Oxygène dissous

L’oxygène dissous est le dioxygène moléculaire présent en solution dans l’eau. Il est disponible pour la respiration aérobie des poissons et des autres organismes aquatiques. Sa concentration et son pourcentage de saturation décrivent deux aspects complémentaires de l’oxygénation : la quantité présente et son écart par rapport à l’équilibre avec l’atmosphère dans les conditions mesurées.

Concentration et saturation

La concentration est généralement exprimée en milligrammes par litre (mg/L). L’emploi de « ppm » est courant, mais l’équivalence numérique avec mg/L n’est qu’une approximation liée à la masse volumique de l’eau. Le pourcentage de saturation compare la concentration mesurée à la concentration d’équilibre calculée pour la température, la salinité et la pression atmosphérique locales :

Saturation (%) = 100 × concentration mesurée / concentration d’équilibre

À pression égale, la solubilité de l’oxygène diminue lorsque la température ou la salinité augmente. Une baisse de pression barométrique, notamment en altitude, réduit également la concentration d’équilibre. Une eau peut être sous-saturée ou sursaturée lorsque les échanges avec l’atmosphère, la photosynthèse, la respiration, le brassage ou un apport de gaz déplacent temporairement cet équilibre.

Importance biologique

Les poissons prélèvent l’oxygène de l’eau principalement au niveau des branchies. Une diminution de sa disponibilité peut limiter le métabolisme aérobie, modifier la ventilation, l’activité ou l’utilisation de l’habitat, puis conduire à l’hypoxie. Il n’existe toutefois pas de seuil universel de gêne ou de mortalité : la tolérance varie fortement selon l’espèce, le stade de développement, l’acclimatation, la température, l’activité et la durée d’exposition.

Une valeur isolée doit donc être interprétée avec les conditions de mesure et les exigences biologiques du taxon concerné. La respiration en surface, l’agitation ou la perte d’équilibre sont des signes possibles d’un défaut d’oxygénation, mais ils ne sont ni constants ni spécifiques et ne remplacent pas une mesure.

Mesure et interprétation

Un oxymètre utilise le plus souvent un capteur optique ou électrochimique. Le résultat dépend de l’étalonnage, de la compensation en température et, pour le calcul de saturation, des corrections de pression et de salinité. Une mesure représentative évite les bulles au contact du capteur et tient compte des gradients liés à la profondeur, au courant, à la lumière et au cycle journalier.

Le pourcentage de saturation ne suffit pas à évaluer seul la quantité d’oxygène disponible : à saturation identique, la concentration en mg/L est plus faible dans une eau chaude que dans une eau froide. Inversement, une concentration doit être accompagnée de la température et du contexte hydrologique pour permettre une comparaison robuste.

Références

• Benson, B. B. et Krause, D. (1984). « The concentration and isotopic fractionation of oxygen dissolved in freshwater and seawater in equilibrium with the atmosphere ». Limnology and Oceanography, 29(3), 620–632. 10.4319/lo.1984.29.3.0620
• U.S. Geological Survey (2020). Chapter A6.2. Dissolved oxygen. Techniques and Methods 9-A6.2. 10.3133/tm9A6.2
• Zhang, Y. et Farrell, A. P. (2022). « Testing the hypoxia tolerance and hypoxic performance of fishes: A two-tier screening approach ». Frontiers in Marine Science, 9, 939239. 10.3389/fmars.2022.939239