Autissier : des océans acides et chauds

Le contexte

Ingénieur agronome de formation, spécialisée sur la question des ressources halieutiques, Isabelle Autissier a réalisé entre 1987 et 2000 quatre tours du monde en solitaire. Depuis, elle a effectué plusieurs expéditions à la voile dans les mers du sud.

Au printemps dernier, elle a participé au Grenelle de la mer, au sein de la commission « littoral ».

L’enjeu

- Un témoin du changement climatique

"En tant que marin, je n’ai qu’une vue parcellaire du changement climatique, car beaucoup de phénomènes ne peuvent pas se voir, comme la pollution chimique des eaux. Mais j’ai pu observer ses effets en me rendant, à dix ans d’intervalle, dans la péninsule Antarctique où il y a désormais plus de roches et moins de glace qu’avant. Ma prochaine expédition dans la région sera sur l’île Charcot qui, il y a encore huit mois, n’était pas une île."

- Un puits de carbone en danger

"Les océans absorbent environ un tiers des émissions humaines grâce au plancton et autres organismes vivants, mais leur capacité à capter le CO2 stagne, voire baisse dans certaines régions. C’est le cas de l’océan austral, premier puits de carbone de la planète, qui capte de moins en moins de CO2 depuis 2001. Dans les années qui viennent, le coup de main que nous donne l’océan va diminuer."

- La fonte de la banquise

"Au pôle sud, la banquise qui se forme en hiver se morcelle de plus en plus tôt. Il n’y a pas si longtemps, les marins ne pouvaient pas naviguer avant la mi-décembre. Désormais, on peut prendre la mer un mois plus tôt."

- Les courants marins perturbés

"La circulation océanique est menacée par le réchauffement car celui-ci bouleverse les courants marins. Le fameux Gulf Stream, par exemple, dépend à sa source des eaux froides et salées qu’on trouve au large de la Norvège. Cette pompe naturelle a perdu aujourd’hui 30% de son débit. Le réchauffement impacte également les courants qui remontent des fonds marins, riches en sels nutritifs et qui permettent la formation d’immenses bancs de poissons."

- L’acidification des océans

"L’absorption de grandes quantités de CO2 acidifie la masse d’eau, qui a déjà perdu un dixième de pH en vingt ans. Cette acidification attaque le carbonate de calcium qui constitue en partie les planctons et les coquillages. En 2100, l’océan austral pourrait ainsi devenir corrosif après avoir subi un écroulement de la vie planctonique, et donc de l’ensemble de la chaîne alimentaire qui en dépend. L’acidification a également un impact sur le « corail froid », déjà menacé par la pêche des grands fonds."

- L’impact sur les écosystèmes marins

"Les espèces qui aiment l’eau froide ont un terrain de jeu qui se rétrécit d’année en année, ce qui menace à terme leur survie. En mer du Nord, des espèces vivent toujours plus en profondeur pour trouver les températures qui conviennent à leur épanouissement. Le réchauffement augmente également le risque d’espèces invasives. On le voit déjà avec le phénomène des invasions de méduses, qui adorent l’eau chaude et se développent aujourd’hui dans des régions qu’elles ne fréquentaient pas auparavant. Même les bigorneaux sont victimes du réchauffement des océans : des chercheurs ont montré que leur coquille grandit moins vite, ce qui les rend plus vulnérables face aux prédateurs et les oblige à se déplacer très rapidement quand la mer se retire…"

- Le méthane des océans

"Les réserves de méthane solide présentes dans les grands fonds sont environ deux fois plus importantes que l’ensemble des réserves d’énergies fossiles répertoriées à ce jour sur la planète. Certains pensent déjà à l’exploiter, mais c’est une vraie bombe à retardement : si jamais le méthane ressortait de l’océan à l’état gazeux, il s’agirait d’une contribution majeure à l’effet de serre, absolument pas prise en compte aujourd’hui dans les études sur le réchauffement climatique."

- Quel avenir pour les océans ?

"Nous allons vers des océans de plus en plus stratifiés, chauds et acides. Nous n’avons pas encore trouvé de solutions et sommes même loin d’avoir analysé tous les phénomènes. Il faut se concentrer sur l’impact que pourrait avoir une modification des océans sur la vie des hommes. Le timing de la nature et celui des humains est différent, les échelles de temps ne sont pas les mêmes. En tant que navigatrice, je ne me bats jamais contre l’océan. Au contraire, on se met dans le rythme de la nature, on lâche prise pour trouver une stratégie harmonieuse. Nous pouvons exporter cette façon de voir sur terre."

Acidification de l'océan : des espèces en profiteront, d'autres mourront

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Par Jean-Luc Goudet, Futura-Sciences Bookmark and Share

Quel effet aura sur les organismes marins l'acidification des océans, autre conséquence de l'augmentation de la teneur de l'atmosphère en gaz carbonique ? Une équipe américaine l'a mesuré expérimentalement sur une série d'espèces. Moralité : il y aura des vainqueurs et des vaincus.

A mesure que l'atmosphère s'enrichit en gaz carbonique (CO2, ou dioxyde de carbone), le pH de l'eau de mer s'abaisse. Autrement dit, son acidité augmente. Le phénomène est connu et expliqué. Le gaz carbonique de l'air se dissout dans l'eau et une partie réagit pour donner des ions hydrogénocarbonates (HCO3-) et carbonates (CO32-) et donc aussi des ions H+ (responsables de l'acidité).

Il n'y a cependant pas de relation simple entre teneur atmosphérique en CO2 et acidité de l'eau de mer car d'autres facteurs physiques interviennent, notamment la température, et les émissions de soufre et l'azote des engrais finissant dans l'océan conduisent aussi à réduire le pH.

On pense que depuis l'ère préindustrielle, le pH est descendu d'environ un dixième, de 8,2 à 8,1. Avec l'échelle logarithmique du pH, cette légère réduction correspond tout de même à une augmentation de la concentration réelle en ions H+ de 30%. Selon les estimations, le pH pourrait descendre à 7,9, voire 7,8 à la fin du siècle.

Cette acidification des océans ne sera pas sans conséquence sur un certain nombre d'espèces qui utilisent les carbonates pour se fabriquer une coquille en carbonate de calcium. C'est le cas des crustacés, des mollusques bivalves (moules, huîtres, palourdes, etc.), des coraux, de beaucoup de gastéropodes (comme les patelles) ainsi que de certaines algues.

La conque, un gastéropode, souffre de l'acidification. A gauche, l'animal s'est développé dans une eau de mer similaire à celle des océans actuels. A droite, l'animal a effectué sa croissance dans une eau très riche en dioxyde de carbone, mimant ce qui sera peut-être l'océan mondial dans un demi-millénaire. La coquille est fine et fragile. En fait, l'aragonite, une forme de carbonate de calcium, tend à se dissoudre dans l'eau. © Tom Kleindinst, Woods Hole Oceanographic Institution

Plusieurs études ont montré que l'acidité de l'eau entrave la calcification, c'est-à-dire la formation de la coquille, qui devient plus fragile chez l'adulte. Des travaux précis ont mesuré cet effet du pH chez l'huître et la moule.
Une équipe de la Woods Hole Oceanographic Institution, menée par Justin Ries (University of North Carolina, Chapel Hill), a été plus loin en testant l'effet de différentes concentrations de CO2 dissous dans l'eau sur 18 espèces marines vivant au fond (on les dit benthiques), animales et végétales. L'idée de l'expérience vient de la supposition que tous les organismes ne devraient pas être affectés de la même manière par une acidification car tous n'utilisent pas de la même manière le carbonate de calcium.

Crabes, homards et crevettes savent en profiter...

L'équipe a réalisé quatre milieux différant par leur acidité. Le premier, le témoin, a celle des mers d'aujourd'hui. Les trois autres correspondent à ce que l'on obtiendrait avec des teneurs atmosphériques en gaz carbonique deux fois, trois fois et même dix fois celle de l'ère pré-industrielle (établie à 285 parties par million, ou ppm). Très élevée, cette dernière valeur ne sera pas atteinte durant ce siècle mais, explique Justin Ries, elle pourrait devenir réalité dans 500 ou 700 ans et elle a déjà été atteinte dans le passé, durant le Crétacé.

L'idée originelle était bonne. Les espèces soumises aux tests ont réagi de manières très diverses. Les crustacés s'en sortent bien. Crabes bleus et homards profitent même largement d'une augmentation de la teneur de l'eau en carbonate et fabriquent leurs carapaces plus facilement, ce qui leur permet d'atteindre des tailles plus grandes et même impressionnantes. Les algues vertes calcifiées s'adaptent à la diminution de pH et continuent à fabriquer leurs structures calcifiées.

Un grand perdant : l'oursin crayon, qui a beaucoup de mal à fabriquer son test (la coquille) et ses imposants piquants lorsque l'acidité de l'eau est très élevée (animal de gauche). © Tom Kleindinst, Woods Hole Oceanographic Institution

En revanche, les huîtres, les coquilles Saint-Jacques, le corail et les annélides à tube calcaire (les serpules) construisent des coquilles plus fines et plus fragiles. L'acidification ne leur convient pas du tout. Les plus touchées lors de l'expérience étaient la palourde, la conque et l'oursin crayon (dont les piquants sont épais et peu nombreux). Chez ces animaux, les plus hautes acidités dissolvent leurs coquilles...

La différence, explique l'équipe, vient du type de carbonate de calcium utilisé par l'organisme ainsi que l'efficacité du contrôle de l'acidité là où se fait la calcification. Même pour les espèces qui s'adaptent, les chercheurs se posent la question de l'effort que l'organisme doit réaliser pour surmonter l'acidité ambiante. Si le surcroît de dépense énergétique est élevé, l'organisme peut se fabriquer une belle coquille mais au détriment d'autres fonctions, par exemple la défense immunitaire. Par ailleurs, explique Justin Ries, « nous savons que la qualité de la nourriture joue un rôle important. Le corail, par exemple, est moins sensible au CO2 s'il est bien nourri » Ce facteur n'a pas été testé dans l'expérience, tous les animaux disposaient d'une bonne nourriture....

En tout cas, l'expérience montre la complexité de la réponse des organismes marins à coquille à une variation de pH. Tous ne seront pas logés à la même enseigne...