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"WORKSHOP ON CLIMATE CHANGE AND ADAPTATION IN THE MAGHREB (CCAM)”
November, 26th-27th, 2008 Marrakesh, Morocco
Effet des fluctuations climatiques sur les cours d’eau
méditerranéens et les lacs de barrage au Maroc:
Vulnérabilité, impacts écologique et socioéconomique
LOUDIKI M., AOUANE E., DOUMA M. & K. MOUHRI
Université Cadi Ayyad
Faculté des Sciences Semlalia,
Marrakech, Maroc
Maroc : Pays du Maghreb
le mieux pourvu en eaux continentales
Potentiel : 22 Milliards m3/an
Grande richesse en écosystèmes aquatiques et en ZH :
Naturels (lacs, cours d’eau, sources, merjas et
sebkhas sahariennes…)
Artificiels (lacs de barrages, retenues collinaires…)
Grande diversité écosystémique de ZH
Multiples valeurs et fonctions écologiques ( réservoir de
biodiversité, valeurs ornithologique, piscicole, autoépuration..)
Biodiversité spécifique riche mais très vulnérable
Multiples biens et services socio-économiques « écoservices »
(eau potable, irrigation, ressources biologiques, avantages
récréatifs, éducatifs, environnementaux..)
Grande diversité écosystémique
Azigza Aoua Tigalmamine
Aguelmame Sidi Ali
Plus de 20 Lacs naturels
permanents (MA & HA)
Tislite Isly Ifni
Biodiversité riche à base d’Arthropodes, de Poissons et d’Oiseaux
Grande diversité écosystémique
Cours d’eau de plaine
Plus de 10 Cours d’eau de montagne
réseaux
hydrographiques
nombreux
oueds
(permanents/
temporaires)
Grande diversité écosystémique
Sources, ruisseaux (Permanents/temporaires)
Haute altitude, particularités thermiques, chimiques et biologiques propres
Cortège d’espèces endémiques inféodées aux sources et ruisseaux
biotopes très sollicités par la population riveraine
Grande diversité écosystémique
Merjas, Dayas, Sebkhas, chotts… temporaires
Biodiversité remarquable, bien adaptée, originalité faunistique et
floristique, grande variété de réponses physiologiques et écologiques
Grande diversité écosystémique
Plus de 125 Lacs artificiels
Flore et Faune limitée
Plancton, Poissons & Oiseaux
Mobilisation des eaux de surface
Année 1956 1974 1981 1997 2002 2008
Nombre de
12 23 30 89 100 128
grands barrages
Capacité totale
1 800 5 440 9 275 14 300 15 800 17 000
(Millions de m3)
Évolution Climatique observée ou projetée pour le Maroc
Températures
Les séries d’observations des températures moyennes minimales hivernales
montrent une légère tendance à la hausse
Les années 1995-2006 figurent parmi les années les plus chaudes
Les simulations de la température moyenne annuelle montrent une tendance
à l’ augmentation de l’ordre de 0,7 à 1°C à l’horizon 2020 (4 AR IPCC, 2007)
Réchauffement: Accroissement de l’évaporation et de la
température des eaux
Précipitations
Tendance à la baisse dans plusieurs régions du Maroc en particulier dans les
régions d’altitude (moins de jours d’enneigement, fonte précoce..)
Baisse du cumul des précipitations d’environ 30 % durant 1978-2007
Changements significatifs du modèle saisonnier et de l’intensité des
précipitations pluvieuses et neigeuses (perturbation saisonnalité des pluies)
Averses orageuses, crues et inondations exceptionnelles ,
Sécheresses plus fréquentes, plus longues et plus rigoureuses
Sécheresses, Crues et Inondations
Événements climatiques extrêmes plus fréquents depuis 1980 et
accentuation des contrastes saisonniers :
Saison pluvieuse marquée par des orages brutaux et des Inondations
plus intenses et plus catastrophiques
Accentuation et Extension temporelle et spatiale de la sécheresse
Cinq sécheresses / 11
du 20 ème siècle Quatre sécheresses / 1 décennie
1981 – 84
1986 - 87 2001-2002
1992 - 93 2004-2005
1994 – 95 2006-2007
1998 - 2000 2007-2008
1994/1995 année la plus sèche
Sécheresses plus structurelles
1995/1996 la plus pluvieuse
DMN, 2006
Vulnérabilité aux changements climatiques ?
Maroc pays à forte vulnérabilité aux changements climatiques :
Ressources en eau limitées (750 m3/ha) :
« situation de stress chronique »
Évolution prévisible vers « situation de déficit et de pénurie d’eau »
(moins de 500 m3/ha) à l'horizon 2025
Conditions de durabilité et de pérennisation des ressources en eau et des
écosystèmes aquatiques ?
Quelles stratégies et mesures d'adaptation au niveau national et régional ?
Mesurer et quantifier l’impact des fluctuations climatiques au niveau régional
et local et selon une échelle saisonnière, annuelle et pluriannuelle
Évaluer le degré de vulnérabilité des écosystèmes aquatiques et identifier des
indicateurs de suivi de leurs réponses et évolution
Réaliser une base de données scientifique pour la planification et la mise
en œuvre des mesures d'adaptation face aux changements climatiques
Menaces et contraintes actuelles ?
Forte pression de la demande en eau
Accroissement de la pollution (600 Mm3 EU, T% traitement < 10%)
Aménagements et forte urbanisation des zones humides
Accélération de l’eutrophisation des lacs et retenues de barrages
Accroissement de la Salinisation des eaux
Accroissement de l’Envasement des retenues de barrages
Accroissement de l’Extraction des sables des lits des cours d’eau
Surexploitation des ressources biologiques…
Nouveau facteur : Fluctuations climatiques et les événements extrêmes
Sécheresse - Crues et inondations
Amplification/exacerbation ou Atténuation des contraintes ?
Quels Impacts sur des écosystèmes aquatiques fragilisés,
stressés et vulnérables ?
Devenir des biens et services des écosystèmes aquatiques ?
Problématique et hypothèses de recherche ?
Jusqu’à quelle limite la particularité hydroclimatique de l’année (sèche ou
humide ) peut-elle conditionner la dynamique et l’état des écosystèmes
aquatiques ?
Quels effets peut-elle engendrer sur la structure et le fonctionnement et les
processus écologiques des cours d’eau et des lacs de barrage ?
Comment ces écosystèmes fragiles et leur composantes biotiques sont –ils
capables de s’adapter à des températures des eaux plus chaudes ?
Quels sont les répercussions des événements climatiques extrêmes
(sécheresse - crues - inondations - ) sur la biodiversité, la distribution ,
l’écologie et l’adaptation des espèces ?
Existe-t-il une relation entre ces événements climatiques et la fréquence, la
nature et l‘intensité des efflorescences algales toxiques dans les retenues
de barrages et les cours d’eau ?
Quels sont les implications écologiques, socio-économiques et les risques
sanitaires potentiels sur la qualité des eaux, la santé de l’écosystème et de
la population riveraine ?
Dans quelle mesure les moyens de lutte contre la pollution, l’eutrophisation
et l’envasement resteront –ils efficaces ?
Impacts observés ou prévisibles sur les cours d’eau
Au niveau physique et chimique (abiotiques)
Débits souvent déficitaires (>50%) et dérèglement du cycle hydrologique
annuel marqué par de fortes variations saisonnières
Régime hydrologique très contrasté:
- Saison des hautes eaux plus courte avec des crues plus fortes en volume
- Saison d’étiage plus sévère et plus longue
Effet fortement déstructurant des crues sur les habitats et sur les peuplements
Assèchement fréquent de tronçons de cours d’eau en été et évolution vers un
régime temporaire même pour des cours d’eau d’ altitude (cas de « oued N’fis »)
Fragmentation, Transformation et Perte d’habitas, érosion de la biodiversité
aquatique, dégradation du statut écologique
Minéralisation, salinisation des eaux, confinement et concentration des
polluants, dégradation de la qualité des eaux
Restriction des usages directs eau et coûts supplémentaires traitement
Impact sur les cours d’eau et leurs
peuplements
Au niveau biotique
Peuplements aquatiques plus stressés (stress hydrique, thermique…)
Changements adaptatifs de la biologie, de la dynamique ( polyvoltinisme..) et
de la distribution des espèces, de la composition et de la richesse taxonomique
Appauvrissement de la faune et de la flore aquatique suite à la restriction de
l’habitat ou l’élimination de certains taxons sténoèces (sténothermes..) à spectre
écologique étroit
Expansion géographique et écologique des espèces euryèces(eurythermes…)
thermophiles et d’espèces cosmopolites ou exotiques (tropicales..), extension
de l’aire de répartition des espèces méridionales
Migration en altitude des espèces sténothermes d’eau froide et cantonnement
au niveau de la zone écologique limitée aux sources et aux ruisseaux de haute
montagne (habitats refuges)
Banalisation des peuplements, augmentation des densités et réduction de la
diversité spécifique
Impact serait plus prévisible au niveau des cours d’eau de montagne où
l’augmentation des maximums thermiques estivaux peut gagner encore
quelques degrés…en plaine les températures des cours d’eau dépassent
souvent les 30°C…plus grande capacité d’intégration des variations
Impact sur les lacs de barrages
Au niveau quantitatif
Évolution des apports
totaux au niveau de
l’ensemble des
barrages
Évolution du Taux de
remplissage dans
l’ensemble des lacs de
barrages
Réduction des apports en eau de 35% en moyenne durant 1970-2000
DGH, 2002
Au niveau quantitatif
Humide Humide
Sèche
Sèche
Fluctuations des apports en eau durant une période de transition
année sèche (1995) - année humide (1996) lac El Kansera
Conséquence : fluctuations importantes du niveau (marnage) et du temps de
rétention des eaux
Projection: Tendance globale à la baisse des apports estimée entre 10 et 15 %
d’ici 2020
Confinement des eaux, sous-utilisation des capacités de stockage
Au niveau qualitatif :
Effet sur la température
Lalla Takerkoust
1994 1995 1996
El Kansera
1995 1996
Oued Mellah
1997 1998 1999
Grande stabilité thermique eaux ( 25 °C) pendant les années sèches
Effet sur la turbidité et la transparence
1994 1995 1996
J Jt At S O N D Ja F M A M J Jt A t S O N D Ja F M A M J Jt At S O N
0
1
Profondeur (m)
2
3
Lalla Takerkoust 4
5
6 Zone euphotique (m)
Dis que de Secchi (m)
7
1995 1996
A M J Jt At S O N D Ja F M A M J Jt At
0
1
2
Profondeur (m)
3
El Kansera 4
5
6
7
8 Zone euphotique (m)
Dis que de Secchi (m)
9
J F M A M J
1997 S
Jt A O N D J F M A M
1998 S
J Jt A O N D J F M A M
1999 S
J Jt A O N D
0
0,5
Profondeur (m)
Oued Mellah
1
1,5
2
Zone euphotique (m)
Dis que de Secchi (m)
2,5
Eaux plus turbides et faiblement transparentes en période crues & sèche
Effet sur les apports en matières particulaires par les crues
Exemple : Lac de barrage Bin Elouidane
300
-1 3 -1 20
ME.S. (g.l ) débit (m .s )
15
200
10
100
5
0 0
9 12 15 19 22 1 5 7 10 13 16 19 22 1 5 8
heure
Crue orageuse d’été du
24-26/08/1995
Forte érosion des BV, accroissement charge solide , taux envasement,
modifications cycles biogéochimiques et Perte de capacité de stockage
( 75 M m3/an) Cherifi & Loudiki, 1999
Effet sur les apports en matières particulaires par les crues
Exemple : Lac de barrage Bin Elouidane
20 100
M.E.S. (g.l-1) débit (m .s )
3 -1
10 50
0 0
17 2 1120 5 1423 8 17 2 1120 5 1423 8 17 2 1120
heure
Crue hivernale du
9-16/01/1996
Crues des averses orageuses été, automne apportent plus de charges solides
que les crues hivernales Cherifi & Loudiki, 1999
Effet sur l’oxygène dissous
Lalla Takerkoust
anoxie
1995 1996
El Kansera
anoxie anoxie
1995 1996
Anoxies plus fréquentes , plus accentuées surtout au fond en période
estivale des années sèches
Changements des cycles biogéochimiques à l’interface eau-sédiments
Relargage de nutriments, d’oxydes de Fe, Mn, de gaz (H2S, CH4..)
Effet sur la minéralisation et la salinisation
El Kansera
1995 1996
Conductivité (ms/cm)
Oued Mellah
Salinité (‰)
1998 1999
1997
Effet sur l’apport en Nitrates
2000
1600
NO3 (µg/l)
Humide surface
fond
Lalla 1200
Takerkoust
800
Sèche
400
0
J Jt At S O N D Ja F M A M J Jt At S O N D Ja F M A M J Jt At S O N
1994 1995 1996
25000 -1 Surface
N-NO 3 (µg l )
Fond
20000
15000
El Kansera 10000
5000
0
A M J Jt At S O N D Ja F M A M J Jt At
1995 1996
Apports importants en azote nitrique en période humide (lessivage des terres)
Effet sur l’apport en Orthophosphates
40 Orthophosphates (µg/L)
30
Lalla
Takerkoust 20
10
0
J Jt At S O N D Ja F M A M J Jt At S O N D Ja F M A M J Jt At S O N
1994 1995 1996
El Kansera
1995 1996
Apports en Orthophosphates ont une double origine: exogène par les crues
et endogène par recyclage biotique et relargage des sédiments
Effet sur le rapport N/P
Lalla
Takerkoust
1994 1995 1996
El Kansera
1995 1996
Rapport N/P très faible en période sèche favorisant la prolifération des
Cyanobactéries au dépens d’autres groupes de microalgues planctoniques
Prolifération plus marquée et plus intense des « Blooms » à cyanobactéries
potentiellement toxiques pendant les années plus sèches
Effet sur la dynamique du phytoplancton
Effet sur la structure et la composition du phytoplancton
105 Cell/L
Bloom
Lalla
Takerkoust
Sbiyyaa et Loudiki, 2000
1994 1995 1996
Effet sur la dynamique du phytoplancton
Lac de barrage El Kansera
Bloom
1995 1996
Fquih-Berrada, 1999
Effet sur la dynamique du phytoplancton
Lac de barrage Oued Mellah
Cyanophycées
300 Biomasse (mgPF l -1) Chrysophycées
Euchlorophycées Bloom
250 Bacillariophycées
Euglénophycées
Zygophycées
200
150
100
50
0
J F M Av M J Jt At S O N D J F M Av M J Jt At S O N D J F M Av M J Jt At S O N D
1997
1997 1998
1998 1999
1999
Microcystis ichthyoblabe Oscillatoria chlorina Anabaena aphanizomenoides
Sabour et Loudiki, 2002
Implications écologiques et sanitaires des
Blooms toxiques
Lalla Takerkoust Microcystis aeruginosa
Bloom à Microcystis Microcystis ichthyoblabe
Oued Mellah aspect sur le terrain au Microscope optique
Loudiki et al., 2002
Toxicité des blooms à Microcystis dans le Lac
de barrage Lalla Takerkoust
Dates LD50 Teneurs en Microcystines
(mg/kg) totales (ELISA)
Test souris, i.p. µg/g poids sec %C.V
14-10-1994 <5 710 4.4
22-08-1995 <5 8800 8.3
11-10-1995 -- 1100 4.6
11-07-1996 20 2900 8.3
22-08-1996 -- 1000 0.2
02-10-1996 -- 3100 11
13-07-1997 73 1500 04
20-08-1997 -- 2400 4.6
18-09-1998 83 664 1.1
20-10-1999 34 496 6.7
26-09-2000 -- 1500 -
DL50<5 mg/kg : Toxicité très élevée pendant la période sèche 1995,
confirmée par les teneurs élevées en Microcystines (Hépatotoxines)
Marées jaunes (Blooms) à Haptophycées
Lac de barrage Oued Mellah
50
Prymnesium parvum
40
Biomasse (mgPF l )
-1
30
20
10
0
J F M Av M J Jt At S O N D J F M Av M J Jt At S O N D J F M Av M J Jt At S O N D
1997 1998 1999
Prymnesium parvum 1997 1998 1999
Sabour et Loudiki, 2002
Couleur de l’eau en période
de marrée jaune
à Prymnesium
(Novembre 1998).
Cinétique de croissance à Prymnesium
mortalité mortalité
180 des poissons des poissons
106 Cellules l-1
160
140
120
100
80
60
40
20
0
s s o o o o n n n n n d d d d j f m j j j a a a a s s s s s o o o o n d
1998 1999
Sabour, Loudiki et al., 2002
Implications écologiques des marées jaunes
A B
Mortalités de poissons au lac Oued Mellah durant les
périodes de blooms à Prymnesium parvum.
(A) novembre 1998, (B) septembre 1999.
Sabour, Loudiki et al., 2000
Toxicité des marées jaunes
Production d’exotoxines Ichtyotoxiques
Structures chimiques des prymnesines 1 et
2 produites par Prymnesium parvum.
Igarashi et al. 1998, 1999
Conclusions
Le Maroc est un pays à stress hydrique avec une très forte
vulnérabilité vis à vis des fluctuations climatiques
Grande vulnérabilité environnementale des écosystèmes aquatiques
surtout en période de sécheresse prolongée ou de fortes crues
Effets plus prévisibles sur les cours d’eau de montagne et les lacs peu
profonds eutrophes (plus des 2/3 des lacs de barrages du Maroc) :
Réduction des apports liquides ( gestion au niveau limite
d’exploitation)
Réduction de la transparence des eaux et de la zone euphotique
tendance à la minéralisation et à la salinisation des eaux
Accroissement sensible du niveau trophique
Installation de conditions favorables aux efflorescences algales
notamment les cyanobactéries toxiques (stabilité physique, absence
de mélange, conditions d’éclairement et de température, faible
profondeur, échanges entre les sites de minéralisation (sédiments)
et des sites de production primaire euphotique…)
Implications écologiques pour l’écosystème et risques sanitaires pour
Impact probablement moins important pour les cours d’eau de plaine
et les lacs profonds (grande capacité d’intégration des variabilités
interannuelles des facteurs environnementaux)
Conditions de pérrennesition des ressources en eau disponibles :
Amélioration des conditions de stockage des eaux (réservoirs
plus profonds, optimisation des pratiques culturales, dépollution
reboisement, périmètres de protection, aménagement des
bassins versants…)
Intégration des risques écologiques et sanitaires liées aux CC
(crues, inondations, sécheresse) et mise en place d’un plan de
gestion proactive de ces phénomènes
Développement d’outils adaptés de prévisions de la réponse
de écosystèmes aquatiques vis-à-vis des variabilités
climatiques (indicateurs de suivi, modèles mathématiques…)
Intégration des coûts de dégradation dans la stratégie
nationale d’adaptation aux CC et mise en œuvre d’actions de
protection et de sauvegarde des écosystèmes aquatiques
e
M rci
Laboratoires où les travaux ont été réalisés
L a bora toire de B iolog ie et B iotechnolog ie des Microrg a nis mes
Faculté des Sciences Semlalia, Marrakech
L abora toire d’E cotoxicolog ie
Faculté des Sciences de Porto, Portugal
L abora toire S a nté P ublique – E nvironnement
Faculté de Pharmacie de Chatenay-Malabry, Paris, France
L abora toire d’E colog ie
Faculté des Sciences Ben M’sik, Casablanca
L a boratoire d’Hydrobiolog ie
Faculté des Sciences Ain chock, Casablanca
L a boratoire d’Hydrobiolog ie
Faculté des Sciences, Meknès
Grande diversité spécifique d’eau douce
Faune aquatique : 1575 espèces représentés essentiellement par des insectes,
des crustacés et des poissons
Taux d’endémisme estimé à plus de 8,5 %
Flore aquatique : plus de 300 espèces
Microorganismes aquatiques : plus de 2000 espèces
Voies d’exposition possibles aux cyanotoxines
Eau potable Eau d’hémodialyse
Bioaccumulation
Activités récréatives Voies d’exposition dans les poissons
aux cyanotoxines et les fruits de mer
Suppléments diététiques Contamination
à base de produits maraîchers
de cyanobactéries
Mise en place de « contrat rivière » dans le cadre de la gestion
intégrée à l’échelle du bassin versant
La croissance démographique et / ou l’afflux des visiteurs dans
certaines régions de montagne (ex : vallée de l’Ourika, village de
l’Oukaimeden en saison de ski ) entraîne une forte pression sur les
milieux aquatiques dont la capacité de “survivre” en tant que système
indépendant et autorégulé devienne très limitée.
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