Peut-on utiliser des algues marines pour améliorer la qualité de l'eau des bassins d'exposition du Biodôme de Montréal?

Affiche présentée dans le cadre du Colloque de l'ARC, «La relève scientifique et la recherche collégiale : pratiques inspirantes au regard des chercheuses et chercheurs, et enjeux spécifiques à la formation des étudiantes et étudiants», dans le cadre du 84e Congrès de l'Acfas, Université du Québec à Montréal, Montréal, le 10 mai 2016.Dans les bassins d’eau recyclée du Biodôme de Montréal, le contrôle de l’azote et du phosphore dissous est essentiel, car leur accumulation peut dégrader la qualité de l’eau et devenir une source de stress pour les organismes aquatiques. Or, certaines algues marines ont la capacité d’absorber ces polluants tout en produisant de l’oxygène. L’objectif de notre  projet mené à l’École des pêches et de l’aquaculture du Québec était de développer un prototype de filtre biologique à base d’algues cultivées, efficace en termes d’absorption et de séquestration du nitrate et du phosphate dissous. Pour ce faire, les performances de deux espèces d’algues marines du golfe du Saint-Laurent, Palmaria palmata et Ulva lactuca, ont été évaluées dans des conditions similaires à celles des bassins du Biodôme de Montréal, soit deux températures (5 °C et 10 °C) et trois combinaisons de nutriments N-NO3- : P-PO43- (40:6, 50:7,5, 60:9 mg/L). Les résultats indiquent qu’aux densités testées (7 et 3 g AF/L; AF = algues fraîches), au bout de six jours, 10,2 ± 1,5 % du nitrate et 13,83 ± 9,0 % du phosphate présents dans l’eau ont été enlevés par P. palmata tandis que U. lactuca a enlevé 12,7 ± 3,3 % du nitrate et 13,01 ± 9,8 % du phosphate. La vitesse moyenne d’absorption journalière de l’azote par P. palmata était de 0,12 mg N/g AF  vs 0,34 mg N/g AF pour U. lactuca. Si les deux espèces montrent une bonne capacité d’épuration de l’eau, c’est U. lactuca qui absorbe l’azote le plus efficacement

Nature-based coastal restoration: Development of an early-rearing production protocol of sugar kelp (Saccharina latissima Linnaeus) for bottom planting activities in the Gulf of St-Lawrence (Québec, Canada)

Successful bottom planting of indigenous macroalgae Saccharina latissima aimed at coastal restoration purposes require the mass production in controlled conditions of strongly fixed, healthy sporophytes followed by optimal transfer techniques in order to ensure viability and vigor of the young seedlings about to be directly introduced in the coastal environment. Early development of S. latissima submitted to different combinations of substrate type (natural vs artificial brick-shaped substrate), gametophyte spraying method (water-based vs binder-based) and water velocity (0.1 vs 0.2 m s-1) was evaluated during a growth trial that lasted 42 days. Overall, all experimental groups (8 in triplicate) reached the targeted length of 15 mm between 35-42 days post-seeding. No strong indications that the proposed 2×2×2 factorial design generated long lasting effects on growth and development indicators were observed (thallus length, SGR and % coverage). The observation of no persistent difference in the growth response of S. latissima under all experimental conditions, demonstrates that it is well suited for mass production of seedlings. Our results and evidenced-based practices led us to conclude that the use of an artificial substrate in combination with a binder-based gametophyte pulverization and the application of a velocity 0.2 m s-1 during early-growth could be adopted in a standardized protocol. We argue that 1) artificial substrates (uniform shape, stackable and rough surface) will most likely allow better use of a vessel’s open deck space and adherence of the developing holdfast; 2) the use of a binder may slow down the dehydration of the propagules and promote adhesiveness to the substrate during rearing, handling and transfer operations and under varying flow rates or wave actions respectively and 3) highest velocity should promote the selection of propagules with strongest attachment and thus possibly limit post-transfer dislodgement. We suggest further studies should 1) focus on identifying optimal gametophyte concentration at the spraying step, in order to reduce production costs and maximise productivity of seedling operations and 2) include biomass determination (g of tissue per cm2) in combination to the semi-quantitative density evaluation (% coverage) based on image-analysis, in order to improve our global assessment of growth

Évaluation de l'efficacité d'un biofiltre à macroalgues marines pour la réduction des nitrates et phosphates dans les bassins d'exposition du Biodôme de Montréal

Au Biodôme de Montréal, la culture d'algues marines pourrait contribuer à l'amélioration de l'habitat aquatique et permettre à l'institution de combler ses exigences en termes de qualité de l'eau. En effet, les macroalgues peuvent diminuer les concentrations en nitrates et en phosphates générés par la décomposition des déchets métaboliques des animaux captifs puisqu'elles absorbent ses nutriments pour combler leurs besoins de croissance. L'objectif de ce projet est de contribuer au développement d'un biofiltre macroalgal adapté aux conditions d'opération de l'écosystème marin du Biodôme de Montréal. Les performances de bioremédiation de deux espèces d'algues marines indigènes, Palmaria palmata et Ulva lactuca, ont été évaluées sous des conditions expérimentales similaires à celles des bassins d'exposition, soit deux températures (5 et 10°C) et trois concentrations élevées en nitrate et phosphate (2 856:194 vs. 3 570:242 vs. 4 284:291 µM NO₃-:PO₄³⁻). Après six jours de culture, nos résultats démontrent 1) que les différentes concentrations en nutriments et la température n'influencent pas significativement la vitesse d'absorption des nutriments chez les deux espèces; 2) que la croissance de P. palmata n'est pas influencée par les traitements et 3) qu'U. lactuca démontre une croissance maximale à 10°C et à concentration intermédiaire. Le niveau élevé de saturation tissulaire en N, en lien avec les conditions environnementales nutritives du milieu de culture, limiterait l'absorption des nutriments et la croissance des macroalgues. Entre les deux espèces, U. lactuca semble une meilleure candidate que P. palmata dans nos conditions expérimentales, car elle démontre une vitesse d'absorption des nitrates trois fois supérieure (1,76 ± 0,59 vs. 0,65 ± 0,15 mg N MS⁻¹ d⁻¹), une vitesse d'absorption des phosphates deux fois supérieure (0,32 ± 0,21 vs. 0,14 ± 0,11 mg P DW⁻¹ d⁻¹) et un taux de croissance trois fois supérieur à P. palmata (2,12 ± 0,89 vs. 0,64 ± 0,18 % MF d⁻¹). Pour poursuivre le développement d'un biofiltre macroalgal efficace, l'accès à la lumière, le contrôle du pH et la disponibilité en microéléments devraient être optimisé