thumb|upright=1|Une vaste efflorescence planctonique au large de la Bretagne, vue depuis l'espace. Surface : plus de (cliché NASA, juin 2004).
Une efflorescence algale ou prolifération algale (parfois décrite avec un emprunt à l'anglais bloom algal ou bloom phytoplanctonique) est une augmentation relativement rapide de la concentration d'une (ou de plusieurs) espèce(s) d'algues (ou de bactéries, les cyanobactéries, anciennement appelées « algues bleues »), appartenant généralement au phytoplancton, dans un système aquatique d'eau douce, saumâtre ou salée. Cette prolifération se traduit généralement par une coloration de l'eau (en rouge, brun, brun-jaune ou vert). Ces couleurs sont dues aux pigments photosynthétiques dominants des cellules algales en cause.
Le phénomène peut être naturelAdams, N. G.; Lesoing, M.; Trainer, V. L. (2000). "Environmental conditions associated with domoic acid in razor clams on the Washington coast". J Shellfish Res 19: 1007–1015. ou favorisé par des pollutions terrigènes (nitrates, phosphates)Lam, C. W. Y.; Ho, K. C. (1989). "Red tides in Tolo Harbor, Hong Kong". In Okaichi, T.; Anderson, D. M.; Nemoto, T. Red tides. biology, environmental science and toxicology. New York: Elsevier. pp. 49–52. .Diersling, Nancy. "Phytoplankton Blooms: The Basics" (PDF). NOAA FKNMS. consulté 26 décembre 2012.. Dans ces derniers cas, des proliférations intenses et longues peuvent conduire à des « zones mortes », en raison d'une consommation de la totalité de l'oxygène dissous dans l'eau la nuit ou d'émissions de toxines par certaines espèces de plancton (cyanophycées, notamment). En général, seule une ou quelques espèces de microalgues sont en cause. Dans un lac ou une zone marine faiblement renouvelée (dans une baie, un fjord…), même une petite quantité de phosphate suffit à induire une efflorescenceHochanadel D (2010) "Limited amount of total phosphorus actually feeds algae, study finds". Lake Scientist. publié 10 décembre 2010, consulté 10 juin 2012. .
Éléments de définition thumb|right|Vue satellitale d'un bloom de phytoplancton autour de l'île suédoise de Gotland (mer Baltique, en 2005). Des munitions immergées (après la Première Guerre mondiale) sont présentes non loin, qui contiennent des nitrates en grande quantité, mais elles ne semblent pas ici en causeEmelyanov, Emelyan M. (2007) "The geochemical and geoecological situation of the gotland basin in the baltic sea where chemical munition was dumped" ; Geologija no. 60: 10-26. (Academic Search Complete, EBSCOhost consulté 30-11-2015) thumb|11 aout 2015 : détail d'une image NASA fournie par le satellite Landsat 8 en fausses couleurs montrant un bloom planctonique (avec Nodularia sp.) thumb|Vue générale de la zone d'où provient le zoom ci-dessus
Le seuil de l'efflorescence algale est souvent assimilé à la valeur de par millilitre ; dans certains cas, la concentration peut atteindre plusieurs millions de cellules par millilitre. Mais il existe des algues et cyanobactéries aux tailles et taux de croissance et besoins en nutriments très différents. Il n'y a donc pas de seuil officiellement reconnu pour définir une efflorescence. Pour certaines espèces on considère qu'il y a prolifération (désignée sous les termes de « fleur d'eau » ou « floraison »)Isabelle Lavoie, Isabelle Laurion et Warwick Vincent, Les fleurs d'eau de cyanobactéries, document d'information vulgarisée, 2007, p.2 à des concentrations de millions de cellules par millilitre, tandis que pour d'autres ce seuil sera atteint à quelques dizaines de milliers de cellules par litre.
La notion anglophone de « bloom » peut aussi inclure des phénomènes de pullulation de macroalgues (ulves en général), responsables de marées vertes quand elles s'échouent sur les plages.
La notion d'« efflorescences algales nuisibles » est réservée aux cas où les microorganismes contiennent ou rejettent des toxines comme c'est souvent le cas avec les dinoflagellés du genre Alexandrium et Karenia du genre Karenia brevis, ou les diatomées du genre Pseudo-nitzschia, responsables d'efflorescence brunes ou rouges dites « marées rouges ».
Histoire Au Haut Moyen Âge, Grégoire de Tours décrivait le phénomène suivant :
Ce qui apparaissait alors comme un prodige peut être expliqué par un phénomène d'explosion algale.
Des changements de couleur de l'eau étaient déjà décrits dans le golfe du Mexique par les premiers explorateurs tels que Álvar Núñez Cabeza de VacaCabeza de Vaca, Álvar Núnez. La Relación (1542). Translated by Martin A. dunsworth and José B. Fernández. Arte Público Press, Houston, Texas (1993).
C'est au qu'on a pris conscience de l'existence de pullulations algales pour tout ou partie induites par l'Homme. Il est possible qu'une partie des cas décrits soit liée au nombre d'observations plus important, notamment grâce à l'imagerie satelliteSellner, K.G.; Doucette G.J.; Kirkpatrick G.J. (2003). "Harmful Algal blooms: causes, impacts and detection". Journal of Industrial Microbiology and Biotechnology 30 (7): 383–406. doi:10.1007/s10295-003-0074-9. .Van Dolah, F.M. (2000). "Marine Algal Toxins: Origins, Health Effects, and Their Increased Occurrence". Environmental Health Perspectives (Brogan ) 108 (suppl.1): 133–141. doi:10.2307/3454638. JSTOR 3454638. . ..
Géographie du phénomène Les efflorescences ne surviennent pas au hasard. Elles résultent d'une conjonction de plusieurs facteurs, déclinés ci-dessous. Elles sont rares dans les eaux oligotrophes de l'océan tropical, et plus communes en zones tempérées près du plateau continental et du trait de côte (en aval d'estuaires de cours d'eau très anthropisés notamment).
Causes et mécanismes d'une efflorescence Dans le milieu aquatique coexistent de très nombreux organismes unicellulaires microscopiques, végétaux, fongiques et bactériens, et un nombre encore plus grand de virus.
Les microalgues sont naturellement plus abondantes sous la surface où l'ensoleillement est maximal. En présence de nutriments, elles s'y reproduisent très vite. Les nitrates et phosphates, et le fer comptent parmi les principaux facteurs limitants des microalgues, mais la forme qu'a le nutriment dans le milieu (ammoniac, urée, ion nitrate) a également une importance, de même que la température de l'eauMoore, S.; (2011). "Impacts of climate variability and future climate change on harmful algal blooms and human health". Proceedings of the Centers for Oceans and Human Health Investigators Meeting. doi:10.1186/1476-069X-7-S2-S4.. Les microalgues sont la base de la chaîne alimentaire dont presque tous les autres organismes aquatiques dépendent ; leur dynamique de population est normalement contrôlée par le zooplancton et par les virus d'algues.
Tant que du CO2 et les oligoéléments nécessaires aux algues sont disponibles, les phosphates dissous (ou d'autres nutriments) accélèrent fortement la croissance des algues. Mais la vie de chaque algue étant de courte durée, la quantité de matière morte croît également rapidement. Le phénomène est si brutal que le zooplancton n'a pas le temps de se développer ni de consommer assez d'algues vivantes. La nuit la photosynthèse cesse, et le jour suivant dans les eaux très turbides la lumière solaire pénètre mal ; il en résulte une chute de l'oxygène dissous et parfois une consommation par les organismes décomposeurs de la totalité de l'oxygène disponible (ces décomposeurs sont principalement des bactéries et champignons). Ceci conduit à une situation hypoxique et localement à la mort des organismes aérobies.
Les phénomènes qui se conjuguent pour conduire à une efflorescence algale sont notamment : les courants horizontaux et verticaux. Ces derniers sont modifiés par des phénomènes météorologiques, mais aussi à plus grande échelle par des phénomènes naturels d'oscillations climatiques tels que les événements El Niño et La Niña ; le vent qui peut maintenir une masse d'eau dans une baie ou une lagune ou au contraire la disperser ; la proximité d'une source naturelle ou anthropique d'eutrophisants, dans l'eau, en aval d'un estuaire ou dans un bassin-versant. Il pourrait parfois s'agir d'une épave (Ex : chimiquier ou transport d'engrais) ou d'un dépôt de munitions immergées, car certaines munitions (en particulier de la Première Guerre mondiale) étaient chargées avec des nitrates. Certaines munitions incendiaires et chimiques contiennent aussi du phosphore ; un apport de nutriment à longue distance par le vent, à la suite d'envols de poussière riche en fer et en certains minéraux (silice…) provenant de vastes zones désertiques (Sahara, désert de Gobi…)Walsh; (2006). "Red tides in the Gulf of Mexico: Where, when, and why?". Journal of Geophysical Research 111 : C11003. Bibcode:2006JGRC..11111003W. doi:10.1029/2004JC002813. ; la géographie et la géomorphologie ; les formes de baies, fjords, mers semi-fermées, lagunes où l'eau circule peu (par faible coefficient de marée notamment) peuvent favoriser les zones mortes ou des blooms (ainsi le golfe du Maine subit souvent des pullulations de dinoflagellés Alexandrium fundyense sécrétant une saxitoxine, une neurotoxine responsable de l'intoxication paralysante par les mollusques. Les marées rouges bien connues du golfe du Mexique sont dues à Karenia brevis, un dinoflagellé produisant une brévétoxine neurotoxique, responsable de graves intoxications. En Californie, une diatomée (Pseudo-nitzschia) produit de l'acide domoïque, une autre neurotoxine, source de l'intoxication amnésique par les mollusques. Au large de la côte ouest de l'Afrique du Sud, Alexandrium catanella perturbe chaque printemps la pêche en rendant diverses espèces provisoirement toxiques et impropres à la consommation humaine"Red Tide Fact Sheet - Red Tide (Paralytic Shellfish Poisoning)". www.mass.gov. Archivé à partir de l'original le 26 aout 2009 et consulté 2009-08-23.
Couleurs thumb|left|Exceptionnellement, en fin de prolifération de cyanophycées, le biofilm prend une couleur bleue, notamment sur les berges où le vent ou le courant ont poussé les algues vignette|Efflorescence de couleur verte au Nigeria (2018).
La couleur varie selon le type d'algue ou de cyanophycée et selon leur densité ; Les couleurs varient du violet au presque rose en passant par le rouge ou vert, parfois fluo. De nombreuses proliférations d'algues ne sont cependant pas assez denses pour provoquer une coloration visible de l'eau. Quand des cyanophycées meurent massivement, elles peuvent former un film bleu très caractéristique en surface.
Effets d'une efflorescence En cas d'afflux subit d'un nutriment dont l'absence était un facteur limitant, une espèce planctonique peut se mettre à brutalement proliférer.
En mer, plus de de phytoplancton sont décrites, dont 2 % sont connues pour être dangereuses ou toxiquesLandsberg, J. H. (2002). "The effects of harmful algal blooms on aquatic organisms". Reviews in Fisheries Science 10 (2): 113–390. doi:10.1080/20026491051695.. Ces espèces prolifèrent plus souvent que les espèces non toxiques. Leur prolifération a des effets délétères sur les écosystèmes aquatiques, variables selon les espèces concernées, l'environnement où ils se trouvent, l'intensité du bloom (et le mécanisme par lequel ils exercent ces effets négatifs).
Efflorescences normales ou bénignes Certaines efflorescences saisonnières ou périodiques localisées peuvent être normales, à cause d'une remontée d'eau profonde froide et riche en nutriments par exemple (upwelling)Trainer, V. L.; Adams, N. G.; Bill, B. D.; Stehr, C. M.; Wekell, J. C.; Moeller, P.; Busman, M.; Woodruff, D. (2000). "Domoic acid production near California coastal upwelling zones, June 1998". Limnol Oceanogr 45 (8): 1818–1833., ou à la suite de mouvements de nappes phréatiques (au printemps souvent). Au , les efflorescences se sont faites plus intenses et plus fréquentes, généralement créées ou exacerbées par les apports d'eutrophisants d'origine humaine.
Efflorescences algales nuisibles