevées. Titan Sur Titan, satellite naturel de Saturne, la sonde Cassini a confirmé la présence de lacs et de mers d'hydrocarbures liquides, principalement du méthane et de l'éthane, en lieu et place de l'eau liquide impossible à l'état stable dans les conditions de température régnant à la surface (environ −179 °C). Ces étendues, concentrées principalement dans les régions polaires nord, constituent le seul exemple confirmé, en dehors de la Terre, d'un cycle hydrologique actif impliquant un liquide de surface stable, avec évaporation, précipitations et accumulation dans des bassins topographiques. Pluton Des structures observées à la surface de Pluton par la sonde New Horizons suggèrent l'existence d'anciens lacs sur cette planète naine. Ces structures, localisées au nord de la plaine Spoutnik, sont interprétées comme des bassins autrefois remplis d'azote liquide aujourd'hui gelé. Leur morphologie évoque celle de lacs terrestres en voie d'assèchement, avec des terrasses et des dépôts caractéristiques d'une ligne de rivage ancienne. Ces indices témoignent d'une activité géologique et climatique passée bien plus intense que ce que laissait supposer la taille réduite de Pluton. Notes et références Notes Références Voir aussi Bibliographie (en) M.J. Burgis et P. Morris, The natural history of lakes, Cambridge, Cambridge University Press, 1987, 218 p. (en) Håkanson L. & Jansson M., 1983, Principles of lake sedimentology. Heidelberg, Springer, 321 p. (en) Hejný S., Raspopov I. & Květ J., 1986, Studies on shallow lakes and ponds. Prague, House of the Czechoslovak Academy of Sciences, 256 p. (en) Herdendorf C. E., 1990, Distribution of the world's large lakes in Tilzer M. 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(en) L'organisation LakeNet, proche de l'ILEC ; avec base de données sur les lacs de la planète. Portail des lacs et cours d'eau