Une étude montre un impact négatif inattendu du CO2 sur un important groupe de plancton

Alors que les organismes calcifiants comme les huîtres et les coraux ont du mal à former leurs coquilles et leurs squelettes dans une eau de mer plus acide, les diatomées ont été considérées comme moins sensibles aux effets de l’acidification des océans – un changement chimique déclenché par l’absorption de dioxyde de carbone (CO2). Les minuscules diatomées répandues dans le monde utilisent la silice, un composé de silicium, d’oxygène et d’hydrogène, comme matériau de construction pour leurs coquilles. Le fait que les diatomées soient néanmoins menacées a maintenant été démontré pour la première fois par des chercheurs du GEOMAR Helmholtz Center for Ocean Research Kiel, de l’Institute of Geological and Nuclear Sciences Limited New Zealand et de l’Université de Tasmanie dans une étude publiée dans Nature. Pour l’étude, les chercheurs ont lié une analyse globale de diverses sources de données à la modélisation du système terrestre. Les résultats fournissent une nouvelle évaluation de l’impact mondial de l’acidification des océans.

En raison de l’acidification des océans, les coquilles de silicium des diatomées se dissolvent plus lentement. Ce n’est pas un avantage – cela fait couler les diatomées dans des couches d’eau plus profondes, avant qu’elles ne se dissolvent chimiquement et ne soient reconverties en silice. Par conséquent, ce nutriment est plus efficacement exporté vers l’océan profond et se raréfie ainsi dans la couche de surface inondée de lumière, où il est nécessaire pour former de nouvelles coquilles. Cela provoque un déclin des diatomées, selon les scientifiques dans leur récente publication. Les diatomées contribuent à 40 % de la production de biomasse végétale dans l’océan et sont à la base de nombreux réseaux trophiques marins. Ils sont également le principal moteur de la pompe à carbone biologique qui transporte le CO₂ dans l’océan profond pour un stockage à long terme.

Le Dr Jan Taucher, biologiste marin chez GEOMAR et premier auteur de l’étude, déclare : “Avec une analyse globale des expériences sur le terrain et des données d’observation, nous voulions découvrir comment l’acidification des océans affecte les diatomées à l’échelle mondiale. Notre compréhension actuelle des effets écologiques des changements océaniques repose en grande partie sur des expériences à petite échelle, c’est-à-dire à partir d’un endroit particulier à un moment particulier. Ces résultats peuvent être trompeurs si la complexité du système terrestre n’est pas prise en compte. Notre étude utilise les diatomées comme exemple pour montrer comment des effets à petite échelle peuvent entraîner des changements à l’échelle de l’océan avec des conséquences imprévues et de grande envergure pour les écosystèmes marins et les cycles de la matière. Les diatomées étant l’un des groupes de plancton les plus importants dans l’océan, leur déclin pourrait entraîner un changement significatif dans le réseau trophique marin ou même un changement pour l’océan en tant que puits de carbone.”

La méta-analyse a examiné les données de cinq études de mésocosmes de 2010 à 2014, dans différentes régions océaniques allant des eaux arctiques aux eaux subtropicales. Les mésocosmes sont un type de tube à essai de grand volume et surdimensionné dans l’océan avec une capacité de dizaines de milliers de litres, dans lequel les changements des conditions environnementales peuvent être étudiés dans un écosystème fermé mais autrement naturel. À cette fin, l’eau enfermée dans les mésocosmes a été enrichie en dioxyde de carbone pour correspondre à des scénarios futurs avec des augmentations modérées à fortes du CO atmosphérique₂ niveaux. Pour la présente étude, la composition chimique de la matière organique des pièges à sédiments a été évaluée au fur et à mesure qu’elle coulait dans l’eau contenue dans les conteneurs expérimentaux au cours de plusieurs semaines d’expériences. Combiné avec des mesures de la colonne d’eau, une image précise des processus biogéochimiques au sein de l’écosystème a émergé.

Les résultats obtenus à partir des études sur les mésocosmes pourraient être confirmés à l’aide de données d’observation mondiales en haute mer. Ils montrent – conformément aux résultats de la méta-analyse – une dissolution plus faible des coquilles de silicium à une acidité de l’eau de mer plus élevée. Avec les ensembles de données résultants, des simulations ont été effectuées dans un modèle du système terrestre pour évaluer les conséquences à l’échelle de l’océan des tendances observées.

“D’ici la fin de ce siècle, nous nous attendons à une perte allant jusqu’à 10 % des diatomées. C’est immense quand on considère à quel point elles sont importantes pour la vie dans l’océan et pour le système climatique”, a poursuivi le Dr Taucher. “Cependant, il est important de penser au-delà de 2100. Le changement climatique ne s’arrêtera pas brusquement, et les effets mondiaux en particulier mettent un certain temps à devenir clairement visibles. Selon la quantité d’émissions, notre modèle dans l’étude prédit une perte allant jusqu’à 27 pour cent de silice dans les eaux de surface et un déclin à l’échelle de l’océan des diatomées pouvant atteindre 26% d’ici l’an 2200 – plus d’un quart de la population actuelle.”

Cette découverte de l’étude contraste fortement avec l’état antérieur de la recherche océanique, qui considérait les organismes calcifiants comme des perdants et les diatomées moins affectées par l’acidification des océans. Le professeur Ulf Riebesell, biologiste marin à GEOMAR et responsable des expériences sur le mésocosme ajoute : “Cette étude met une nouvelle fois en évidence la complexité du système terrestre et la difficulté associée à prédire les conséquences du changement climatique d’origine humaine dans son intégralité. Des surprises de ce genre nous rappellent encore et encore les risques incalculables que nous courons si nous ne luttons pas rapidement et de manière décisive contre le changement climatique.”