Marée verte

Le terme « marée verte » est le nom donné en France aux importants dépôts d'algues laissés par la mer sur la zone intertidale à marée basse, ou flottant entre deux eaux lorsque la mer monte.
Ce nom fait référence aux « marées noires » dont celle provoquée par l'Amoco Cadiz qui en 1978, a largement pollué les côtes du Finistère.
La putréfaction de ces algues, outre une mauvaise odeur et l'émission de gaz à effet de serre (méthane) peut occasionner des phénomènes de toxicité (via l'émission d'hydrogène sulfuré notamment).

La France n'est pas le seul pays touché. Le record semble avoir été en 2008 une accumulation d'algues (mélange d'algues filamenteuses Enteromorpha prolifera et d'ulves du genre Porphyra) sur environ 1/3 des 50 km² devant accueillir les compétitions de voile des JO en Chine orientale, sur le littoral de Qingdao où l'on trouvait de 7 à 3.140 petites ulves par litre d'eau de mer. 1.200 bateaux et plus de 10 000 personnes ont été appelés pour nettoyer ces algues qui formaient des tapis assez important pour bloquer les voiliers. 30 000 m de filets ont permis de collecter 170 000 tonnes d'algues en quelques jours début juillet 2008 alors que les régates devaient se dérouler du 9 au 23 août .

Ce phénomène est apparu discrètement en Bretagne dans les années 1960, puis s'est amplifié dans les années 1970, et s'aggrave régulièrement surtout en Bretagne-nord (environ 50 baies et anses ont été régulièrement touchées de 1997 à 2008, et l'été 2006, une campagne aérienne a repéré 79 sites dont 50 étaient des plages et 29 des vasières d'estuaires). 80 % des phénomènes massifs sont concentrés sur cinq grands sites). Dans le même temps, il est apparu dans d'autres régions européennes, et une augmentation des grandes efflorescences planctoniques et des phénomènes similaires (explosion de Cyanophycées en eaux douces) a aussi été observée ailleurs dans le monde, y compris localement en eau douce, par exemple dans les grands lacs en Amérique du Nord.

Le phénomène continue à évoluer ; par exemple dans le bassin d'Arcachon, une nouvelle espèce d'algue verte (Monostroma obscurum) est apparue vers 1988-1989 pour « exploser » les deux années suivantes. Elle pullule au printemps, mais perdure pour partie en automne et même en hiver.

Selon l'Ifremer, plus 80 000 m d'ulves ont été ramassés mécaniquement par les communes riveraines du littoral de la seule Bretagne-Nord en 1990. Ce ramassage ne peut que parer au plus urgent et n'est pas une solution à long terme. C'est à la source que doit être supprimée la pollution : l'objectif est une fois de plus la réduction du taux de nitrates dans les cours d'eau, ce qui implique un profond changement de pratiques agricoles. Et une fois entamées ces opérations, les marées vertes ne disparaîtront probablement qu'après un temps de réponse plus ou moins long, celui de la résorption par les écosystèmes du surplus de phosphore et de nitrates, et lorsque les nappes d'eau souterraine se seront renouvelées et que l'azote accumulé dans le sol aura été déstocké.

En France ces algues sont toutes nitrophiles. Sur la facade-Ouest, ce sont surtout Ulva armoricana (très fine) et Ulva rotundata (plus épaisse), deux nématothalles très photophiles, qui disposent de la lumière nécessaire à leur développement du printemps à la fin-septembre, mais on trouve aussi des algues vertes filamenteuses du genre Enteromorpha (Enteromorpha clathrata notamment) et des algues du genre Cladophora, ainsi que Monostroma obscurum à Arcachon depuis 1990 environ .
Dans les lagunes de la Méditerranée, c'est Ulva rigida qui pose problème.

Ce sont toujours des ulves ou des espèces proches qui sont impliquées dans les marées, vertes, probablement pour les raisons suivantes :

• Elles ont une exceptionnelle capacité à engranger les nitrates, ce qui leur permet une croissance rapide et régulière, même quand les apports en nitrates sont irréguliers.
• Elles sont dotées d'une forte capacité multiplicative asexuée par bouturage (fragmentation).
• En temps normal ce sont des algues fixées, mais leur forme libre est la plus apte à exploiter la zone intertidale, dès lors que des nitrates y sont présent et que ses prédateurs (brouteurs) y sont absents.
• Cette algue présente une densité voisine de celle de l'eau de mer ; elle ne coule ni ne flotte et les mouvements de l'eau l'expose de manière optimale au soleil, tout en étant protégée des organismes brouteurs ;
• quand elle est segmentée par les poissons, oiseaux, hélices de moteurs, les morceaux donnent naissance à de nouveaux individus.

Ces algues vertes sont aussi favorisées par des apports de phosphore (détergents, engrais phosphatés, rejets de station d'épuration) et d'azote (nitrates des engrais et des stations d'épuration) presque multiplié par 5 dans les apports de la terre à la mer en 30 ans ; de 1970 à 2000. La surfertilisation des sols par le lisier semble la première cause du phénomène en Bretagne : les précipitations printanières induisent un lessivage des nitrates du sol et un débit accru des cours d'eau. Il y a effectivement un moindre volume d'algues lors des années sèches.

Le développement des marées vertes n'est possible qu'avec des algues détachées de tout support, sinon, il y aurait un phénomène d'auto-ombrage. Ces plantes ont aussi besoin de configurations particulières (baies ensoleillées et peu profondes ou lagunes profondes de moins de 2 mètres) qui expliquent les caractéristiques géographique (voir [1] en Bretagne à titre d'exemple) et temporelles de ces marées. Ce sont les baies semi-ouvertes, pourvues d'un ou plusieurs cours d'eau, qui sont les plus sujettes à la prolifération incontrôlable de ces algues, par exemple les baies bretonnes de Lannion, baie de Saint-Brieuc et moindrement de Douarnenez ou plus tardivement de la rade de Brest .

En temps normal, le facteur susceptible de limiter leur développement semble être le manque d'azote. Mais en Bretagne, cet élément n'est plus un facteur limitant en raison des porcheries industrielles et des exploitations agricoles intensives qui en relâchent de grandes quantités dans le milieu naturel, Cet azote arrive à la mer essentiellement sous forme de nitrates qui contribuent à l'eutrophisation générale du littoral .

Une cause première, qui fait consensus, est l'augmentation croissante des apports terrigènes en nitrates. Il est mesuré dans tous les fleuves littoraux et il est en Bretagne tout particulièrement important (Le taux de nitrate a chuté de 20% en 10 ans (de 1998 à 2008), mais il reste plus de deux fois trop élevé, environ 25 mg/L en moyenne alors qu'il faudrait retomber sous le seuil de 10 mg/L pour éviter ces pullulations.

D'autres causes pourraient agir en synergie avec celle-ci, dont par exemple ;

• la surpêche (de poissons, crabes, crevettes...) qui aurait déjà pu induire un déséquilibre (entretenu) des réseaux trophiques marins du littoral français, au détriment d'espèces herbivores qui limitaient les populations d'ulves et de nématothalles.
• Des polluants émergents ou le dépassement de certains seuils de pollution ou l'association synergique de divers polluants pourraient avoir les mêmes conséquences. C'est une hypothèse qui reste à démontrer, mais des perturbateurs endocriniens sont par exemple à l'origine de perturbations écologiques significatives et observées partout dans le monde.
• Des sources « marines » de nitrates peuvent localement exister et contribuer au phénomène. Les élevages piscicoles en mer en sont, mais ils sont rares en France. Le chalutage ou certains dragages en remettant en suspension les sédiments souvent riches en phosphore et parfois ammoniaque pourrait aggraver la situation. Des fuites de nitrates pourraient se produire à partir de dépôts de munitions immergées, par exemple (quand des obus ont été immergées avec leurs douilles remplies de nitrates ; 140 dépôts de ce type existent entre la Belgique et le Golfe de Gascogne et jusque dans le bassin d'Arcachon où des marées vertes sont aussi observées depuis les années 1980. La corrosion des métaux dont sont constitués les douilles (beaucoup plus fines que les obus) pourraient éventuellement expliquer de premières fuites dès la fin des années 1970 pour les dépôts datent de l'après-Première Guerre mondiale). Les nitrates des douilles sont mélangés à une cire qui fait qu'ils ne sont que lentement solubles dans l'eau. Cette hypothèse causale est également à confirmer, car les cartes existantes sont imprécises et ne mentionnent ni la quantité de munitions immergées, ni si des douilles ou charges de nitrates l'ont été sur ces sites.
• Le réchauffement des mers lié au changement climatique qui semble en cours pourrait favoriser des poussées de croissance d'ulves.
• Une augmentation de l'érosion des sols est liée aux pratiques agricoles (plus de labour, moins d'herbage et fort recul du bocages bretons et normands) pourraient exacerber le phénomène en entretenant des apports massifs de matière organique et de nutriments à des époques ou ils ne se produisaient autrefois pas.
• De même pour la forte augmentation de l'imperméabilisation des sols induits par l'urbanisation et la périurbanisation, qui a induit un changement de nature et de débit des eaux de ruissellement. Ce phénomène a été très important sur le littoral français et selon l'Ifen il se poursuit.
• Des changements subtils sont observés en Manche/Mer du Nord depuis les années 1960 parmi les populations de planctons (recul des planctons typiques des eaux froides au profit d'espèce typique d'eaux plus chaudes). Les biologistes attribuent ce phénomène au réchauffement, mais il pourrait aussi accompagner ou annoncer les premiers impacts de l'acidification des océans. Si certaines espèces de plancton absorbent moins de CO₂ et de nitrates, ce pourrait être au profit d'algues vertes telles que les ulves, mais ici encore, l'hypothèse reste à confirmer.

Elles sont de plusieurs natures ; socioéconomiques (image, impact sur le tourisme), aménitaires (mauvaise odeur, paysage dégradé), sanitaires (intoxications via l'alimentation , plus rarement via l'air) et écologiques (dégradation des écosystèmes, effets écotoxicologiques...). Les conséquences peuvent être directes ou indirectes, la mort saisonnière des algues crée une pollution qui a des effets en retour, y compris en amont à cause du fait que les espèces migratrices régressent et remontent moins, ou ne remontent plus les rivières. La biodiversité est très appauvrie par l'eutrophisation voire la dystrophisation (zones mortes) des habitats.

Aspects socioéconomiques

Les nuisances sont d'abord visuelles et olfactives. Les touristes fuient les plages touchées par la marée verte qui sont en outre une source de coût direct (nettoyage) pour les communes affectées.

• les odeurs dégagées par temps chaud par les accumulations d'algues en putréfaction, avec un impact négatif sur le tourisme et la valeur des biens immobiliers des littoraux concernés ;
• le ramassage des algues entraîne un prélèvement significatif de sable ;
• le ramassage, le transport et l'élimination par les pouvoirs publics de ces algues est très coûteux ; les algues doivent être éliminées sans créer d'autres problèmes de pollution, et l'agriculture ne peut actuellement les intégrer directement et de façon significative sans polluer les nappes phréatiques.
• Le plan national sera également coûteux ; établi fin 2009 et présenté le 5 février 2010 à Rennes par Bruno Le Maire et Chantal Jouanno, il prévoit 134 millions d'euros sur 5 ans.

Le développement des algues vertes est la « réponse » naturelle des écosystèmes littoraux face à un excès d’apport de nutriment. Les pullulation d'ulves ont un impact négatif sur l'écosystème des laisses de mer, mais limite l’eutrophisation de l’espace intertidal, malgré les apports terrigènes chroniques.

Par exemple en baie de Saint-Brieuc, on est dans une situation de baie oligotrophe de type océanique, avec une faible productivité et présentant une grande inertie d’évolution à moyen et long terme. La productivité de l’estran est comparable en baie de Saint-Brieuc touchée par les marées vertes, à celle de la baie du Mont Saint-Michel où le phénomène est absent. Néanmoins l’accumulation des algues dans les secteurs d’échouages peut avoir des conséquences écologiques complexes, et encore difficiles à appréhender.

• des phénomènes graves d'écotoxicité, voire de zone marine morte peuvent apparaître localement et pourraient se développer.

• Impacts sur le schorre : Les ulves recouvrent partiellement les prés-salés dès le printemps, essentiellement sur le front de progression. Les algues constitueraient une pellicule suffisamment épaisse pour empêcher la lumière de pénétrer et donc limiter l'activité photosynthétique de la végétation en pleine période de croissance. Les algues limiteraient donc l’extension des prés-salés. De plus, les algues sont dégradées par des bactéries aérobies entraînant une consommation en oxygène importante et la production de composés sulfurés (hydrogène sulfuré en particulier) entraînant une diminution de la biodiversité du marais maritime. Il ne peut donc plus jouer son rôle épurateur, favorisant ainsi l'arrivée d’autres polluants au milieu marin.

• Impacts sur la macrofaune benthique ; Avant le stade de zone morte, l'impact d’une surdensité ou d'une couverture d’algues vertes sur la composition du benthos n’est pas très clairement compris . Globalement la composition et la richesse du benthos ne semblent pas toujours modifiés . Certaines études ont mis en évidence une augmentation de l’abondance des gastéropodes et des amphipodes herbivores. On observe également une augmentation de la densité du benthos prédateurs que certains auteurs relient à l’augmentation de la faune détritivore. Le groupe des annélides polychètes a une réponse plus complexe face au développement des algues vertes . Mais des auteurs suggèrent que la décomposition de quantités très importantes d’algues affecte certaines espèces de bivalves (comme Macoma balthica) et plus particulièrement leur recrutement c’est-à-dire l’installation des larves planctoniques dans le sédiment . Néanmoins Hull en 1987 a montré que quand les volumes d’algues vertes sont peu importants, les phénomènes de recrutement peuvent être favorisés grâce à la réduction des vitesses des courants provoquées par les rideaux d’algues en suspension. Les ulves, si elles sont en concentration importante dans l’eau, en faisant écran à la pénétration de la lumière et en fixant les sels nutritifs, réduisent le développement du phytoplancton qui constitue la nourriture des invertébrés filtreurs suspensivores, consommateurs primaires dans la chaîne alimentaire .

• Impacts sur l’avifaune ; Lors des périodes de marée verte, les ulves couvrent des zones exploitées par les oiseaux en quête de nourriture. Ainsi, les passereaux peuvent plus difficilement accéder aux insectes habituellement présents dans le marais maritime et les limicoles aux coquillages fouisseurs et aux vers enfouis dans le sable. La prolifération des algues vertes peut donc représenter un facteur de diminution de l’accessibilité aux ressources alimentaires pour une partie des oiseaux, bien que cela reste non-démontré (Hull, 1984). Par contre, c'est un facteur pouvant favoriser l’hivernage de certains oiseaux d’eau en zone littorale (Le Mao et al., 2006), par exemple pour les bernaches cravant qui trouvent dans les algues vertes une source abondante de nourriture (Ponsero et al.,2009) .

• Asphyxie locale du milieu : Une forte biomasse algale immergée a pour conséquence de faire varier considérablement la teneur en oxygène dissout entre le jour et la nuit, pouvant nuire la nuit à la faune aquatique. Plus localement en haut estran, l’accumulation et la dégradation de volumes très important d’algues peuvent entraîner une anoxie dans la colonne d’eau et induire une mortalité importante de la faune A long terme, les assemblages benthiques pourraient être dominés par des espèces opportunistes et s’accompagner d’une diminution de la biomasse et de la richesse spécifique

• L'hydrogène sulfuré issu de la putréfaction de grandes quantité d'algues est toxique, même à faible dose pour la plupart des espèces, y compris l'Homme.

• La mortalité d'organismes étouffés sous les algues ou tués par l'hydrogène sulfuré peut elle-même être une source de botulisme.

• Des morts d'animaux sont possibles et suspectées : dans un cas, sur la plage de la Grandville à Hillion, en baie de Saint-Brieuc le 12 juillet 2008, deux chiens de 13 et 25 kg sont morts brutalement dans les algues mais, faute d'autopsie et d'analyses pratiquées à temps, sans que l'on puisse savoir avec certitude si la cause était bien une émanation d'hydrogène sulfuré. Néanmoins le certificat vétérinaire de la clinique de Douvenant (à Langueux) ayant précisé que « Ces deux chiens avaient les muqueuses buccales et oculaires bleues signes d'une mort par asphyxie qui aux dires de leur propriétaire était survenue dans un temps très court, l'examen des cavités buccales et nasales ne montrait pas de présence de vase ou d'algues ayant pu provoquer cette asphyxie. Ces deux chiens sont donc décédés du fait de l'inhalation de ce gaz très odorant. », par précaution, la mairie a rappelé dans un avis à la population (affiché) aux promeneurs qu'il était recommandé « compte tenu du risque d'émanation d'ammoniac (NH₃) et de sulfure d'hydrogène (H₂S) » de ne pas manipuler ces algues. Le 28 juillet 2009, sur un secteur vaseux de l'embouchure du Roscoat en baie de Saint-Michel-en-Grève, après avoir inhalé de l'hydrogène sulfuré, un cheval enlisé dans la vase est mort et son cavalier qui a tenté de l'aider a perdu connaissance et n'a été sauvé qu'in-extremis par des voisins témoins de la scène. Selon le rapport commandée à l'INERIS le 11 aout par le Ministère en charge de l'écologie, les taux d'hydrogène sulfuré variaient fortement selon les lieux, mais atteignaient localement 1.000 ppmv, taux très élevé justifiant des précautions pour le public et plus encore pour le personnel en charge du ramassage. L'INERIS signale que (près d'un mois après l'accident et alors que les plages proches avaient été nettoyées), sur le lieu de l'accident, le 13 aout 2009 après-midi, à marée basse, les teneurs en H2S émis par la vase noirâtre (après nettoyage des algues) était de 1000 ppmv d'H2S et 200 ppmv d'ammoniac, soit plus de 10 fois plus important que celui mesuré en manipulant les algues fraiches rencontrées dans différents secteurs de la baie (5 à 10 ppmv et 20 ppmv d'ammoniac). Cette zone trop vaseuse n'est pas approchée par les engins de ramassage des algues. Il n'y a pas eu de mesures sur les zones trop "sujettes à l'enlisement". Pour les autres composés soufrés recherchés (méthylmercaptan, diméthylsulfure, diméthylsulfoxyde), le rapport précise que par sécurité « l'INERIS s'est limité à des prélèvements sur les zones les moins émissives » p 9/15 du rapport). L'INERIS précise n'avoir ailleurs rencontré que rarement des taux de 1000 ppmv, et plutôt en milieu confiné (milieux industriels, égouts et que l'exposition à de tels taux peut causer la mort en quelques minutes).

• En 2009, où la biomasse d'algue collectée en Baie de Saint-Brieuc a battu les records des années précédentes alors qu'en 2008 12.000 tonnes d'algues vertes avaient déjà été collectées et éliminées ou compostées aux frais des communes littorales, le chauffeur (de 48 ans) d'un camion est subitement mort à Lanvollon (Côtes-d'Armor) le 22 juillet 2009 après avoir déchargé des algues vertes dans l'unité de compostage Smitom de Launay-Lantic. Certaines associations et le directeur de son entreprise estiment qu'il pourrait être mort suite à l'inhalation d'hydrogène sulfuré et non d'un malaise cardiaque comme on l'avait d'abord supposé. Un juge d'instruction a été nommé en mai 2010 par ordonnance pour étudier une plainte déposée le 22 avril 2010 par la famille. Les médias ont rappellé qu'il y a 20 ans un jogger avait déjà été trouvé mort, et qu'il y a 2 ans un jogger avait également perdu connaissance (4 jours de coma avant guérison) .

• Enfin, une étude a montré que les exsudats mucilagineux d'ulve peuvent permettre la survie plus longue en mer de bactéries de milieu dulçaquicole et d'origine terrestre (dont bactéries pathogènes d'origine fécale de type streptocoques ou staphylocoques )

Plusieurs solutions semblent possibles pour résoudre ce problème dont deux semblent incontournables ;

1. changer de modèle de production agricole ;
2. construire des stations d'épuration mieux capables d'épurer le phosphore et les nitrates (par exemple associée à un lagunage tertiaire et à un réseau de collecte des eaux dense et sans fuites, ce qui permettrait de retrouver dans les rivières un taux de nitrates inférieur à 10 mg/L.

En France, où le CEVA est chargé de cartographier les pullulations, les outils de l'Etat sont essentiellement des programmes d'action imposés par la directive n° 91/676/CEE du 12 décembre 1991, visant la protection des eaux contre la pollution par les nitrates à partir de sources agricoles, des mesures agri-environnementales (MAE) et un renforcement des contrôles des exploitations agricoles . En 2010, le gouvernement a publié un Plan d'action concernant 23 bassins versants associés aux huit baies les plus touchées par les « marées vertes ». Ce plan porte sur 2010-2014, avec un coût annoncé de 134 millions € ; Ce plan vise à

1. améliorer les connaissances et la gestion des risques,
2. des actions curatives, avec réduction des flux d'azote perdus vers la mer.
3. la construction de digesteurs pour méthaniser ces algues, d'ici à 2012 (un seul site était disponible en 2009).

Un consortium scientifique a été créé (associant IFREMER, l'INRA, le CEMAGEF, le CNRS et le BRGM), et un appel à projet a été lancé pour aider à réduire les flux d'azote de 30 à 40 % en 5 ans (de 2010 à 2015), avec les bassins se déversant en Baie de Lannion et de Saint-Brieux en première priorité, avant extension à 6 autres baies; 3.500 exploitations agricoles seront concernés, sur 120 000 ha.

En Bretagne, depuis 2006, un programme nommé Prolittoral vise à coordonner les actions de la Région Bretagne à celle des 4 Départements bretons et de l'Agence de l'Eau Loire-Bretagne pour mieux lutter contre les marées vertes dans la région, avec l'aide du Ceva. Il inclut un volet nettoyage (50 000 à 70 000 m nettoyés annuellement pour un coût de près de 500 000 € par an). En aout 2009, le gouvernement s'est engagé à financer le nettoyage des plages, à créer une commission interministérielle ayant 3 mois pour produire un plan de lutte contre la prolifération d'algues vertes et proposer des solutions de collecte, et de protection de la population. Un ramassage en mer sera testé en fin d'hiver 2009. En 2009, le département des Côtes-d'Armor regrettait que l'État fonde encore son approche en Bretagne sur l'échelle cantonale, alors que l'approche par bassin versant s'impose.