1) Le bassin versant du Lot (11 840 km2) comprend trois parties aux substratums tour à tour siliceux, calcaire et alluvial, se succédant de l'amont vers l'aval.

2) La population (31 hab./km2) est en majorité rurale. Des zones incultes occupent de vastes territoires dans les parties supérieure et moyenne du bassin versant.

3) Un rythme annuel très prononcé caractérise le régime naturel du Lot. L'écoulement naturel correspond à 46 % des précipitations tombées sur le bassin. Dans les parties moyenne et inférieure, une évapotranspiration importante épuise les réserves hydriques du sol pendant l'été. Divers prélèvements aggravent la sévérité des débits d'étiage.

4) Une année sur deux en moyenne, l'exploitation des grands barrages de l'amont réduit, sur une base mensuelle, de 5 à 46 % les débits d'étiage réels par rapport aux débits naturels. Les débits instantanés subissent d'importantes fluctuations.

5) Un modèle des écoulements permet de déterminer la vitesse moyenne, le temps de renouvellement et le temps de propagation des ondes de débit pour la zone canalisée du Lot (250 km).

La minéralisation des eaux de la rivière Lot augmente de l'amont vers l'aval ; ses variations sont essentiellement déterminées par les fluctuations de débit de l'affluent principal (la Truyère) moins minéralisé. Les teneurs en sels nutritifs (azote, phosphore, silice) évoluent selon un cycle saisonnier parallèlement au développement des algues planctoniques. Le transport chimique, faible dans la partie haute, augmente dans la zone aval du bassin versant où se concentrent les activités agricoles. Les caractéristiques chimiques témoignent cependant d'une influence humaine relativement modérée sur l'ensemble du cours.

L'analyse statistique des paramètres physico-chimiques et traceurs du métabolisme de l'écosystème permet d'avoir une vue globale du fonctionnement de la rivière Lot sur une longueur de 370 km. Des groupements de stations apparaissent par l'analyse factorielle des correspondances, caractérisés les uns par l'influence d'un affluent aux eaux froides et peu minéralisées, les autres par l'intensité variable de phénomènes de photosynthèse et de biodégradation.

1) La turbidité chronique de l'eau du Lot est due à la présence d'une suspension de particules minérales et organiques dont les diamètres varient de 1 à 20 µm. Elle a surtout pour origine une transformation de la rivière pour la navigation (du 14e au 19e siècle) jointe à l'exploitation hydro-électrique actuelle.

2) Le rapport en poids : matière organique des algues/matière organique du complexe détritique/matière minérale peut passer de 1/2/3 en été à 1/20/90 en hiver. Pour la période étudiée, le matériel particulaire transporté a été évalué dans la partie moyenne de la rivière à des valeurs comprises entre 10 000 et 80 000 tonnes/an pour les matières minérales et entre 3 000 et 35 000 tonnes/an pour les matières organiques.

3) Les principales zones d'apport de matières minérales sont situées dans la partie amont du bassin versant, en région volcanique, ainsi qu'en deux affluents dont l'un subit d'importantes pollutions industrielles. L'influence des gravières est sensible dans la mesure où la fraction fine du sédiment est remise en suspension.

4) Les effets des crues diffèrent largement selon qu'elles ont pour origine l'amont du bassin versant, l'affluent le Dourdou, la basse vallée, ou les lâchers de barrages hydro-électriques. Souvent, diverses causes d'augmentation du débit coïncident ou se succèdent de manière rapprochée. Par suite, des masses d'eau différant entre elles par leur origine coexistent sur un même profil en long, ce qui se traduit par des teneurs en matières en suspension très variables.

5) Les grands réservoirs situés dans la partie amont sont des lieux privilégiés de développement d'algues. Ils provoquent en été un ensemencement de la rivière ; dans celle-ci, la multiplication se fait d'autant mieux que le débit est faible. Un débit minimum d'étiage doit donc être respecté dans l'exploitation hydro-électrique de la rivière.

6) Afin de préciser leur rôle dans le fonctionnement de l'écosystème, les matières en suspension ont enfin été considérées dans leurs rapports avec les sédiments du fond d'une part, avec les éléments dissous d'autre part.

1) Près de 190 espèces d'algues ont été identifiées dans le phytoplancton de la rivière Lot ; les Diatomées et les Chlorophycées dominent.

2) Les plus fortes biomasses (5 à 15 g de poids frais par m3) apparaissent dans les grands réservoirs de l'amont et dans la zone canalisée de la partie inférieure de la rivière lors de l'étiage estival. Aux très faibles débits sont associées des proliférations de Chlorophycées et une stratification verticale.

3) L'analyse des profils de photosynthèse, mesurée à l'aide de 14C, montre que la production photosynthétique par unité de surface (Σ A) est fonction de la capacité photosynthétique du phytoplancton (Pmax), de l'extinction de la lumière (α) et du logarithme du quotient énergie lumineuse incidente/intensité du début de saturation de la photosynthèse par la lumière (I'o/Ik). Pmax semble être déterminé par l'abondance des Chlorophycées nanoplanctoniques, elle-même liée à l'augmentation des températures et à la diminution du débit. Les variations de α suivent celles de l'abondance des matières en suspension où les algues n'interviennent que pour une faible proportion.

4) La production primaire du Lot moyen et inférieur a été estimée à 275 g C/m2/an dont près de 80 % correspond aux trois mois d'été.

5) L'étude d'une masse d'eau au cours de son déplacement montre qu'une grande part (80 %) du carbone assimilé est perdue par respiration. Cette respiration représente moins de la moitié de l'oxygène consommé. La production extracellulaire est importante en été.

Le Riou-Mort draine le bassin houiller de Decazeville, région fortement industrialisée dont il reçoit les eaux usées. La chimie et les algues benthiques ont été étudiées dans 14 stations sur le Riou-Mort et ses affluents ainsi que dans 7 stations sur la rivière Lot. Le Riou-Mort et ses affluents sont sévèrement pollués en aval des principaux centres industriels par les effluents de diverses usines dont une fonderie de zinc. Les principaux polluants sont des solides en suspension, du zinc, du cadmium, du cuivre, de l'acide sulfurique et du manganèse. La rivière Lot transporte des teneurs élevées de zinc et de cadmium en aval du confluent du Riou-Mort ; les teneurs en zinc persistent au moins 40 km vers l'aval. La flore d'algues benthiques change de façon marquée au niveau des sources de pollution. Pour une pollution "modérée" par les métaux lourds, les communautés de l'amont, dominées par Cladophora glomerata, Ulothrix zonata, Vaucheria sp., Melosira varians et Synedra ulna sont remplacées, en aval, par des communautés dominées par Stigeoclonium tenue, Gongrosira incrustans, Gomphonema parvulum et Surirella ovata. Pour une pollution extrême par métaux lourds, aucune espèce d'algue ne subsiste en certaines stations tandis qu'en d'autres, la flore est réduite à deux espèces : Gomphonema parvulum et Achnanthes minutissima. Les effets les plus sévères sur les algues benthiques sont produits par de fortes concentrations en solides en suspension combinées à de fortes teneurs en zinc et en cadmium.

Les perturbations provoquées par la construction de grands réservoirs sur le Haut Lot et la Truyère ont modifié la répartition des principales espèces de poissons, notamment dans la zone à barbeaux. Cependant, le schéma piscicole de la rivière reste classique et, pour l'aval, caractéristique d'une rivière de plaine très poissonneuse.

Les résultats des premiers essais de modélisation de l'écosystème Lot sont présentés. Cette rivière a un grand intérêt vis-à-vis des problèmes posés par la réponse d'un milieu aux fluctuations, naturelles ou provoquées, des paramètres abiotiques. En effet, le fonctionnement des barrages de l'amont entraîne l'existence d'étiages sévères et, par suite, de longs temps de séjour dans les biefs se succédant sur le cours du Lot moyen et inférieur. Dans ces biefs, l'ensoleillement peut en outre entraîner l'existence de stratifications thermiques.

Diverses questions d'intérêt général sont rappelées dans une première partie : 1) schéma classique d'un écosystème aquatique, 2) équations d'échange traduisant les interactions entre les paramètres dynamiques du système ; 3) techniques permettant de définir les moyennes temporelles ou spatio-temporelles, 4) hypothèses phénoménologiques permettant d'aborder le traitement des équations.

Dans une deuxième partie sont présentés les premiers résultats d'une tentative de modélisation de la croissance et de la biodégradation des algues dans l'écosystème Lot. Le système général d'équations d'échanges est simplifié en tenant compte 1) des régimes hydrodynamiques, 2) des cycles thermiques d'origine naturelle, 3) de l'influence des deux caractéristiques précédentes sur le fonctionnement de l'écosystème.

Deux situations ont été étudiées :

- la première correspond à des régimes hydrodynamiques et thermiques pour lesquels chaque section du Lot peut être considérée comme homogène : l'utilisation de moyennes spatiales par section est alors acceptable,

- la deuxième correspond à des régimes hydrodynamiques et thermiques qui conduisent à prendre en compte la stratification verticale.

1° Un schéma d'aménagement a été proposé pour assurer aux habitants de la vallée du Lot des ressources en eau suffisantes en quantité et en qualité. Les points sensibles sur lesquels une action rapide était souhaitée se sont révélés être : 1) les déchets flottants, 2) l'insuffisance des débits d'étiage, 3) les pulsations de débits, 4) les pollutions par rejets domestiques et industriels, 5) le trouble lié aux matières en suspension, 6) la propreté et l'accessibilité des berges.

2° La qualité de l'eau du Lot est surtout diminuée par des rejets industriels en aval de la région de Decazeville, et notamment par des teneurs excessives en métaux lourds. Une priorité absolue a donc été accordée à la réduction des pollutions industrielles déversées par le bassin de Decazeville.

3° Plusieurs objectifs ont été fixés au schéma d'aménagement : 1) eau potable, 2) eau industrielle, 3) irrigation, 4) compensation des consommations, 5) vie piscicole, 6) besoins de l'environnement et du tourisme. Deux scénarios de développement socio-économique de la vallée ont servi de base à la prévision de l'évolution des besoins comprenant l'irrigation, les consommations industrielles et domestiques ainsi qu'à la prévision des pollutions en 1985.

4° Diverses actions ont été proposées pour atteindre les objectifs du schéma d'aménagement : 1) lutte contre la pollution domestique, 2) lutte contre la pollution industrielle, 3) relèvement des débits d'étiage, 4) régularisation des débits d'étiage, 5) réglementation de l'exploitation des gravières, 6) élimination des déchets flottants, 7) aménagement des berges du Lot, 8) contrôle général du programme d'aménagement.

5° Une évaluation des investissements nécessaires est proposée. Une structure pourrait assurer le lien avec les collectivités locales, la conduite et le contrôle du programme.