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Le plancton

Pour le moment, le plancton est plus sensible au réchauffement qu'à l'acidification des océans

Auteur : Centre National de la Recherche Scientifique

Bien que l'acidification puisse devenir une cause importante d'altération de la biodiversité marine dans le futur, le réchauffement climatique semble avoir été le principal facteur responsable des changements d'abondance et de fréquence d'occurrence du plancton calcaire observés dans l'océan Atlantique Nord-Est durant la période 1960-2009. Ces résultats ont été obtenus par l'équipe "biodiversité et climat" du Laboratoire d'océanologie et de géosciences (LOG, CNRS / Université Lille 1 / Université du Littoral-Côte d'Opale) en association avec la Sir Alister Hardy foundation for ocean science (SAHFOS). Les chercheurs montrent qu'il est important d'examiner aussi l'effet de la température lorsque les conséquences de l'acidification sur les espèces calcaires sont examinées, aussi bien en laboratoire qu'en milieu marin. Depuis 1750, la concentration atmosphérique en dioxyde carbone (CO2) est passée de 280 parties par million (ppm) à 390 ppm en raison de l'utilisation des combustibles fossiles, de la production de ciment, de l'agriculture et de la déforestation. Une proportion importante de ce CO2 a été absorbée par l'océan, causant une acidification des eaux qui s'est traduite par une diminution du pH de 8,2 à 8,1 (augmentation de 30 % de la concentration en ions hydrogène). Or, cette tendance va continuer et les modèles biogéochimiques prévoient une réduction du pH pouvant atteindre 7,7 d'ici la fin du siècle. De nombreuses études biologiques pratiquées en laboratoire ont révélé un effet potentiel de l'acidification sur les organismes calcaires, à savoir une diminution graduelle de leur capacité à construire leur coquille et une modification progressive de la structure et des fonctions des écosystèmes, ce qui a stimulé les études visant à rechercher un lien potentiel entre le pH et l'abondance des organismes marins calcaires dans différents écosystèmes océaniques.

Cependant, l'abondance et la biodiversité de ces espèces sont également contrôlées par un grand nombre d'autres paramètres écologiques. En particulier, l'augmentation de la concentration atmosphérique en CO2 est aussi à l'origine d'un réchauffement des températures des eaux océaniques, lequel pourrait altérer significativement l'ensemble des espèces marines, y compris les espèces calcaires. En effet, de nombreux résultats attestent déjà que la température influence le métabolisme, la croissance et la reproduction des espèces ectothermes (dont la température corporelle est régulée par le milieu extérieur - la plupart des organismes marins) et endothermes (dont la température corporelle est régulée par le métabolisme de l'organisme - oiseaux et mammifères marins) et module les interactions entre espèces.

Le programme anglais Continuous plankton recorder (CPR) de surveillance de la biologie marine suit tous les mois, depuis 1946, la présence et l'abondance de près de 450 espèces planctoniques dans l'océan Atlantique Nord. Des chercheurs du LOG et de la SAHFOS, qui gère le CPR, ont analysé les 97 millions de données issues de ce programme, en s'intéressant particulièrement à l'évolution à long-terme (1960-2009) du plancton calcaire dans l'océan Atlantique Nord-Est en relation avec les changements de pH, la pression partielle du dioxyde de carbone et les températures de surface de l'océan. Différents groupes d'espèces ont été examinés : mollusques ptéropodes (anges et papillons de mer), larves de bivalves (telles que huitres, moules), larves d'échinodermes (oursin, ophiure et étoile de mer), coccolithophores (algues prymnésiophycées telles que Emiliania huxleyi) et foraminifères. Les chercheurs ont ainsi pu montrer que des changements biologiques majeurs ont pris place entre le milieu et la fin des années 1990s (~ 1996) : l'abondance des deux mollusques ptéropodes et des larves de bivalves a fortement diminué alors que l'abondance des larves d'échinodermes et la fréquence d'occurrence des coccolithophores et des foraminifères a brutalement augmenté. Bien que ces changements biologiques soient corrélés avec les fluctuations du pH, le faisceau suivant d'éléments convergents suggère que ces organismes ont réagi principalement à l'augmentation des températures : lorsque l'effet du pH est maintenu constant dans les analyses statistiques, la température est fortement corrélée à l'abondance planctonique, ce qui n'est pas le cas avec le pH lorsque l'effet de la température est maintenu constant ; les changements planctoniques se sont accélérés au moment d'une intensification du réchauffement des températures de surface dans l'océan Atlantique Nord-Est, lequel s'est produit en même temps qu'un changement de phase de l'oscillation multidécennale Atlantique (AMO) qui est depuis lors en phase positive (anomalies positives des températures océaniques de surface). Enfin, de nombreux changements biologiques impliquant les organismes planctoniques non calcaires, poissons et oiseaux marins, se sont également produits à la même période dans l'océan Atlantique Nord-Est.

Ces résultats semblent montrer qu'actuellement les changements à long-terme des espèces calcaires en Atlantique Nord-Est sont en grande partie gouvernés par la température. Il est par conséquent primordial de considérer également la température lorsque la réponse des organismes calcaires à l'acidification est examinée, expérimentalement au laboratoire ou dans le milieu naturel, ou que des relations entre fluctuation du pH et évolution d'organismes calcaires sont recherchées.

Référence : Beaugrand, G., McQuatters-Gollop, A., Edwards, M., Goberville, E., (2012). Long-term changes in calcifying plankton in the North Atlantic and climate, Nature Climate Change.