Réchauffement climatique : une immense lame de fond

L'encre de mer n° 28-29

A écouter Grégory Beaugrand* qui observe, chiffres à l’appui, l’arrivée du changement climatique et son impact sur le plancton, les poissons et les oiseaux, l’on a l’impression d’une immense lame de fond qui transforme inéluctablement notre environnement.

Une courbe « quasi-verticale » du réchauffement global…

Depuis 1880, la hausse des températures globales s’est faite en 2 phases avec une différence de 0,8°C. Ce qui est inquiétant, c’est la vitesse avec laquelle ce changement « quasi-vertical » s’opère. Pour la fin du siècle, les scénarios d’évolution des températures montrent des évolutions de l’ordre de 2°C, voire même 5°C. 5°C équivaut à une différence entre une période glaciaire et une période interglaciaire(1).

… avec des disparités régionales et des variabilités annuelles

Cette évolution globale masque de fortes disparités régionales (+2°C dans la péninsule antarctique) ainsi que des variabilités annuelles. La position des centres de basse et haute pression atmosphérique et leur contraste déterminent la direction et l’intensité des vents. L’hiver rigoureux 2009-2010, en Europe, est dû à un flux de vent d’est dominant. Avec de tels changements de régime thermique, on est passé en quelques années d’un système dominé par la crevette rouge à un système dominé par la morue en Alaska,. Par ailleurs, l’activité solaire interagit également sur les variations annuelles. De faible intensité en 2008, 2009, les étés sont restés tempérés…

Un degré de plus bouleverse l’environnement

En Mer du Nord, région charnière entre un système polaire et un système tempéré, l’influence polaire a disparu ces dernières années. Avec seulement un degré de plus, soit 11°C en moyenne, les larves de crabe augmentent tout comme les organismes benthiques qui passent par des stades larvaires au cours de leur croissance(2). La morue, dont la reproduction exige des températures comprises entre 0°C et 12°C, tend à se raréfier d’autant plus qu’elle rencontre des difficultés pour se nourrir au cours de sa croissance larvaire. Au stade où sa bouche se forme (stade 2), elle se nourrit de copépodes subarctiques dont le pic d’apparition au printemps coïncide avec sa croissance. Ces copépodes sont progressivement remplacés par une espèce tempérée dont le pic d’apparition se situe à la fin de l’été. Il y a donc un décalage dans la relation proie-prédateur. Enfin, avec la température, la taille moyenne des proies, et par là-même leur contenu énergétique, tend à diminuer. La larve doit passer plus de temps pour ingérer la même quantité énergétique, ce qui se traduit dans le milieu naturel par une plus grande mortalité(3)… En 1998, suite à l’impact d’un super El Nino,(4) 16% des coraux du monde sont morts, en particulier dans l’océan Pacifique et l’océan Indien. Le blanchiment du corail se produit avec une hausse des températures maximales de seulement 0,8-1°C pendant 4 semaines.

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Le plancton : un excellent indicateur du climat

« Essentiel à notre planète, le plancton est à la base de la chaîne alimentaire. Il fournit un tiers de notre oxygène et absorbe 30% de nos émissions en dioxyde de carbone. Parce qu’il prend la température de son environnement et qu’il est peu influencé, à très grande échelle, par les activités humaines, le plancton est un excellent indicateur du climat, une sorte de « bio-thermomètre ».

Note : Il s’agit là d’analyses bioclimatiques sur la répartition spatiale des espèces et non d’analyses biochimiques qui révèleraient des concentrations liées à la pollution : métaux lourds et PCB (polychlorobenzènes) par exemple. Aux échelles régionales ou locales, la pollution, les eutrophisations, voire même la pêche qui modifie la relation proie-prédateur, interagissent fortement sur le plancton. L’eutrophisation est caractérisée par une anoxie (ou manque d’oxygène) engendrée par une croissance bactérienne. Celle-ci survient après une prolifération d’algues ou de plancton provoquée par un apport excessif de nutriments dans le milieu (azote, carbone, phosphore…). Il en résulte une forte mortalité d’organismes aquatiques.

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La diversité en plancton et en poissons se réorganise

Le plancton caractéristique des eaux chaudes migre vers le nord tandis que le nombre des espèces caractérisant des eaux plus froides diminue. Les espèces subtropicales présentes autrefois dans le Golfe de Gascogne sont maintenant dans la partie ouest des côtes norvégiennes, soit une migration de plus de 20 km par an, en 40 ans. Idem pour des espèces tempérées chaudes de la Mer Celtique qui apparaissent dans la Mer du Nord, soit une migration de 19 km par an en moyenne. Succédant au plancton, certaines espèces subtropicales de poissons remontent de l’Espagne vers les côtes d’Irlande.

Une observation citoyenne pour comprendre et anticiper les changements

Avec 3°C de plus, on va assister à des effets de surprise : des espèces pourront augmenter (comme par exemple la sole en Mer du Nord) jusqu’en 2050 puis chuter d’un coup. Certaines espèces disparaîtront comme les gadéidés (lieu noir, églefin, morue) et seront remplacées par d’autres (rouget-barbet, encornet…). Les fermes aquacoles pourront être affectées fortement par l’arrivée de parasites et d’espèces planctoniques toxiques, ainsi que par des changements dans les niches écologiques (ou préférentiels thermiques) des espèces d’élevage…

Pour comprendre et anticiper ces changements, il est nécessaire de développer des réseaux d’observation par les pêcheurs, les navigateurs, les citoyens… A l’instar des réseaux d’observation des oiseaux, ils pourront collecter des échantillons de plancton(5) et échanger leurs informations dans des observatoires

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La « pompe biologique » de l’océan pourrait se ralentir…

Si la diversité des dinoflagellés (groupe de phytoplancton) et du zooplancton augmente avec la température, ce n’est pas le cas des diatomées (groupe de phytoplancton) adaptées à un fort contraste hiver-été et à des températures maximales annuelles comprises entre 15°C et 20°C. Ces diatomées jouent un rôle important dans la régulation du cycle du carbone. En glissant lentement de la surface vers le fond des océans où elles sédimentent, elles assurent un flux de carbone depuis l’atmosphère jusqu’au fond.

Par ailleurs, avec le réchauffement, la taille moyenne des organismes diminue tout comme celle des particules qu’ils produisent et qui sédimentent au fond. Plus petites, plus légères, ces particules se maintiennent quelques jours de plus dans la couche éclairée des 50 m, ce qui favorise une activité bactérienne. Cette dernière les dégrade tout en relarguant du CO² par la respiration…

Enfin, le réchauffement des eaux de surface entraîne une stratification de l’océan : moins de sels minéraux arrivent en provenance du fond dans la couche éclairée, ce qui entraine moins de photosynthèse, moins de diatomées, et des prédateurs (les copépodes) de plus petite taille…

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Atlantique nord : une région-clé

Les organismes vivants piègent 2/3 des émissions rejetées par l’activité humaine chaque année : 1/3 dans la biosphère terrestre (forêts…) et un 1/3 dans les océans (plancton…). L’océan Atlantique nord, entre 40° et 70° nord de latitude, absorbe 23% de ce que l’océan absorbe dans son intégralité. C’est une région clé en termes de pompe biologique, une région très productive avec de grosses diatomées qui ont tendance à sédimenter sur le fond, et des grands organismes qui produisent un flux de particules depuis la surface jusqu’au fond.

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Faire avec le mouvement

Les aires marines protégées (AMP) doivent tenir compte du changement des milieux et disposer d’un corridor pour que les espèces puissent suivre leur optimum thermique et écologique. Une migration de 23 km par an en moyenne, cela représente 10°de latitude… Par comparaison, les espèces se déplacent sur terre au rythme de 0,5 km par an. C’est le cas pour des papillons et des oiseaux (avec un maximum de 5 km par an pour certains oiseaux).

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1 Durant le dernier maximum glaciaire, la différence de température globale n’était que de 5°C et pourtant le paysage était complètement différent avec des étendues glaciaires au nord de Londres, et la steppe ou toundra arctique au nord de la France. Une différence dans l’autre sens se traduirait par une forte désertification…
2 Ces organismes sont dits « à développement indirect ». Les organismes du fond se développent plus « directement » quand il fait très froid, vers les pôles par exemple.
3 Notons également que des turbulences dans la colonne d’eau engendrées par des forts régimes de vent peuvent déstabiliser les larves qui peinent à attraper leur proie. Il en résulte un déséquilibre énergétique, la diminution de la taille des organismes et une plus forte mortalité… Concernant les oiseaux, les guimots pêchent des sprats et des lançons. Les syngnates qui supplantent ces espèces ont une moindre valeur énergétique, ce qui provoque de fortes mortalités d’oiseaux.
4 Une arrivée massive d’eau chaude dans le Pacifique-est qui change radicalement le climat de la ceinture tropicale.
5 L’observateur devra tenir compte des migrations verticales effectuées la nuit par les copépodes pour éviter la prédation. Plus ce zooplancton est pigmenté et visible, plus ces migrations sont effectives. Il existe par ailleurs des phénomènes de colmatage des filtres à poissons provoqués par des blooms phytoplanctoniques. S’ils étaient négligés, ils pourraient faire croire à une désertification planctonique…

* Grégory Beaugrand est chercheur au CNRS, à l’Université de Lille 1, spécialisé sur la biodiversité et le climat

Voir autre article de Grégory Beaugrand

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