Rapports isotopiques du carbone et de l’azote (δ13C, δ15N) du zooplancton du lac Majeur (Italie) : un jeu de données sur 13 ans

Pourquoi ces petits dérivants lacustres comptent

Quand on imagine les menaces pesant sur les écosystèmes lacustres, on pense souvent à une eau trouble ou à des poissons qui meurent. Pourtant, certains des meilleurs signaux précoces proviennent d’animaux si petits qu’on les remarque rarement : le zooplancton, ces organismes dérivants qui broutent les algues et nourrissent les poissons. Cette étude présente un enregistrement sur 13 ans des empreintes chimiques de ces minuscules animaux dans le lac Majeur, dans le nord de l’Italie, offrant une fenêtre puissante sur la façon dont l’énergie et la pollution circulent dans un grand lac profond au fil du temps.

Observer la récupération et l’évolution d’un lac

Le lac Majeur est un grand lac subalpin et profond qui a souffert autrefois d’eutrophisation mais est depuis devenu beaucoup plus clair et pauvre en nutriments. Pendant des décennies, les chercheurs ont suivi sa chimie de base et les effectifs de zooplancton. En 2010, ils ont ajouté une couche d’observation : des mesures régulières des rapports entre deux formes du carbone et de l’azote (appelés isotopes stables) dans les principaux groupes de zooplancton. Parce que ces isotopes évoluent de manière prévisible lorsque l’énergie se transmet dans la chaîne trophique, ils font office de traceurs naturels révélant qui mange quoi, et comment cela varie selon les saisons et d’une année sur l’autre.

Suivre les indices du carbone et de l’azote

De 2010 à 2022, l’équipe a collecté plus d’un millier d’échantillons de zooplancton à une station centrale en eau libre. Ils ont utilisé des filets spécifiques pour capturer trois fractions de taille : tout le zooplancton collectable au filet (jusqu’à 80 micromètres) et deux fractions plus grandes choisies parce qu’elles sont consommées directement par les poissons. Au microscope, ils ont séparé les espèces et stades de vie clés — comme les daphnies (Daphnia), de minuscules crustacés appelés copépodes, et des prédateurs invertébrés plus gros — et ont mesuré leurs rapports isotopiques du carbone et de l’azote ainsi que la quantité de carbone et d’azote contenue dans chaque échantillon. Ils ont aussi estimé le nombre d’individus et la biomasse de chaque groupe, construisant ainsi un tableau détaillé du réseau trophique pélagique.

Saisons, profondeur et réseaux trophiques changeants

Le long enregistrement montre de fortes oscillations saisonnières. Les valeurs du carbone tendent à être plus élevées en été et plus basses en hiver, des motifs liés à la température de l’eau et aux types d’algues qui dominent le lac à différents moments. En hiver, de nombreuses espèces de zooplancton occupent la même zone de profondeur que les daphnies, un filtreur généraliste qui sert de référence. Pendant la stratification estivale, quand de l’eau chaude stagne au-dessus d’une eau froide profonde, certains groupes — en particulier certains copépodes — développent des signatures carbonées plus distinctes suggérant qu’ils se nourrissent plus en profondeur dans la colonne d’eau, sur des ressources différentes de celles des espèces de surface. Les valeurs d’azote révèlent les étages de la chaîne alimentaire : les prédateurs présentent un enrichissement en azote supérieur à celui de leurs proies, et cette différence devient particulièrement marquée en hiver, lorsque de nombreux poissons quittent la zone pélagique pour se reproduire le long des rives, allégeant temporairement la pression sur les prédateurs invertébrés pélagiques.

Ces petits animaux comme sentinelles de la pollution

Les mêmes zooplanctons qui acheminent l’énergie des algues vers les poissons transportent aussi des polluants persistants, tels que l’ancien DDT et les PCB industriels, dans le lac. Ces substances sont quasi indétectables dans l’eau elle-même mais s’accumulent dans les tissus vivants. En associant des estimations de biomasse et des positions trophiques basées sur les isotopes à des mesures séparées de polluants dans les fractions de taille les plus grandes, les chercheurs peuvent déduire comment les contaminants s’accumulent dans différents groupes de zooplancton sans analyser chimiquement chaque taxon. Les signatures azotées des fractions de taille regroupées suivent de près leurs concentrations en polluants, soulignant comment les changements de composition de la communauté et de position trophique contrôlent le transfert des contaminants dans la chaîne alimentaire.

Un regard à long terme sur un lac en mutation

Ce jeu de données partagé ouvertement — couvrant 13 ans d’empreintes de carbone et d’azote, de composition corporelle et d’abondance pour le principal zooplancton pélagique — fournit une référence rare et de haute qualité pour un grand lac profond. Pour le non-spécialiste, sa valeur tient à ce qu’il rend possible : des reconstructions plus claires de qui mange qui, de la manière dont les changements climatiques affectant la température et le brassage modifient les voies alimentaires, et de la façon dont des substances interdites depuis longtemps continuent de migrer silencieusement des dérivants microscopiques vers les poissons. En bref, en écoutant attentivement ces petits organismes au milieu de la colonne d’eau, les scientifiques disposent d’un instrument sensible pour évaluer à la fois la santé de l’écosystème et la pollution cachée qui importe pour tout le lac et les populations qui en dépendent.

Citation: Piscia, R., Caroni, R., Bettinetti, R. et al. Carbon and nitrogen (δ¹³C, δ¹⁵N) isotope ratios of zooplankton in Lake Maggiore (Italy): a 13-year dataset. Sci Data 13, 535 (2026). https://doi.org/10.1038/s41597-026-06928-7

Mots-clés: zooplancton, isotopes stables, lac Majeur, réseaux trophiques aquatiques, polluants organiques persistants