La vulnérabilité des oursins rouges au changement climatique dépend de la localisation

Les nouvelles découvertes, publiées le 20 janvier dans Avancées scientifiques, indiquent que les populations d’oursins rouges du sud de la Californie pourraient être plus vulnérables au changement climatique que celles du nord de la Californie. Bien que les oursins du sud de la Californie soient déjà adaptés à des conditions plus chaudes, les chercheurs soupçonnent qu’un réchauffement supplémentaire de leur environnement pourrait être supérieur à ce qu’ils peuvent tolérer.

“Les oursins rouges de la population du sud de la Californie étaient beaucoup plus sensibles aux changements environnementaux que ceux du nord de la Californie, et nous pensons que c’est probablement parce qu’ils sont déjà plus proches d’une sorte de limite thermique”, a déclaré l’auteur principal Kristy Kroeker, professeur d’écologie. et biologie évolutive à UC Santa Cruz.

Le premier auteur, Emily Donham, a dirigé l’étude en tant qu’étudiant diplômé de l’UCSC et est maintenant chercheur postdoctoral à l’UC Santa Barbara. “Les oursins rouges sont une espèce de pêche importante le long de notre côte, il est donc très important de comprendre comment ils sont susceptibles d’être touchés par le changement climatique”, a-t-elle déclaré.

L’étude a examiné les effets de trois variables environnementales clés dans l’habitat côtier des oursins : la température de l’eau, l’oxygène dissous et le pH (une mesure de l’acidification des océans). Le changement climatique entraîné par l’augmentation du dioxyde de carbone dans l’atmosphère réchauffe les océans et réduit les niveaux d’oxygène dans l’eau, tandis que l’absorption accrue de dioxyde de carbone par l’eau de mer entraîne une acidification des océans.

Selon Kroeker, la plupart des études portant sur l’adaptabilité des espèces au changement climatique se sont concentrées sur un aspect du changement environnemental, comme le réchauffement ou l’acidification des océans. “Mais toutes ces espèces qui nous préoccupent sont intégrées dans des environnements avec de multiples variables qui seront affectées par le changement climatique”, a-t-elle déclaré.

À l’aide d’un réseau de capteurs déployés le long de la côte, les chercheurs ont d’abord caractérisé les conditions actuelles dans les forêts de varech du nord et du sud de la Californie. Il existe de grandes différences entre les eaux côtières du nord et du sud de la Californie en raison de la forte remontée d’eau saisonnière dans le nord, qui amène à la surface des eaux profondes froides avec des niveaux réduits d’oxygène dissous et un pH plus bas (plus proche de l’extrémité acide de l’échelle). L’upwelling côtier est beaucoup plus faible dans le sud de la Californie.

En conséquence, les populations d’oursins du nord de la Californie sont déjà exposées à des conditions plus acides, moins oxygénées et plus froides que les eaux du sud de la Californie. À l’avenir, cependant, les deux régions connaîtront des eaux plus chaudes, plus acides et moins oxygénées par rapport aux conditions actuelles.

Pour étudier la sensibilité des oursins rouges à ces conditions changeantes, les chercheurs ont élevé des oursins juvéniles des deux régions dans des réservoirs extérieurs au Long Marine Laboratory de l’UCSC, où ils pouvaient contrôler les conditions dans chaque réservoir.

Les expériences ont exposé les oursins des deux populations aux conditions moyennes de chacune des deux régions pour la température, l’oxygène dissous et le pH. Les résultats ont clairement montré que les populations d’oursins rouges sont adaptées à leur environnement d’origine et connaissent une mortalité accrue lorsqu’elles sont élevées dans des conditions différentes. Les oursins du sud de la Californie se sont mal comportés dans les conditions du nord de la Californie, et vice versa.

Les chercheurs ont également exposé les oursins rouges aux conditions futures attendues pour leurs régions d’origine sur la base des projections climatiques régionales pour l’année 2100. Ces conditions futures ne chevauchent généralement pas la gamme des conditions actuellement mesurées le long de la côte.

Bien que la mortalité ait augmenté dans les populations des deux régions dans les conditions futures prévues, les oursins du nord de la Californie ont connu une mortalité plus faible et avaient une meilleure condition physique que les oursins du sud de la Californie.

“Bien que les populations du nord de la Californie soient dans des conditions plus acides et à faible teneur en oxygène à l’avenir, ce sont les populations du sud de la Californie qui ont été beaucoup plus touchées”, a déclaré Kroeker.

Ce fut une surprise, dit-elle, car les populations du nord de la Californie sont adaptées aux changements saisonniers dans lesquels la température, l’oxygène dissous et le pH diminuent tous de concert, alors qu’avec le changement climatique, cette variation étroitement couplée, ou “structure de covariance”, sera brisée. . L’oxygène dissous et le pH diminueront davantage, mais la température augmentera.

“Cela décompose la structure de covariance environnementale à laquelle ils sont adaptés, donc notre prédiction était que cela les rendrait plus vulnérables. Mais ce n’est pas ce que nous avons trouvé”, a déclaré Kroeker.

Les résultats suggèrent que la température de l’eau est une variable environnementale critique pour les oursins rouges. Avec des températures plus chaudes pour commencer, les eaux côtières du sud de la Californie n’auront peut-être pas besoin de se réchauffer beaucoup plus pour atteindre des températures inhospitalières pour les oursins rouges.

“Nous ne devons pas supposer que la vulnérabilité d’une espèce au changement climatique est la même dans toute son aire de répartition”, a déclaré Kroeker. “Chaque population est adaptée aux conditions locales, et toutes les populations ne vont pas réagir de la même manière au changement climatique mondial.”

En plus de Donham et Kroeker, les coauteurs incluent Iris Flores, Alexis Hooper et Evan O’Brien de l’UC Santa Cruz ; Kate Vylet et Jan Freiwald de la Fondation Reef Check ; et Yuichiro Takeshita au Monterey Bay Aquarium Research Institute. Ce travail a été soutenu par l’UC Institute for the Study of Ecological and Evolutionary Climate Impacts (ISEECI) et le California Ocean Protection Council.