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L'upwelling artificiel sauve les coraux du blanchiment

Citation: Sawall, Y., Harris, M., Lebrato, M., Wall, M., et Feng, Y. (2020). Des impulsions discrètes d'eau profonde plus froide peuvent ralentir le blanchiment des coraux pendant le stress thermique: implications pour l'upwelling artificiel lors d'événements de stress thermique. Frontiers in Marine Science, 7(720). https://doi.org/10.3389/fmars.2020.00720

Figure 1: Un corail cerveau blanchi. (Source de l'image: NOAA)

Le réchauffement climatique est une menace importante pour les récifs coralliens du monde entier. Dans des conditions normales, les coraux hébergent des algues symbiotiques (zooxanthelles) à l'intérieur de leurs tissus, qui nourrissent les coraux et leur donnent leurs couleurs vives. Cependant, lorsque les températures augmentent, les coraux deviennent soumis à un stress thermique et éjectent leurs amis algues, ce qui entraîne une perte de couleur connue sous le nom de blanchiment des coraux (Figure 1). Si un corail reste assez longtemps sans ses algues symbiotiques, et sans l’énergie photosynthétique des algues, le corail mourra de faim et mourra.

Entre 2014 et 2017, environ 75% des récifs du monde ont connu un événement de blanchiment, et dans 30% de ces récifs, le blanchissement a entraîné une mort massive de coraux. Un événement particulièrement désagréable en 2016 a endommagé 85% des récifs coralliens de la Grande Barrière de Corail. Puisqu'il peut falloir 15 à 25 ans pour qu'un récif se remette d'un événement majeur de blanchiment, l'avenir du corail est en péril. Mais que se passerait-il s'il y avait un moyen d'éviter le blanchiment en premier lieu?

Une solution non conventionnelle: la remontée artificielle

Les scientifiques ont commencé à tester plusieurs technologies qui peuvent aider les récifs à résister à des températures élevées, au cas où notre société ne pourrait pas ou ne résoudrait pas le réchauffement climatique (le problème fondamental). Une méthode à l'étude est l'élevage sélectif d'espèces coralliennes résistantes à la chaleur. Un autre est le déploiement de grandes toiles d'ombrage pour protéger les récifs du soleil. Une autre technique possible est appelée Upwelling artificiel (ou AU).

Un système AU se compose d'un long tube vertical et d'une pompe, qui dirige l'eau de mer froide et riche en nutriments des profondeurs de l'océan vers la surface. La technologie tire son nom du fait qu'elle simule l'upwelling naturel, qui se produit dans certaines parties de l'océan (comme la côte californienne) lorsque les courants générés par le vent tirent les eaux profondes vers la surface.

Actuellement, les aquaculteurs utilisent l'UA pour s'assurer que l'eau entourant leurs fermes de fruits de mer reste fraîche et oxygénée. Mais les scientifiques ont des raisons de croire que l'UA pourrait également être bénéfique pour les récifs coralliens. Des études ont montré que les remontées d'eau naturelles réduisaient le blanchissement et la mort des coraux lors de vagues de chaleur séparées au large de la Thaïlande, du Costa Rica et des îles Galapagos. L'UA est-elle capable de générer ces résultats positifs dans les zones dépourvues de remontées naturelles?

Expérimentation en laboratoire

Figure 2: Les trois types de coraux échantillonnés sur les récifs des Bermudes et soumis au réchauffement et au traitement par l'UA (Sawall et al., 2020; Figure 1C).

Pour tester cela, des scientifiques du Bermuda Institute of Marine Science ont collecté 3 espèces de coraux (Montastrea cavernosa, Porites astreoides, et Pseudodiploria strigosa; Figure 2) d'un récif peu profond aux Bermudes avec des températures de l'eau de 28 ° Celsius (82,4 ° Fahrenheit). Ils ont également recueilli de grandes quantités d'eau de mer dans deux sites plus profonds à proximité: l'un à une profondeur d'eau de 50 mètres, où les températures étaient de 24 ° C (75,2 ° F); et un à 100 mètres, où les températures étaient de 20 ° C (68 ° F). Dans le laboratoire, les scientifiques ont mis les coraux dans des réservoirs et ont augmenté la température de l'eau jusqu'à 31 ° C (87,8 ° F) pendant 3 semaines pour imiter une vague de chaleur. Alors que certains des réservoirs restaient constamment à cette température élevée, dans d'autres, les scientifiques injectaient régulièrement l'eau plus froide collectée sur le site d'étude de 50 ou 100 m – permettant aux coraux de ces réservoirs de récupérer occasionnellement de la chaleur et de simuler des remontées artificielles dans le processus. En comparant le taux de photosynthèse et la densité de zooxanthelles entre les coraux qui ont reçu le traitement AU et ceux qui ne l'ont pas fait, les scientifiques ont déterminé que des éclats occasionnels d'eau profonde et froide réduisaient considérablement les symptômes de stress thermique comme le blanchiment des coraux dans 2 des 3 étudié les espèces de corail.

Un outil imparfait

Ce sont des résultats prometteurs car ils indiquent que même une exposition temporaire à de l'eau plus froide peut aider les récifs coralliens à survivre aux vagues de chaleur. Mais il y a encore de nombreuses questions autour de l'UA. Premièrement, les scientifiques ne savent pas comment une eau plus froide (avec un pH et une concentration en nutriments légèrement différents) aura un impact sur le reste de la communauté récifale. Deuxièmement, tous les récifs ne conviennent pas à l'UA. Alors que les récifs des Bermudes (figure 3) sont situés sur des plates-formes à proximité de dénivellations abruptes, d'autres récifs (comme une grande partie de la grande barrière de corail) sont situés sur des fonds marins en pente douce, où il serait difficile de trouver une source proche de eau. Troisièmement, la capacité de refroidir un récif entier à l'aide de systèmes AU est en réalité assez limitée.

Mais si l'UA n'est pas une solution parfaite et universelle au blanchiment des coraux, elle pourrait certainement être un outil important à avoir dans notre arsenal. Compte tenu de la gravité du réchauffement climatique et de notre incapacité (jusqu'à présent) à l'arrêter, nous aurons besoin d'une suite d'outils – à la fois conventionnels et non conventionnels – pour sauver nos récifs coralliens. Développer et tester des technologies telles que la remontée artificielle est donc une tâche importante.

Figure 3: Un récif de corail aux Bermudes, qui est situé au sommet d'une plate-forme avec des pentes raides et des sources d'eau profondes à proximité. (Source de l'image: Reilly Durfy sur Unsplash)

Je suis doctorant en science du système terrestre à l’Université de Stanford et j’étudie la façon dont les microbes des sédiments océaniques profonds produisent et consomment des gaz à effet de serre. Je suis originaire de l’État enclavé du Minnesota, donc j’ai toujours été fasciné par l’océan. Quand je ne suis pas dans le laboratoire, j’adore participer à des triathlons, transmettre des articles «The Onion» à mes amis et à ma famille et faire de la randonnée avec mon chien de chasse Banjo.

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