Etude in situ de l’effet de l’acidification des océans sur la croissance des coraux

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Au cours de la COP 21 à Paris en décembre dernier, de nombreux évènements ont permis de médiatiser le rôle majeur joué par les océans dans la machine climatique. Aux yeux des membres de la plateforme Océan et Climat, créée quelques mois avant la COP, la courte mention des océans dans l’accord constitue une étape importante dans cette prise de conscience. Beaucoup ignorent toujours que l’océan contient 50 fois plus de carbone que l’atmosphère et qu’il absorbe environ 30% des émissions anthropiques de CO2 atmosphérique. Cette absorption rend l’eau de mer plus acide et corrosive pour les récifs coralliens, les crustacés et la vie marine. Cependant, les effets de ce phénomène d’acidification des océans sont complexes à appréhender. D’où l’intérêt suscité par une étude récemment parue dans le journal Nature qui apporte pour la première fois la preuve que ce phénomène, causé par l’augmentation de la concentration de gaz carbonique dans l’atmosphère et dans les océans, altère fortement la croissance des coraux.

L’état des lieux des récifs coralliens :

Les récifs coralliens sont particulièrement sensibles au processus d’acidification des océans parce que leur exosquelette se construit par accrétion de carbonate de calcium, au cours d’un processus appelé la calcification. Lorsque l’acidité de l’eau augmente, elle fait diminuer son pH en conséquence. Or, une eau trop acide peut dissoudre le carbonate de calcium des coraux dont ont besoin les mollusques, crabes, homards et autres créatures marines pour construire leur carapace et leur squelette.

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Processus d’acidification des océans (crédits : Glogster)

Des études ont déjà démontré le déclin des récifs coralliens à grande échelle au cours des dernières décennies. Le professeur Ken Caldeira avait ainsi relevé que les taux de calcification des coraux entre 2008 et 2009 étaient 40% inférieurs à ceux observés en 1975 et 1976. Cependant, la raison de cette tendance est difficile à identifier. En effet, l’acidification peut-être une cause possible, tout comme la pollution, le réchauffement climatique ou encore la surpêche. En laboratoire, les chercheurs peuvent aisément isoler certains facteurs pour se concentrer uniquement sur les effets de l’acidification des océans. Cependant, cela implique d’étudier individuellement des espèces de coraux alors que l’étude de l’écosystème corallien dans sa globalité serait plus pertinente pour comprendre les dynamiques à l’œuvre.

Une démarche périlleuse :

Pour les raisons évoquées précédemment, le professeur Ken Caldeira et le Dr Rebecca Albright, de l’institut Carnegie aux Etats-Unis, ont donc décidé de mener une expédition en Australie en 2014 au large de la barrière de Corail pour mettre en évidence les effets de l’acidification des océans sur les coraux. Leur approche visait à modifier les propriétés chimiques de l’eau de mer pour imiter la composition de l’eau de l’ère préindustrielle et mettre en évidence, par comparaison, les effets de l’acidification actuelle des océans sur la rapidité de croissance des coraux. En effet, à l’heure actuelle, les océans sont en moyenne 30% plus acides qu’ils ne l’étaient avant la Révolution Industrielle.

Richard Feely, océanographe chimiste de la NOAA à Seattle, souligne l’intérêt de cette recherche qui n’a pas été menée en laboratoire et qui montre donc « la réaction sur le terrain ». Une démarche qu’il a lui-même expérimenté en 2008 sur des écloseries d’huitres sur la côte Est des Etats-Unis. Il avait réussi à démontrer qu’en manipulant les propriétés chimiques de l’eau de mer des écloseries, il était en mesure de contrer l’acidification et de stimuler la production d’huitres.

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Station de recherche de One Tree Island

La démarche n’a, néanmoins, pas été si aisée à mettre en œuvre. L’équipe Américaine envoyée en Australie a du s’y reprendre à trois fois et affiner la précision de leur matériel d’analyse pour obtenir des résultats cohérents et exploitables car la mise en pratique d’une telle expérience sur la barrière de corail est périlleuse. Cependant, la géographie particulière du site – voir ci-contre – leur a été très favorable. Ils se sont installés près de l’île One Tree, un atoll situé au sud-est de la grande barrière de Corail, au large de l’Australie. Cette île comporte deux lagons, en eau peu profonde, qui sont submergés à marée haute mais accessibles et distincts à marée basse. Une heure par jour, l’eau de mer passe d’un lagon à un autre en traversant le récif corallien. Ainsi, l’île One Tree forme cet écosystème corallien unique qui, à marée basse, offre un cadre optimal pour mener des expériences sur l’eau de mer piégée dans l’enceinte du lagon.

Le déroulement de l’expérience :

En 2014, les chercheurs américains ont ainsi utilisé une substance alcaline qu’ils ont mélangée à de l’eau de mer à proximité de la Grande Barrière de Corail. Pendant quinze jours, ils ont stimulé l’alcalinité dans le lagon supérieur en injectant de l’hydroxyde de sodium et des colorants non réactifs.

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Photo de la soude rose dispersée dans le lagon (prise par Rebecca Albright)

Puis les sept jours suivants, ils ont uniquement versé ce colorant rose – voir ci-contre – pour tracer les mouvements de l’eau de mer dans le lagon isolé. Au cours de l’expérience, les membres de l’équipe expliquent qu’ils ont pompé l’équivalent de 15 000L d’eau du récif qu’ils ont versé dans un immense réservoir pour l’analyser et confronter ensuite ces données à celles recueillies avec un échantillon d’eau de mer situé en amont de la zone de prélèvement. En comparant les mesures, les chercheurs ont pu mettre en évidence l’augmentation globale de la calcification du récif lorsque l’eau était rendue moins acide. En effet, ramener le pH du récif corallien à ce qu’il était en période préindustrielle a permis d’augmenter de près de 7% la croissance des exosquelettes des coraux.

Un bilan alarmant :

Aux vues des résultats de l’étude, le Dr Rebecca Albright n’hésite pas à dire que le ralentissement de la croissance des coraux due à l’acidification des océans « n’est plus une crainte pour le futur, il s’agit d’ores et déjà d’une réalité ». D’après son collègue Ken Caldeira, si aucune décision n’est prise rapidement, il se pourrait que les récits coralliens et tout ce qui en dépend, à savoir la faune marine et les communautés locales, ne survivent pas au cours du siècle à venir.

En principe, cette expérience soutient l’idée que les hommes pourraient être capables de maîtriser l’acidification des océans et protéger les récits coralliens de ses effets, en augmentant artificiellement l’alcalinité de l’eau de mer à proximité des récifs. Cependant, cette approche de géo-ingénierie ne convainc pas le professeur Ken Caldeira, pour qui la poursuite de cette stratégie à grande échelle n’est pas envisageable. Au contraire, il estime que la réaction la plus sage reste une réduction des émissions de CO2.

Afin de continuer à sensibiliser l’opinion publique et la communauté scientifique sur le sujet, l’équipe de chercheurs s’apprête à mener une seconde expédition, programmée pour septembre 2016, à l’antithèse de leur première approche. Cette fois-ci, plutôt que d’ajouter une substance alcaline, il s’agira d’augmenter l’acidité de l’eau pour atteindre le niveau attendu en 2100 si les émissions de CO2 ne sont pas réduites.


Rédacteur :
- Camille Nibéron, stagiaire pour la Science et la Technologie : camille.niberon@ambascience-usa.org

Sources :
- Tollefson, Jeff, "Landmark experiment confirms ocean acidification’s toll on great Barrier Reef", Nature, Frebruary, 24th, 2016 : http://www.nature.com/news/landmark-experiment-confirms-ocean-acidification-s-toll-on-great-barrier-reef-1.19410
- "Ocean acidification slowing coral reef growth, study confirms", The Guardian, February, 24, 2016 : http://www.theguardian.com/environment/2016/feb/24/ocean-acidification-slowing-coral-reef-growth-study-confirms