Biodiversité des eaux souterraines : une richesse recevant encore trop peu d'attention

Les eaux souterraines ne sont pas seulement la principale ressource d’eau potable de la Suisse : il s’agit aussi d’écosystèmes à la faune très particulière. Or, on ignore quasiment tout de leur état écologique. Pour pouvoir préserver et protéger durablement ces écosystèmes, un suivi biologique s’impose donc.

MARA KNÜSEL, ROMAN ALTHER ET FLORIAN ALTERMATT

La première chose qui vient à l’esprit quand on parle des eaux souterraines n’est pas la biodiversité. Il est difficile d’imaginer que l’espace qui s’étend sous nos pieds n’est pas uniquement constitué d’eau et de roche, mais abrite aussi des communautés complexes d’êtres vivants. Il n’est donc pas surprenant que l’on en sache très peu sur la biodiversité des aquifères. De nouvelles études scientifiques menées en Suisse font cependant apparaître ces milieux sous un jour nouveau : celui d’habitats à la diversité faunistique unique jusqu’à présent trop peu prise en considération.

Les organismes qui peuplent les eaux souterraines vont des microbes indiscernables à l’œil nu aux crustacés d’un à deux centimètres, qui sont spécifiquement adaptés à l’obscurité et à l’âpreté du milieu. Nos travaux de recherche réalisés dans le cadre du projet AmphiWell de l’Eawag et de l’Université de Zurich montrent pour la première fois que le groupe des crustacés amphipodes des eaux souterraines présente une biodiversité élevée, dont beaucoup d’espèces n’avaient encore jamais été décrites jusqu’à présent. Une quarantaine d’espèces d’amphipodes souterrains ont été identifiées (Altermatt et al. 2019, Alther et al. 2020, Knüsel et al. 2024a). Une douzaine d’entre elles sont endémiques et ne s’observent qu’en Suisse ou dans les Alpes centrales et le Jura. Ces amphipodes représentent ainsi près d’un cinquième des espèces endémiques animales et végétales recensées en Suisse (Tschudin et al. 2017). Beaucoup de ces espèces souterraines d’amphipodes ont même survécu aux glaciations, dans les milieux karstiques en particulier, et sont donc un élément précieux du patrimoine naturel de la Suisse.

Des écosystèmes préservés pour une eau de qualité
Les eaux souterraines renferment plus de 40 % de la quantité d’eau douce dont dispose la Suisse, soit le même volume que la totalité des lacs du pays. Environ 80 % de l’eau potable utilisée en Suisse a une origine souterraine. La qualité de cette eau souterraine dépend en grande partie de celle de l’écosystème et de ses communautés biotiques.

À travers la chaîne alimentaire, la matière organique qui atteint les eaux souterraines est tout d’abord dégradée par les microrganismes puis réutilisée par des organismes plus complexes, tels que les amphipodes (Griebler & Avramov 2015). La faune des eaux souterraines est donc impliquée dans le processus naturel d’autoépuration des aquifères et contribue à la bonne qualité de l’eau. Bien que la protection des écosystèmes aquatiques souterrains soit prévue par la loi au nom du principe de précaution, leur faune n’est, en pratique, pas encore prise en compte dans les monitorings nationaux.

Loin des yeux, loin du cœur ?
Les écosystèmes aquatiques de surface font l’objet de plusieurs programmes nationaux de surveillance. Ainsi, le programme NAWA contrôle et enregistre régulièrement la qualité et la diversité biologique des cours d’eau. À côté des paramètres physicochimiques, il se sert alors d’indicateurs biologiques. De même, le contrôle des effets des mesures d’aménagement des cours d’eau, comme les revitalisations, se fonde aussi sur des critères biologiques.

Il en va encore autrement des eaux souterraines. Étant donné que la biodiversité des eaux souterraines n’est évaluée ni dans les programmes, ni dans les suivis cantonaux, on ignore quasiment tout de son état (OFEV 2023). Sans données de référence, il est impossible d’identifier de quelconques modifications ou tendances évolutives. Ces dernières années, nous avons cependant, à travers nos activités de recherche, posé des bases méthodologiques importantes pour le monitoring de la biodiversité dans les eaux souterraines.

Concrètement, le programme d’observation nationale des eaux souterraines NAQUA pourrait être complété d’un module d’évaluation de la biodiversité (Kirschner et al. 2025). Par ailleurs, l’établissement de listes rouges des espèces menacées serait nécessaire pour la mise en œuvre de la protection des eaux sur le plan biologique en milieu souterrain. De telles listes sont déjà bien établies pour d’autres écosystèmes. D’autre part, compte tenu des efforts déployés dans d’autres pays européens, le moment serait bien choisi pour établir des listes rouges pour certains groupes d’organismes des eaux souterraines.

Les méthodes existent
Diverses méthodes d’échantillonnage des écosystèmes aquatiques souterrains ont déjà été testées et validées par notre équipe (Alther et al. 2021, Couton et al. 2023b). L’ADN environnemental (ADNe) se prête ainsi à un monitoring systématique : les échantillons sont filtrés puis analysés par des méthodes de biologie moléculaire qui permettent d’identifier les espèces qui composent les différentes communautés, des micro-organismes jusqu’aux macro-organismes. Le suivi fondé sur l’ADNe peut d’autre part être complété de méthodes
d’échantillonnage classiques, comme les prélèvements au filet filtrant au niveau des captages de sources, qui livrent des données précieuses pour les analyses écologiques et taxonomiques (Couton et al. 2023b).

D’un point de vue scientifique, cette approche a l’avantage de permettre une intégration rapide d’un module de biologie dans les programmes de monitoring existants. Car plus les prélèvements commenceront tôt, plus nous obtiendrons rapidement des données initiales et plus les séries temporelles sur l’évolution de la biodiversité des eaux souterraines seront parlantes.

Les écosystèmes aquatiques souterrains sous tension croissante
Les rejets de substances d’origine anthropique affectent la qualité de l’eau ; en milieu agricole, il s’agit principalement des nitrates et des pesticides avec leurs métabolites. Dans ces régions, le seuil fixé pour les nitrates est dépassé dans près d’une station de mesure sur deux (OFEV 2019). Nos études montrent l’existence d’une relation directe entre l’utilisation u sol et la biodiversité totale des eaux souterraines, qui peut se trouver réduite de 80 % dans les zones d’agriculture intensive (Couton et al. 2023a, Knüsel et al. 2024b). Par ailleurs, la question de l’exploitation thermique du sous-sol gagne en actualité. Des interventions politiques demandent un réexamen critique du droit en vigueur, mais exigent également que cette exploitation ne nuise pas à la biologie des eaux souterraines (par ex. motion 22.3702 : avenir énergétique, exploiter le potentiel de stockage du sous-sol). Il se trouve cependant que les effets écologiques des modifications de température sont encore très mal connus et que l’on ne dispose pas d’inventaires nationaux ou cantonaux des communautés dignes de protection.

Bref : l’utilisation et la protection des eaux souterraines sontde plus en plus souvent au cœur des débats politiques et sociaux. Il est donc plus important que jamais d’améliorer nos connaissances sur l’état et l’évolution des communautés biotiques et de la biodiversité des aquifères. Il est primordial de mettre rapidement en place un suivi biologique des eaux souterraines. Ce serait également souhaitable pour la protection à long terme des ressources en eau potable.

Mara Knüsel et Roman Alther sont collaborateurs scientifiques au sein du groupe de recherche de Florian Altermatt.

Florian Altermatt est professeur d’écologie aquatique à l’Université de Zurich et à l’Eawag.

Contact : florian.altermatt@uzh.ch