Prélèvements d'eau aux rapides du Djoué sur le fleuve Congo en Afrique équatoriale. Ces prélèvements doivent permettre de comprendre les variations de la composition chimique d'un grand fleuve.

Prélèvements d'eaux près du lac de barrage de Tucurui sur le fleuve Tocantins de la Serra de Trucara au Brésil. Ces prélèvements doivent permettre de comprendre les variations de la composition chimique de tels plans d'eau.

Un écosystème est avant tout un système dynamique, il naît, il se développe, il meurt. Ce n’est pas un système stable, figé dans un état qui serait le seul état viable pour lui. C’est un système qui évolue naturellement et en permanence sous l’effet de perturbations naturelles, un système dont on peut même dire qu’il ne survit que grâce à ces perturbations. Les crues, par exemple, sont indispensables au maintien des cours d’eau car elles permettent un rajeunissement des végétations riveraines, un remaniement des fonds qui évite leur envasement, ainsi qu’une régulation de la dynamique des populations. Ces perturbations sont d’ailleurs un facteur de maintien de la biodiversité : en leur absence, le phénomène de compétition entre espèces peut en effet devenir prépondérant et permettre à l’une d’elles de prendre le dessus.
L’évolution d’un écosystème n’est pas régulière, elle se fait par à-coups. Sous l’effet d’une perturbation, l’écosystème change d’état. Puis il se met à évoluer progressivement de façon plus ou moins rapide, vers un nouvel état d'équilibre, processus dont il sortira comme rénové. Parfois cependant, l'écosystème peut perdre cette aptitude à retrouver un état d’équilibre, on dit alors qu’il perd sa capacité de résilience. Cela se produit lorsque la perturbation est trop importante, lors de certaines pollutions graves par exemple, et que les seuils dits d'irréversibilité sont dépassés.

La capacité d’épuration des écosystèmes peut ainsi être outrepassée. Celle-ci est en effet limitée car le processus de dégradation des matières organiques par les bactéries aérobies est lent et ce d’autant plus que la teneur en oxygène du milieu aquatique est faible ou qu’il fait froid. La matière organique non dégradée a donc une tendance naturelle à s’accumuler. Mais que ce cumul devienne trop important et le milieu n’est plus à même de tout dégrader et de réaliser ainsi son auto-épuration : l’équilibre naturel est rompu.
Un tel surcroît de matières organiques biodégradables peut provenir de l’apport naturel mais excessif de nutriments, ou du rejet par les sociétés humaines d’effluents riches en de telles substances. Il peut aussi être la conséquence d’un déficit "naturel" en oxygène dissous de certains écosystèmes, lequel ralentit le processus de biodégradation. Ce type de déséquilibre s’observe facilement par exemple dans les marais dont les eaux stagnantes sont peu oxygénées.

Des modifications irréversibles des écosystèmes aquatiques peuvent également survenir lorsque trop de substances toxiques pour les espèces vivantes sont introduites dans ces écosystèmes, provoquant une raréfaction, voire une disparition de certaines espèces fragiles. L’introduction, intentionnelle ou non, de nouvelles espèces peut aussi être à l’origine de profondes modifications de l’écosystème.

Pour bien comprendre comment évolue un écosystème aquatique, il faut connaître les mécanismes subtils qui président à son fonctionnement. Ceux-ci sont globalement connus, mais d’une extrême complexité en raison d’interactions multiples et changeantes dans l’espace et dans le temps. Ceci oblige à des études minutieuses prenant en compte l’histoire de l’écosystème et ses particularités locales.