Why are there so many definitions of eutrophication?

• Published in: Ecological monographs Vol. 94; no. 3
• Main Authors: Pannard, Alexandrine, Souchu, Philippe, Chauvin, Christian, Delabuis, Monique, Gascuel‐Odoux, Chantal, Jeppesen, Erik, Le Moal, Morgane, Ménesguen, Alain, Pinay, Gilles, Rabalais, Nancy N., Souchon, Yves, Gross, Elisabeth M.
• Format: Journal Article
• Language: English
• Published: Hoboken, USA John Wiley & Sons, Inc 01-08-2024; Ecological Society of America
• Subjects: Algae; Anoxia; Anthropocene; Biodiversity; Biomass; Chemical pollution; Clarifiers; Climate change; definition; Ecosystem management; Ecosystem services; Environmental Sciences; Eutrophic lakes; Eutrophication; Factor analysis; Global warming; Group communication; Hypoxia; Lakes; multiple correspondence analysis; Nutrient availability; Nutrient pollution; Overfishing; Phytoplankton; Pollution; process; semantic landscape; semantic landscape; nutrient pollution; process; definition; multiple correspondence analysis; eutrophication
• ISSN: 0012-9615; 1557-7015
• DOI: 10.1002/ecm.1616

Because of the first observations in the 1900s of the oligotrophic and eutrophic states of lakes, researchers have been interested in the process that makes lakes become turbid because of high phytoplankton biomass. Definitions of eutrophication have multiplied and diversified since the mid‐20th century, more than for any other ecological process. Reasons for the high number of definitions might be that the former ones did not sufficiently describe their causes and/or consequences. Global change is bringing eutrophication more into the spotlight than ever, highlighting the need to find consensus on a common definition, or at least to explain and clarify why there are different meanings of the term eutrophication. To find common patterns, we analyzed 138 definitions that were classified by a multiple correspondence factor analysis (MCA) into three groups. The first group contains the most generic scientific definitions but many of these limit the causes to increased nutrient availability. A single definition takes into account all causes but would require additional work to clarify the process itself. Nutrient pollution, which is by far the primary cause of eutrophication in the Anthropocene, has generated a second group of environmental definitions that often specify the primary producers involved. Those definitions often mention the iconic consequences of nutrient pollution, such as increased algal biomass, anoxia/hypoxia and reduced biodiversity. The third group contains operational definitions, focusing on the consequences of nutrient pollution, for ecosystem services and therefore associated with ecosystem management issues. This group contains definitions related to regulations, mainly US laws and European directives. These numerous definitions, directly derived from the problem of nutrient pollution, have enlarged the landscape of definitions, and reflect the need to warn, legislate and implement a solution to remedy it. Satisfying this demand should not be confused with scientific research on eutrophication and must be based on communicating knowledge to as many people as possible using the simplest possible vocabulary. We propose that operational definitions (groups 2 and 3) should name the process “nutrient pollution,” making it possible to refine (scientific) definitions of eutrophication and to expand on other challenges such as climate warming, overfishing, and other nonnutrient‐related chemical pollutions.
Résumé
Depuis les premières observations, dans les années 1900, des états oligotrophes et eutrophes des lacs, les chercheurs se sont intéressés au processus qui rend les lacs turbides en raison d'une biomasse phytoplanctonique élevée. Les définitions de l'eutrophisation se sont multipliées et diversifiées depuis le milieu du XXe siècle, plus que pour tout autre processus écologique. Ce nombre élevé de définitions pourrait s'expliquer par le fait que ces dernières ne décrivaient pas suffisamment les causes et/ou les conséquences de ce processus. Le changement global remet l'eutrophisation au centre des préoccupations, soulignant la nécessité de trouver un consensus sur une définition commune, ou au moins d'expliquer et de clarifier les raisons pour lesquelles il existe différentes significations du terme “eutrophisation.” Pour trouver des caractéristiques communes, nous avons analysé 138 définitions qui ont été classées en trois groupes par une analyze factorielle des correspondances multiples (ACM). Le premier groupe contient les définitions scientifiques les plus génériques, mais nombre d'entre elles limitent les causes à l'augmentation de la disponibilité des nutriments. Une définition unique prend en compte toutes les causes mais nécessiterait des travaux supplémentaires pour clarifier le processus lui‐même. La pollution par les nutriments, qui est de loin la première cause d'eutrophisation dans l'Anthropocène, a donné lieu à un deuxième groupe de définitions environnementales qui précisent souvent les producteurs primaires concernés. Ces définitions mentionnent souvent les conséquences emblématiques de la pollution par les nutriments, telles que l'accroissement de la biomasse algale, l'anoxie/l'hypoxie et la réduction de la biodiversité. Le troisième groupe contient des définitions opérationnelles, qui se concentrent sur les conséquences de la pollution par les nutriments. Ce groupe contient des définitions liées à des réglementations, principalement des lois américaines et des directives européennes. Ces nombreuses définitions, directement issues du problème de la pollution par les nutriments, ont élargi le paysage des définitions et reflètent la nécessité d'alerter, de légiférer et de mettre en œuvre une solution pour y remédier. La satisfaction de cette demande ne doit pas être confondue avec la recherche scientifique sur l'eutrophisation et doit être basée sur la communication des connaissances au plus grand nombre en utilisant un vocabulaire le plus simple possible. Nous proposons que les définitions opérationnelles (groupes 2 et 3) nomment le processus “pollution par les nutriments,” ce qui permettrait d'affiner les définitions (scientifiques) de l'eutrophisation et de s'étendre à d'autres défis tels que le réchauffement climatique, la surpêche et d'autres pollutions chimiques non liées aux nutriments.