La vulnérabilité des espèces vivantes de l’océan Austral face au changement climatique

Les algues marines contribuent à la production d’oxygène et à la séquestration du CO₂ atmosphérique par photosynthèse, tout en produisant de la matière organique qui bénéficie aux niveaux plus élevés de la chaîne alimentaire. Alors que la croissance du phytoplancton en eau ouverte est prévue  augmenter dans les zones de réduction de la banquise (ce qui a déjà été localement observé) (4, 5), elle diminue lorsque les nutriments sont réduits en raison de leur consommation et de l’augmentation de la stratification de l’eau. Des changements dans la composition des espèces de diatomées et phytoflagellés, des plus grands aux plus petits, sont entraînés par les changements de la glace de mer et de la dynamique des océans, ainsi que par la variabilité de la salinité induite par la fonte des glaces (Fig. 2) (5, 6). Etant donné que  le phytoplancton est la base de la chaîne alimentaire marine, de telles modifications  provoquées par les changements climatiques peuvent affecter l’ensemble de l’écosystème marin. La complexité et la grande diversité biologique  des autres groupes microbiens antarctiques (bactéries, archées et  animaux unicellulaires) posent des défis supplémentaires pour l’évaluation de la vulnérabilité des écosystèmes aux changements climatiques. Ces organismes sont inextricablement liés au phytoplancton et jouent un rôle essentiel dans le fonctionnement des écosystèmes et leurs  interactions (par exemple interactions biogéochimiques, symbiose ou prédation; 7).

Le zooplancton constitue également un maillon essentiel de la chaîne alimentaire, car il se nourrit de phytoplancton et de microbes, et fournit de la nourriture pour les organismes supérieurs. L’augmentation de la température de l’eau va probablement induire une diminution du nombre d’espèces adaptées au froid extrême (par exemple, le krill de glace Euphausia crystallorophias) favorisant des espèces tolérantes aux eaux chaudes, comme le petit copépode Oithona similis. Il est prévisible que les espèces d’eaux chaudes migrent également vers le sud et déplacent des espèces d’eaux froides près du continent, où elles seront incapables d’aller plus au sud. D’autre part, on constate que les foraminifères augmentent rapidement dans certaines régions, pour des raisons écologiques complexes (11). L’acidification des océans constitue une menace supplémentaire pour les écosystèmes antarctiques. Elle peut affecter le développement des organismes et la physiologie non seulement des espèces avec des coquilles en carbonate de calcium, comme par exemple les ptéropodes (escargots de mer papillons), mais aussi le krill, entraînant une baisse à long terme des populations. Cela aura une incidence sur l’ensemble de l’écosystème marin et pourrait modifier l’absorption du CO₂ atmosphérique par l’océan.

Le benthos contribue de manière significative aux cycles du carbone et des éléments nutritifs et à l’ensemble de la biodiversité marine. Dans des études de laboratoire, les invertébrés benthiques de l’Antarctique, en particulier les espèces plus grandes, sont moins résistantes au réchauffement que les espèces tempérées même si leur survie a été observée pour des plages d’augmentation des températures semblables à celles actuellement observées dans l’Ouest de la Péninsule antarctique (Fig. 3) (3, 12, 13). Alors que certaines espèces ont une tolérance thermique élevée, la connaissance approfondie de leurs seuils de réponse aux changements environnementaux est généralement médiocre.

Ce n’est donc pas une simple espèce, mais des communautés entières qui peuvent être affectées par le changement climatique (17). Cela va de paire  avec l’augmentation des icebergs labourant les fonds marins, le recul des glaciers et les changements dans la couverture de la banquise (18, 19). L’ensemble de l’écosystème marin est également modifié par la désintégration des plateformes glaciaires faisant passer  un système extrêmement pauvre en éléments nutritifs à un système aux conditions plus «normales» pour l’Antarctique, avec une croissance intensive de micro algues servant de  nourriture pour des consommateurs lors du court été austral (20). En conséquence, les organismes benthiques comme les éponges, les ascidies et les ophiures, peuvent présenter de manière inattendue une croissance démographique très rapide et une mortalité élevée (Fig. 5) (20, 21). Généralement  les vulnérabilités de tels systèmes peuvent donner lieu à des effets en cascades, du haut vers le bas de la chaîne alimentaire, ou a l’inverse des effets ascendants,  suivant quels types d’organismes sont touchés et selon quelles modalités (17). La capacité d’autoréparation (résilience) est peu connue  pour nombre de ces espèces ou  communautés, bien que les processus évolutifs puissent entraîner sur le long terme une adaptation génétique, en particulier dans les micro-organismes.

Est-ce que nous en savons déjà assez sur l’impact du changement climatique sur la biodiversité de l’océan Austral, sur les processus écologiques et sur les services qu’ils fournissent à l‘écosystème? Non – nous avons besoin d’études plus interdisciplinaires et coordonnées au niveau international pour surveiller les espèces clés, leur capacité d’adaptation et l’environnement qui les façonne. Des expérimentations in situ à long terme, des études sur les liens entre les écosystèmes et le développement de simulations futures qui incluent les effets de multiples facteurs de stress et les interactions biologiques non linéaires sont nécessaires (19, 22). Enfin, de telles informations devraient servir de base à une évaluation globale de la vulnérabilité des espèces de l’océan Austral, à l’établissement de mesures de conservation et à la mise en œuvre d’actions de gestion efficaces.