Rapport de synthèse - La biodiversité marine en Antarctique

Résumé d'informations

Version: 1.0

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Auteurs

H. J. Griffiths (1), B. Danis (2), B. David (3), C. De Broyer (4), C. d’Udekem d’Acoz (4), S. Grant (1), J. Gutt (5), C. Held (5), G. Hosie (6), F. Huettmann (7), P. Koubbi (8), A. Post (9), B. Raymond (6), Y. Ropert-Coudert (10), A. P. Van de Putte (4)

(1) British Antarctic Survey, Cambridge, UK
(2) Université Libre de Bruxelles, Brussels, Belgium
(3) Université de Bourgogne, Dijon, France
(4) Royal Belgian Institute of Natural Sciences, Brussels, Belgium
(5) Alfred Wegener Institute, Helmoltz Centre for Polar and Marine Research, Bremerhaven, Germany
(6) Australian Antarctic Division, Hobart, Australia
(7) University of Alaska, Fairbanks, USA
(8) Université Pierre et Marie Curie, Paris, France
(9) Geoscience Australia, Canberra, Australia
(10) Institut Pluridisciplinaire Hubert Currien, Strasbourg, France

Examiné par des pairs tick


Résumé

Au cours des deux derniers siècles et demi, les travaux de biologie marine ont permis de constituer un vaste catalogue des organismes vivants de l’océan Austral et ont tenté de déterminer les principaux motifs régionaux de distribution de cette biodiversité autour de l’Antarctique. Très récemment, la publication de l’Atlas intitulé SCAR Biogeographic Atlas of the Southern Ocean en représente à ce jour l’initiative internationale la plus aboutie et la plus complète. L’atlas s’appuie sur 1,07 millions de données d’occurrence (dans les eaux Antarctiques et environnantes) de 9 064 espèces reconnues à travers 434 000 stations d’échantillonnage. Il met en évidence l’existence de points-chauds de biodiversité, de zones à fort effort d’échantillonnage, et identifie des secteurs, géographiques comme taxonomiques, où des études beaucoup plus détaillées seront nécessaires dans le futur. L’Atlas a également recours aux méthodes de modélisation d’habitats afin de prédire la distribution des espèces et des communautés. Il constitue un fonds de référence indispensable pour notre connaissance actuelle de la biodiversité antarctique ainsi qu’un outil déterminant sur lequel pourront s’appuyer les futurs programmes scientifiques ainsi que les programmes de conservation et de gestion des ressources naturelles.


Résumé

Depuis le second voyage du capitaine James Cook en 1772–1775 [1], les campagnes menées par les pionniers de l’exploration polaire en Antarctique ont progressivement révélé le caractère unique de la biodiversité de l’océan Austral. A ce titre, les expéditions du Challenger, de la Belgica et du Discovery furent parmi les premières missions d’échantillonnage systématique des fonds marins [benthos] et du plancton. Les descriptions d’espèces qui en résultèrent posèrent les bases de la taxonomie actuelle de la faune et de la flore de l’océan Austral.

L’arrivée de l’ère du numérique a apporté de nouveaux outils pour aborder les problématiques liées à l’étude de la biodiversité. Avec les bases de données comme le Register of Antarctic Marine Species [RAMS][2] et le SCAR Marine Biogeographic Information Network [SCAR-MarBIN], intégrées maintenant à l’Antarctic Biodiversity Portal [3], les chercheurs peuvent non seulement se connecter en ligne à ces informations, mais ils peuvent aussi contribuer à l’inventaire des organismes vivants de l’océan Austral. C’est grâce à l’effort collectif d’un comité de 64 éditeurs taxonomistes que la compilation et l’édition du RAMS ont pu être réalisées. Construit sur la base des travaux précédents de Clarke & Johnston [4], ce catalogue fournit à présent une liste de plus de 8 300 espèces valides, accompagnée d’une classification systématique à jour et riche de plus de 18 450 noms de taxons.

Réunissant des spécialistes de par le monde entier, le SCAR Biogeographic Atlas of the Southern Ocean [5] a pour ambition de mettre à jour nos connaissances sur les motifs de distribution des organismes dans l’océan Austral. Faisant suite aux publications telles que la série des cartes Antarctic Map Folio Series qui présente la classification zoogéographique (ou régionalisation) de Hedgpeth [6,7], l’Atlas a aussi pour objectif de replacer la biogéographie de l’océan Austral dans son contexte mondial [14]. Héritage important du Census of Antarctic Marine Life [CAML], l’atlas s’appuie sur les données du SCAR-MarBIN, ainsi que sur la compilation des résultats obtenus à l’issue des expéditions réalisées dans le cadre du CAML et sur des données historiques vérifiées. L’Atlas est l’aboutissement de plus d’un siècle d’efforts de recherche, dont des collaborations internationales majeures telles que l’Ecology of the Antarctic Sea Ice Zone [EASIZ], le CAML et la Commission for the Conservation of Antarctic Marine Living Resources [CCAMLR]. La connaissance des lacunes et des conditions particulières d’échantillonnage est un facteur-clé à prendre en compte dans l’identification des motifs de richesse et de diversité ; elle doit aussi nous permettra d’identifier à la fois des zones d’exploration futures ainsi que les points-forts de nos savoirs nécessitant des études plus approfondies afin de répondre à des questions ciblées. La base de données utilisée pour la version imprimée du Biogeographic Atlas de 2014 comporte 1,07 millions de données d’occurrence (dans les eaux Antarctiques et environnantes) pour 9 064 espèces valides et 434 000 stations d’échantillonnage différentes [Figure 1].

Marine biodiversity Fig 1

Figure 1. L’ensemble des données de biodiversité utilisées pour le SCAR Biogeographic Atlas.

Les cartes de distribution de ces données [Figures 2-4] démontrent clairement qu’il reste des zones géographiques où le nombre de données accessibles à tous reste insuffisant. Il s’agit de régions à fortes concentrations de glace de mer en été et/ou dépourvues de bases scientifiques régulièrement approvisionnées par bateau. Pour ces zones-là, les inventaires connus ont été réalisés à l’occasion d’expéditions dédiées qui ont donc été peu fréquentes. Par exemple, dans le secteur de l’océan Austral se situant au large de la Terre Marie Byrd [~100–150 °W] il n’existe aucune base scientifique nationale et la zone est dépourvue d’îles. En conséquence, les informations disponibles sur ce secteur sont très éparses. De la même façon, les données d’occurrence sur le benthos sont absentes pour la Mer d’Amundsen, pour certaines parties de la Mer de Bellingshausen, et c’est le cas aussi pour la plupart de l’océan profond [8]. Si le manque d’exploration des zones profondes ne devrait avoir rien de surprenant, il est peut-être moins attendu que la zone intertidale de l’Antarctique reste elle aussi si peu étudiée. Jusqu’à récemment, on la considérait en effet comme un désert de biodiversité [9]. En 1995 et 2002, l’effondrement des plateformes de glace de Larsen a permis de réaliser notre méconnaissance de la faune et de la flore vivant sous ces plateformes [10]. Nos connaissances scientifiques sont également limitées aux données acquises au cours du printemps et de l’été austral. En effet, l’hiver est marqué par la présence de glace de mer épaisse et de conditions météorologiques extrêmes ; il constitue donc en cela l’un des derniers verrous de l’exploration scientifique antarctique.

Marine biodiversity Fig 2

Figure 2. Nombre de stations d’échantillonnage benthique selon une maille de 3° de latitude x 3° de longitude.

Marine biodiversity Fig 3

Figure 3. Nombre de stations d’échantillonnage des invertébrés pélagiques selon une maille de 3° de latitude x 3° de longitude.

Marine biodiversity Fig 4

Figure 4. Nombre de stations d’échantillonnage de vertébrés selon une maille de 3° de latitude x 3° de longitude.

Notre connaissance de l’océan s’appuie sur un effort d’échantillonnage très contrasté selon la profondeur des eaux considérées. Les échantillons benthiques ont principalement été prélevés sur le plateau continental [<700m], tandis que les échantillons pélagiques sont issus des zones pélagiques à la fois en eaux peu profondes et profondes. En effet, la grande majorité des échantillons collectés provient, pour tous les taxons, des 500 premiers mètres de la colonne d’eau [Figure 5]. Les données pélagiques présentent une distribution plus étendue, pour la plupart grâce au programme Continuous Plankton Recorder [11] et aux recensements de krill Antarctique, mais le niveau d’information diminue rapidement pour ce qui concerne les zones profondes. Pour les eaux de surface, le suivi des oiseaux et des mammifères a aussi ses propres limites mais l’utilisation des techniques de tracking permet de compenser ces contraintes.

 

ResizedImage600595 Marine biodiversity Figure 5

Distribution comparée dans l’océan Austral de (A) l’effort d’échantillonnage benthique (moyenne = 800 m), (B) l’effort d’échantillonnage pélagique (moyenne = 120 m) et (C) la surface des fonds marins en fonction de la profondeur (moyenne = 3460 m). La ligne en pointillé rouge marque la profondeur de 1000 m (rebord du plateau continental en Antarctique), la ligne bleue marque la profondeur de 3000 m (plaine abyssale).

 

Tandis que l’Atlas [5] traite essentiellement des données de présence des espèces, les nouvelles techniques de biologie moléculaire sont en train de transformer notre connaissance des espèces circumpolaires et cosmopolites. Cela signifie que nous avons encore besoin de mener des travaux de taxinomie plus fins, en particulier sur les espèces cryptiques potentielles qui ne peuvent pas être identifiées sur des critères morphologiques seuls [12]. Dans le futur, les programmes d’échantillonnage, d’acquisition de données moléculaires, et les nouvelles publications en taxinomie démontreront certainement l’existence de niveaux de biodiversité plus élevés que ceux admis actuellement, et il paraît vraisemblable que notre vision actuelle d’un Antarctique doté d’une faune riche et unique reste valable.

L’Atlas [5] met aussi en évidence la nécessité d’aborder l’étude des groupes d’organismes au cas par cas, en tenant compte de leurs facteurs propres tels que leurs besoins en terme d’habitat et leur distribution spatiale. Les compilations de données biogéographiques, telles que celles de l’Atlas et de réseaux d’information comme l’Antarctic Biodiversity Portal, nous offrent des outils d’aide à l’identification des espèces-clés qui peuvent servir d’indicateurs de changement de leur milieu. Cependant il est primordial de prendre en compte les caractères propres de ces espèces, telles que leurs stratégies de reproduction, leurs traits d’histoire de vie, leurs limites physiologiques et leur histoire évolutive, ainsi que les interactions entre espèce, afin d’évaluer l’impact des changements environnementaux sur la survie future et la distribution de ces espèces et de leurs écosystèmes [13]. Enfin, pour beaucoup de groupes d’organismes nous devons encore acquérir des données géolocalisées à haute résolution qui seront nécessaires pour nous permettre de tirer des conclusions biogéographiques pertinentes.

Il s’avérera aussi utile de compléter les données d’occurrence actuelles avec des données d’abondance ou de biomasse, en intégrant et quantifiant les efforts d’échantillonnage et leur standardisation. Cela permettra de mener des analyses biogéographiques et de diversité plus détaillées et pertinentes d’un point de vue écologique. L’émergence des méthodes de modélisation d’espèces et de communautés offre de nouvelles possibilités pour renforcer les connaissances déjà acquises par les moyens classiques. Dans ce contexte, la version interactive en ligne de l’Atlas, lancée en 2015, constituera une ressource dynamique appelée à progresser en fonctionnalité et en fonds de données au cours du temps. Sur le point de devenir un outil incontournable pour les chercheurs, les décideurs et les gestionnaires des ressources naturelles, ce sera également une façon de mettre à la disposition du grand public une fenêtre lui permettant de découvrir les merveilles de ces régions du Globe, aussi isolées qu’inaccessibles.

 


Évènements clés

La liste qui suit présente les principales expéditions qui ont permis la collecte d’échantillons marins dans l’océan Austral avant l’Année Géophysique Internationale.

1772-1775 2ème voyage de James Cook à bord du Resolution et de l’Adventure

1837-1840  Dumont d'Urville à bord de   L’Astrolabe et La Zélée

1839-1842 Expédition d’exploration américaine de Charles Wilkes

1840-1843 Voyage de James Clark Ross en Mer de Ross à bord de l’ Erebus et du Terror

1872-1876 Voyage du HMS Challenger

1897-1899 1ère Expédition antarctique belge à bord de la  Belgica

1898-1899 Expédition allemande des mers profondes à bord du  Valdivia

1898-1900 Expédition antarctique britannique 1898–1900 à bord du Southern Cross

1901-1903 1ère Expédition allemande de l’Antarctique à bord du  Gauss

1901-1904 Expédition nationale britannique de l’Antarctique, 1901–04 à bord du   Discovery

1902-1904 Expédition nationale écossaise de l’Antarctique à bord du  Scotia

1903-1905 1ère Expédition française de l’Antarctique à bord du  Français

1907-1909 Expédition britannique de l’Antarctique 1907–09 à bord du  Nimrod

1908-1910 2ème Expédition française de l’Antarctique à bord du  Pourquoi Pas?

1910-1913 Expédition britannique de l’Antarctique à bord du Terra Nova

1925-1951 Recherches scientifiques du Discovery

1980-1985 Recherches scientifiques en biologie du SCAR sur les stocks et les systèmes marins antarctiques (SCAR Biological Investigations of Marine Antarctic Systems and Stocks - BIOMASS)

1994-2004 Programme du SCAR sur l’écologie de la zone antarctique de glace de mer (SCAR Ecology of the Antarctic Sea Ice Zone - EASIZ)

2001 Programme Biodiversité benthique profonde actuelle de l’Antarctique: histoire des colonisations et distribution des communautés récentes (Present  Antarctic Benthic Deep-Sea Biodiversity: colonization history and recent community patterns - ANDEEP) 

2005-2010 Census of Antarctic Marine Life (CAML)

2005-Present Register of Antarctic Marine Species (RAMS)

2005-2009 SCAR Marine Biogeographic Information Network (SCAR-MarBIN)

2007-2009 Année polaire internationale

2009-Présent The Antarctic Biodiversity Portal (biodiversité.aq, AntaBIF)