Nature’s Funnel: Watersheds
L’entonnoir de la nature : Bassins hydrographiques
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Origin Story: Where Do Snow Melts and Rainfalls Drain?
It has been raining heavily on a gloomy Saturday afternoon. Have you ever wondered: where does all the rainwater go? Maybe you thought of a huge funnel that could drain all the water into one spot. This is what a watershed is. A watershed is a region or area of land that drains water through rivers and streams into a body of water such as a lake or the ocean. Aside from rainfall, snow melting in the spring also drains into a watershed.
Protecting the animals and plants that live in the watersheds is important. This is what watershed management is all about. It includes processes that protect the land, forest and water resources that are being used - for example, reducing the pesticides and fertilizers that can run off into nearby bodies of water.
How Does Climate Change Affect Lake Winnipeg?
For many years now, climate change has been impacting watersheds all over the world. Canada’s Lake Winnipeg watershed is a good illustration of this. Located in central Manitoba, Lake Winnipeg is the largest lake in Manitoba, and the second largest watershed in Canada with an area of almost one million square kilometres, or forty times the size of the lake itself! Can you imagine how many species of plants, animals, insects and birds live here?!
But did you know that Lake Winnipeg is considered the ‘most threatened lake’ of the world’s great lakes? This is mainly because of something called eutrophication. Eutrophication is the process in which a water body, like lakes and rivers, gets overloaded with nutrients, such as phosphorus and nitrogen. This leads to overproduction of algae and plankton, which consume oxygen from the water. Eutrophication in Lake Winnipeg is a critical environmental problem, as it leads to poor water quality and it negatively impacts the amount of oxygen available for aquatic species to survive. Eutrophic waters are susceptible to becoming a “dead zone”, as it eventually becomes incapable of supporting life.
So, how does climate change contribute to this problem?
First, let’s talk about where the extra nutrients come from. Humans are the common link, both through industrial and residential sewage run-off from cities and towns, and agricultural run-offs of pesticides and fertilizers. Run-offs happen when nutrients or chemicals from those sources get channeled naturally or artificially into the water system. This is the main problem of the excess nitrogen and phosphate that ends up in the lake, feeds into algae, and results in excessive growth called algal blooms. The image below shows how residential development threatens the ecological integrity of coastal wetlands on Lake Winnipeg.
This is where climate change comes in. Changes in climate affect precipitation patterns and river flows, which then influence the nutrients in a watershed, just like in Lake Winnipeg. As the temperature continues to rise, the ability of the lake to hold dissolved oxygen decreases. In addition, the more intense storms and the more ice melting we experience, the more flooding there will be. Floods wash off agriculture and livestock pesticides and fertilizers or overload sewage systems. The excess ends up in lakes, causing algal blooms. As the population of algae continues to increase, there is less and less oxygen available for other animals and plants to live, and this could result in the lake becoming a dead zone.
Balance is key. Having too many nutrients is detrimental to the health of Lake Winnipeg. In 2007, the Province of Manitoba and the Government of Canada launched the Lake Winnipeg Basin Initiative program that aims to address the challenges affecting the health of Lake Winnipeg. Since then, multiple projects have been funded to help resolve the issues. For example, programs such as the Indigenous Engagement in the Lake Winnipeg Basin to Build Watershed Resilience, and Restoring Wetlands with Indigenous Communities and Landowners within Lake Winnipeg Basin are projects that focus on supporting collaborative efforts between Indigenous communities and watershed organizations to restore watersheds and expand on previous research about Manitoba’s Great Lakes.
Try This at Home: Hands-On, Minds-On!
Doing a hands-on, minds-on experiment is helpful when understanding science concepts. Try creating your own watershed model at home!
You will need:
- two pieces of printer paper
- one blue washable marker
- one brown or red washable marker
- spray bottle with water (alternative: a cup of water)
- tape
Steps:
1. Crumple one sheet of paper into a ball.
2. Gently unfold your crumpled ball on top of the other sheet without unfolding all the wrinkles. Tape the corners of your crumpled paper to the other paper. Note: you want to unfold your paper where it has high points and ridge lines - like a valley or a mountain.
3. Using the blue marker, start tracing the lines where your water would flow, starting uphill, and then circling your marker at the bottom, creating a lake.
4. Using your other marker, trace the ridge lines on your paper.
5. Spray or sprinkle water into the paper and see how the water flows! Did the water flow the way you expected it? What happened to the ridge lines?
What you just observed is similar to how rainfalls and melted snow end up in drainage or watersheds such as lakes, rivers, or streams!
Climate Action: Conserve and Save!
Everything that we do affects the bigger environment around us. Being mindful of how we use the resources available to us today, will help create a more sustainable future.
Conservation is one way that we can help! Remember, your actions do not have to be big. Check out the list below on how you can help conserve the resources we have and help save the watersheds.
1. Turn off the faucet when not in use.
2. Take shorter showers.
3. Increase your awareness of watershed protection.
4. Grow plants that do not require a lot of water, fertilizer, and pesticides.
5. Use homegrown compost as fertilizer in your garden.
6. Use phosphate-free detergents.
7. Do not drain oil into the storm drain or streets.
8. Drive less - walk and bike more. Car exhaust and fluid leaks also contribute to water pollutants.
Meet Our Local Science Hero:
Meet Dr. Pascal Badiou, a research scientist with Ducks Unlimited Canada's Institute for Wetland and Waterfowl Research. His research focuses on the ecology of wetlands and large shallow lakes.
What inspires or motivates you to study wetlands and watersheds?
“I am inspired to study wetlands and specifically small prairie wetlands as they are often overlooked and undervalued due to their small stature but punch well above their weight in terms of the ecosystem services they offer to society.”
Why should youth learn about wetlands and watersheds?
“Wetlands are critical to maintaining healthy watersheds and understanding their role in water quality, water quantity, biodiversity, and carbon sequestration is important to ensuring these services exist into the future and are not lost due to human impacts.”
What is the best part of being a research scientist?
“The best part of being a research scientist is getting to work in nature while developing a better understanding of how ecosystems like wetlands are critical to maintaining a healthy environment.”
Credit
This Science Spotlight was written based on Wrubleski, Dale, Pascal Badiou, and Gordon Goldsborough. “Coastal Wetlands of Manitoba’s Great Lakes (Canada).” The Wetland Book, 2018, 591–604. https://doi.org/10.1007/978-94-007-4001-3_190.
Histoire de la genèse : Où s’écoule l’eau de la fonte des neiges et de la pluie?
Il pleut abondamment en ce samedi après-midi maussade. Vous êtes-vous déjà demandé où va toute l’eau de pluie? Peut-être avez-vous pensé à un énorme entonnoir qui pourrait acheminer toute l’eau vers un seul endroit. C’est exactement ce que font les bassins hydrographiques. Les bassins hydrographiques sont des régions ou des étendues de terre où l’eau s’écoule par des rivières et des ruisseaux jusqu’à un plan d’eau, par exemple un lac ou l’océan. Outre l’eau produite par la pluie, la neige qui fond au printemps s’écoule aussi par les bassins hydrographiques.
Il est important de protéger les animaux et les plantes qui vivent dans les bassins hydrographiques. C’est le but de la gestion de ces derniers. La gestion des bassins hydrographiques prévoit des processus pour protéger les terres, les forêts et les ressources hydriques qui sont utilisées, par exemple, par la réduction des pesticides et des engrais susceptibles de se déverser dans les plans d’eau situés à proximité.
Comment le changement climatique influence-t-il le lac Winnipeg?
Depuis de nombreuses années, le changement climatique entraîne des répercussions sur les bassins hydrographiques du monde entier. Celui du lac Winnipeg, au Canada, en est un bon exemple. Situé au centre du Manitoba, le lac Winnipeg est le premier lac en importance dans la province et le deuxième bassin hydrographique en importance au Canada; il occupe une superficie de près d’un million de kilomètres carrés, soit quarante fois la taille du lac à proprement parler! Pouvez-vous imaginer combien d’espèces de plantes, d’animaux, d’insectes et d’oiseaux y habitent?
Saviez-vous que le lac Winnipeg est considéré comme le « lac le plus menacé » de tous les grands lacs dans le monde? Ce statut est principalement attribuable à un phénomène appelé eutrophisation. L’eutrophisation est le processus par lequel un milieu aquatique, comme un lac ou une rivière, s’enrichit en éléments nutritifs, par exemple en phosphore et en azote. L’excès d’éléments nutritifs entraîne la prolifération d’algues et de plancton, qui consomment l’oxygène contenu dans l’eau. L’eutrophisation du lac Winnipeg est un grave problème environnemental, car elle appauvrit la qualité de l’eau et a un impact négatif sur la quantité d’oxygène à la disposition des espèces aquatiques pour leur survie. Les eaux eutrophiques sont susceptibles de devenir des « zones mortes », car elles finissent par être incapables de soutenir la vie.
Comment le changement climatique contribue-t-il à ce problème?
Tout d’abord, parlons de la source de cet apport supplémentaire en éléments nutritifs. L’être humain est le dénominateur commun, qu’il s’agisse du ruissellement d’eaux usées industrielles et résidentielles provenant des villes et des villages ou encore du ruissellement de pesticides et d’engrais agricoles. Il y a ruissellement lorsque des éléments nutritifs ou des produits chimiques provenant de ces sources sont acheminés naturellement ou artificiellement jusque dans le réseau hydrographique. Voilà le principal problème créé par l’excès d’azote et de phosphate qui se déverse dans le lac, qui nourrit les algues et qui entraîne leur croissance excessive; c’est ce qu’on appelle la prolifération des algues. L’image ci-dessous montre comment les aménagements résidentiels menacent l’intégrité écologique des terres humides riveraines du lac Winnipeg.
des Grands Lacs du Manitoba (Canada)] (The Wetland Book, 2018), 594, fig. 2.
C’est là qu’intervient le changement climatique. Ce dernier modifie le régime des précipitations et le débit des cours d’eau, ce qui influe sur les éléments nutritifs présents dans le bassin hydrographique, comme c’est le cas dans le lac Winnipeg. Plus la température augmente, moins le lac a la capacité de retenir l’oxygène dissous. En outre, plus les tempêtes s’intensifient et plus la fonte glaciaire est importante, plus les inondations se multiplient. Les inondations emportent les pesticides et les engrais utilisés pour l’agriculture et l’élevage du bétail ou elles surchargent les réseaux d’égouts. L’excès d’eau finit dans les lacs, ce qui provoque la prolifération des algues. Au fur et à mesure que la population d’algues augmente, les animaux et autres végétaux souffrent d’un manque d’oxygène; le lac risque alors de se transformer en zone morte.
L’équilibre est essentiel. L’excès d’éléments nutritifs nuit à la santé du lac Winnipeg. En 2007, la province du Manitoba et le gouvernement du Canada ont donné le coup d’envoi à l’Initiative du bassin du lac Winnipeg, qui visait à relever les défis que pose la santé de ce lac. Depuis, de nombreux projets ont été financés pour aider à résoudre les enjeux. Par exemple, le projet de participation des Autochtones dans le bassin du lac Winnipeg pour rehausser la résilience du bassin (Indigenous Engagement in the Lake Winnipeg Basin to Build Watershed Resilience) et le projet de rétablissement des terres humides de concert avec les collectivités autochtones et les propriétaires fonciers du bassin du lac Winnipeg (Restoring Wetlands with Indigenous Communities and Landowners within Lake Winnipeg Basin) visent à soutenir la collaboration entre les collectivités autochtones et les organisations de protection des bassins hydrographiques en vue de rétablir les bassins hydrographiques et approfondir les recherches déjà réalisées sur les Grands Lacs au Manitoba.
Essayez ça chez vous : Exercice pratique de réflexion!
Il est important de réaliser une expérience pratique et réfléchie pour comprendre des concepts scientifiques. Essayez de créer votre propre modèle de bassin hydrographique à la maison!
Matériel nécessaire :
- deux feuilles de papier d’imprimante
- un marqueur bleu lavable
- un marqueur brun ou rouge lavable
- un flacon pulvérisateur rempli d’eau (ou un verre d’eau)
- du ruban adhésif
Étapes :
1. Chiffonnez une feuille de papier pour en faire une boule.
2. Défaites délicatement la boule chiffonnée sur l’autre feuille sans en déplier tous les plis. Fixez les coins de votre papier froissé sur l’autre feuille avec le ruban adhésif. Remarque : il faut déplier la feuille là où il y a des points élevés et des lignes de crête, comme une vallée ou une montagne.
3. À l’aide du marqueur bleu, tracez les lignes où l’eau s’écoulerait, en commençant par la montée, puis formez un cercle au fond; ce sera le lac.
4. À l’aide de l’autre marqueur, tracez les lignes de crête sur la feuille.
5. Vaporisez de l’eau sur la feuille ou aspergez-la d’eau et voyez comment elle s’écoule! L’eau a-t-elle coulé comme vous l’aviez prévu? Qu’est-il arrivé aux lignes de crête?
Ce que vous venez d’observer ressemble à ce qui se passe quand l’eau de pluie et de la fonte des neiges aboutit dans les bassins hydrographiques tels que les lacs, les rivières ou les ruisseaux!
Action pour le climat : Conservation et économie!
Tout ce que nous faisons a un impact sur l’environnement qui nous entoure. En faisant attention à la manière dont nous utilisons les ressources à notre disposition, nous contribuons à créer un avenir plus durable.
La conservation est l’une des façons d’aider à cet égard! N’oubliez pas que vos actions n’ont pas besoin d’être de grande envergure. Consultez la liste ci-dessous pour savoir comment vous pouvez aider à conserver les ressources dont nous disposons et à sauver les bassins hydrographiques.
1. Fermer le robinet quand on ne s’en sert pas.
2. Prendre des douches plus courtes.
3. Se renseigner sur la protection des bassins hydrographiques.
4. Cultiver des plantes qui ne nécessitent pas beaucoup d’eau, d’engrais et de pesticides.
5. Utiliser le compost maison comme engrais dans le jardin.
6. Utiliser des détergents sans phosphate.
7. Ne pas déverser d’huile dans le collecteur d’eaux pluviales ou dans la rue.
8. Utiliser moins la voiture; se déplacer davantage à pied et à vélo. Les gaz d’échappement des voitures et les fuites de liquides contribuent également à la pollution de l’eau.
Rencontrez notre héros scientifique local :
Voici Pascal Badiou, chercheur scientifique à l’Institut de recherche sur les terres humides et la sauvagine de Canards illimités Canada. Ses recherches portent sur l’écologie des milieux humides et des grands lacs peu profonds.
Qu’est-ce qui vous inspire ou vous motive à étudier les terres humides et les bassins hydrographiques?
« L’étude des terres humides, et plus particulièrement des terres humides des prairies de faible superficie, m’inspire, car elles sont souvent négligées et sous-évaluées en raison de leur petite taille, mais elles font plus que leur juste part en fait de services écosystémiques à la société. »
Pourquoi les jeunes devraient-ils se renseigner sur les terres humides et les bassins hydrographiques?
« Les terres humides sont essentielles au maintien de bassins hydrographiques sains et à la compréhension du rôle qu’ils jouent dans la qualité de l’eau, la quantité d’eau, la biodiversité, et le piégeage du carbone [processus de capture et de stockage du carbone] est important pour garantir que ces services existent à l’avenir et ne sont pas perdus en raison des répercussions de l’activité humaine. »
Quel est le meilleur aspect du travail de chercheur?
« Ce que je préfère dans mon travail de chercheur scientifique, c’est de pouvoir travailler dans la nature tout en comprenant mieux la façon dont les écosystèmes comme les terres humides sont essentiels à la préservation d’un environnement sain. »
Contribution
Ce guide « Pleins feux sur la science » a été écrit sur la base des travaux de recherche de Wrubleski, Dale, Pascal Badiou et Gordon Goldsborough.