L’oxygène permet la vie dans l’eau. Précision importante : il n’est pas question de l’oxygène entrant dans la composition de la molécule de l’eau, celui-ci ne pouvant être assimilé par les organismes vivants mais bien de l’oxygène gazeux O2 dissous dans l’eau et présent dans l’air sous la même forme.
L’oxygène est consommé par la faune (poissons, petits invertébrés…), les plantes et les bactéries aérobies. Certes se déroule pour les plantes, en même temps que le processus de transpiration (consommant de l’O2), le processus de photosynthèse qui produit une quantité d’oxygène cinq fois plus importante.
La présence d’une aération permet d’établir rapidement un équilibre entre la teneur en oxygène de l’eau et celle de l’air ambiant (contenant entre 250 et 300 mg/l d’oxygène). La saturation varie en fonction de la pression atmosphérique et de la température. (concentrations différentes en eau de mer selon la densité).
| Température °C | Saturation en O2 en mg/l |
| 5 | 12,8 |
| 10 | 11,3 |
| 15 | 10,1 |
| 20 | 9,1 |
| 25 | 8,3 |
| 30 | 7,6 |
On remarque tout de suite que dans une eau froide (< à 15°C) la concentration en oxygène dissous est plus importante que dans une eau plus chaude. En cas de sursaturation (production des plantes immergées par exemple), l’aération permet de revenir à des valeurs normales. Cependant ce cas est assez rare et l’on rencontre plus fréquemment un » déficit » d’oxygène. Cela se traduit pour les poissons, qui sont habitués à ces variations, par une respiration accélérée. Les mesures d’urgence telles que des prises d’air extérieur ne s’imposent que dans des cas extrêmes.
Le poisson exige un taux d’oxygène correspondant à la fourchette de variations du biotope auquel il est habitué. Exemple : la truite de rivière est habituée à une concentration minimale en oxygène de 11 mg/l dans une eau froide de 5 à 10°C. Dans une eau à 25 °C le taux d’O2 étant de 8 mg/l le poisson meurt rapidement.
Une filtration adaptée permet de maintenir un bon niveau d’oxygène dissous dans le bassin.
L’oxygène concentration – saturation :
L’oxygène dissous est un facteur critique et limitant pour le maintient des poissons dans un bassin en circuit fermé.
L’oxygène est apporté dans l’eau par la photosynthèse des plantes aquatiques et principalement du phytoplancton, et par diffusion au niveau de l’interface air – eau. L’oxygène de l’air se dissous dans l’eau par diffusion à l’interface. Plus la surface entre les deux milieux est importante, plus la diffusion est rapide. Les cascades, aérateurs… brassent l’eau en augmentant la surface d’échange. Les remous mélangent l’eau oxygénée de la surface avec celle du fond plus pauvre en oxygène. Cela accélère la diffusion de l’oxygène.
Mais la concentration en oxygène dissous ne peut pas augmenter indéfiniment car il s’établit un équilibre avec la concentration dans l’air extérieur. Cette concentration à l’équilibre (appelée saturation) dépend de la pression atmosphérique et de la température ambiante. La saturation augmente avec la pression et diminue avec la température. Dans les bassins, la diffusion est favorisée par l’action du vent et des vagues, par aération artificielle.
L’oxygène est retiré de l’eau par la respiration par les poissons, le plancton et autres organismes et par l’oxydation aérobie des matières organiques. Il existe des fluctuations quotidiennes régulières du taux d’oxygène, avec des concentrations plus basses juste après l’aube, puis augmentant pendant les heures de la journée. En raison de la production photosynthétique de l’oxygène, on atteint un maximum dans l’après-midi avant de diminuer à nouveau pendant la nuit.
Les signes d’un déficit d’oxygène sont les suivants : perte d’appétit, léthargie, poissons haletant près de la surface, poissons nageant dans le courant (sortie filtration, cascade) ou au niveau de l’aérateur, mort des plus grands poissons, suivie de celle des plus petits poissons. Quelques espèces peuvent tolérer des niveaux bas pendant des périodes courtes (quelques heures) mais l’exposition aux niveaux mortels (taux inférieur à 3 mg/l) pendant des périodes prolongées réduira la croissance et affaiblira l’état de santé des poissons.
L’oxygène et la photosynthèse :
La baisse du taux d’oxygène peut aussi provenir d’une trop grande concentration en phytoplancton, zooplancton et autres organismes du bassin respirant pendant la nuit. Une turbidité excessive de l’eau augmentera ce risque par une production limitée ou stoppée de l’oxygène par la photosynthèse, phénomène accéléré en cas de présence de nuages et en l’absence de vent.
Lors de la combinaison des conditions ci-dessus il est important de surveiller la qualité de l’eau. Le plancton est composé d’organismes microscopiques en suspension dans l’eau. Il englobe les algues unicellulaires (phytoplancton), petits animaux (zooplancton) et les bactéries. Quand la concentration en plancton est telle que l’eau se colore, on parle de fleur d’eau.
Puisque le plancton forme la base de la chaîne alimentaire, il y a un rapport important entre l’abondance de plancton et le grossissement des poissons. La fleur d’eau est un élément commun des étangs de pisciculture (étangs d’élevages naturels). Le phytoplancton inclue les algues vertes, les algues vert jaunâtre, les algues bleu-vert et les diatomées. En été, les fleurs d’eau contiennent surtout des algues bleu-vert, qui peuvent former des écumes sur la surface. Ces écumes absorbent la chaleur pendant le jour et peuvent causer une stratification thermique de surface.
Pendant la nuit, les fleurs de plancton consomment de grandes quantités d’oxygène dissous et peuvent causer l’épuisement de l’oxygène avant le matin suivant. Le plancton peut aussi soudainement mourir, se décomposer, et causer l’épuisement de l’oxygène. La mortalité du plancton peut survenir suite à l’épuisement des aliments disponibles, une turbidité argileuse accrue, des changements de la qualité ou de la température de l’eau.
Les fleurs de phytoplancton peuvent également causer de grandes fluctuations journalières dans les variables de la qualité de l’eau (par exemple un pH élevé et des niveaux élevés de NH3 en milieu d’après-midi), de telles conditions sont stressantes pour les poissons. Les algues bleu-vert peuvent aussi produire les substances toxiques qui sont mortelles à quelques poissons. La prolifération de plantes aquatiques dites oxygénantes est indésirable dans les bassins car elles contribuent à l’épuisement de l’oxygène et aux niveaux élevés d’ammoniaque quand elles se décomposent l’hiver et pour celles ayant une partie du feuillage émergé, elles contribuent à la perte d’eau par l’évapotranspiration.