« Coralporosis » : Le sort des coraux d’eau froide sous l’effet de l’acidification des océans

Un poisson nageant autour d’une colonie de coraux Lophelia pertusa sur un récif d’eau froide.

Les récifs coralliens sont présents dans tous les océans tropicaux, tempérés et polaires, depuis les eaux chaudes et ensoleillées jusqu’aux sombres profondeurs des fosses marines. Alors que le réchauffement climatique continue d’exacerber l’acidification des océans, les récifs coralliens du monde entier sont soumis à une multitude de pressions. Souvent négligés et mis à l’écart au profit des récifs tropicaux, les récifs d’eau froide sont confrontés à des menaces d’acidification égales, voire plus pressantes, qui ont des conséquences sur l’ensemble de l’écosystème.

Les récifs coralliens d’eau froide

Dans tous les océans, les récifs coralliens d’eau froide tapissent les fonds marins et s’élèvent sur d’imposants monticules de carbonate, profondément enfouis sous la surface, la majorité d’entre eux se trouvant à une profondeur comprise entre 200 et 1500 m. À première vue, ces écosystèmes peuvent ressembler à leurs homologues des zones tropicales peu profondes – des structures biogènes abritant un large éventail de vie marine – mais les fonctions et la structure de ces récifs fonctionnent de manière très différente. Alors que les récifs coralliens tropicaux peu profonds dépendent fortement de la symbiose algale pour leur énergie, les coraux d’eau froide vivent bien en dessous de la surface, là où la lumière du soleil est faible et aqueuse, ou ne peut absolument pas pénétrer. Les coraux d’eau froide sont en grande partie carnivores et à croissance lente. Ils forment des écosystèmes étendus qui abritent une riche biodiversité et remplissent des fonctions essentielles (Henry & Roberts, 2017) telles que: le cycle du carbone et des nutriments, des zones de reproduction et d’alimentation pour des milliers d’espèces et l’amortissement des courants océaniques. La structure du récif, contrairement à celle des récifs tropicaux peu profonds, est en grande partie constituée d’un squelette de corail mort, recouvert d’une fine « peau » de corail vivant. Cette structure morte, constituée d’aragonite, forme la structure de l’écosystème et est essentielle pour de nombreuses espèces associées que les récifs abritent.

L’acidification des océans en profondeur

L’aragonite (une forme de carbonate de calcium) est susceptible de se dissoudre dans des conditions acides, ce qui préoccupe les scientifiques à mesure que l’acidification des océans s’accentue. La biodisponibilité de l’aragonite dans la colonne d’eau détermine le taux de croissance de nombreux organismes marins tels que les coraux constructeurs de squelettes. La température et la pression influencent cette biodisponibilité ; la pression élevée et les basses températures observées en profondeur réduisent la stabilité de l’aragonite, ce qui lui permet de se dissoudre plus facilement et, par conséquent, de réduire sa disponibilité pour les coraux. À une certaine profondeur, un seuil est atteint, connu sous le nom d’horizon de saturation en aragonite (ASH), en dessous duquel l’aragonite n’est plus biodisponible, ce qui rend difficile son assimilation par les organismes porteurs de squelette et de coquille. Avec l’intensification de l’acidification des océans, l’horizon de saturation en aragonite se déplace progressivement vers des profondeurs plus faibles, réduisant ainsi la zone de l’océan dans laquelle les organismes marins peuvent maintenir des structures à base de carbonate de calcium, ce qui représente une menace majeure pour ces espèces. 

Figure 1 : Représentation visuelle du mouvement prévu de l’ASH et de ses effets sur les écosystèmes coralliens d’eau froide (Hennige et al., 2020).

Le cas de Mingulay dans l’océan Atlantique

Le complexe récifal de Mingulay est le plus grand écosystème corallien d’eau froide connu, situé au large de la côte ouest de l’Écosse, dans l’océan Atlantique Nord. Découvert en 2003 seulement, il n’a fait l’objet que de peu de recherches sur les processus, les espèces et les conditions environnementales de l’écosystème. Toutefois, grâce aux progrès des techniques de suivis, l’exploration d’écosystèmes profonds tels que celui de Mingulay devient plus accessible.

Des chercheurs de l’université d’Édimbourg ont récemment recherché l’effet de l’acidification sur les espèces de coraux d’eau froide en étudiant (Hennige et al., 2020) sur le terrain (in situ) et en laboratoire, afin de déterminer le niveau de porosité des squelettes coralliens qui entraînerait l’effondrement structurel des écosystèmes coralliens existants. La présence de l’espèce de corail d’eau froide Lophelia pertusa a été enregistrée lors d’études par véhicule sous-marin télécommandé (ROV) menées dans la baie de Californie et dans le complexe récifal de Mingulay. Des échantillons vivants et morts de L. pertusa ont été prélevés simultanément et conservés dans de l’éthanol jusqu’à la réalisation des tests expérimentaux. Des données hydrographiques ont également été collectées pour calculer les états de saturation de l’aragonite. Les échantillons ont été soumis à différents scénarios de température et de pression dans des conditions de laboratoire afin d’évaluer l’effet de diverses combinaisons émulant les conditions d’acidification des océans prévues jusqu’en 2100, sur la porosité du squelette corallien. L’étude de la porosité des squelettes coralliens donne une idée de la résistance structurelle du récif ; les squelettes coralliens très poreux sont plus sensibles à la bioérosion et aux dommages physiques, et peuvent être le signe d’un stress. Il est essentiel de comprendre le lien entre la porosité et le taux de séquestration du carbone – la formation d’aragonite – dans les coraux pour prédire les effets futurs de l’acidification des océans.  

Les résultats ont montré que le squelette du corail mort (l’armature du récif) présente des niveaux élevés de « coralporosis », un phénomène par lequel le squelette s’amincit et s’affaiblit en raison d’une diminution du pH de l’eau environnante (acidification des océans). Le corail vivant a été moins gravement touché, mais cela ne signifie pas que les récifs d’eau froide ne sont pas exposés à un risque urgent de dégradation ; la proportion de squelette corallien mort peut atteindre 85 % du matériel total des récifs d’eau froide ; sa disparition entraînera donc une perte extrême d’habitat et l’effondrement d’écosystèmes entiers, ne laissant qu’une fine couche de corail vivant. Cette partie morte du récif est à l’origine de la complexité structurelle et de la nature tridimensionnelle de l’écosystème, ce qui le rend si précieux pour la biodiversité associée. Les récifs d’eau froide sont donc particulièrement vulnérables aux effets du réchauffement climatique et de l’acidification des océans, ce qui souligne la nécessité d’atténuer le changement climatique et de réglementer rigoureusement les émissions de dioxyde de carbone.

Figure 2 : Preuve photographique de l’augmentation de la porosité et de la dissolution des spécimens de L.pertusa du complexe récifal de Mingulay et de California Bight (Hennige et al., 2020).

L’étude a donc prévu que d’ici la fin du siècle en cours, une perte significative des récifs d’eau froide aura probablement eu lieu. À mesure que l’ASH augmente, les écosystèmes coralliens qui se trouvaient autrefois dans des zones stables à l’aragonite peuvent être exposés à des conditions corrosives qui empêchent leur croissance et inhibent les fonctions de l’écosystème. Cette évolution constitue une menace pour les récifs coralliens d’eau froide du monde entier, mais plus particulièrement pour ceux de l’Atlantique Nord-Est, comme le complexe récifal de Mingulay, en raison de la prédominance du corail L. pertusa dans cette zone.

Pour lutter contre ce phénomène et empêcher la disparition de ces écosystèmes merveilleux et magiques qui sont essentiels à tant de formes de vie, il est crucial de déployer un effort mondial plus important pour réduire les émissions de dioxyde de carbone et séquestrer l’excès de carbone qui a déjà été libéré. Ces dernières années, des efforts considérables ont été déployés pour accroître les méthodes de stockage du carbone dans les océans, connues sous le nom de « carbone bleu », telles que la restauration des herbiers marins et la conservation des forêts de varech (marcoaglues brunes), mais on ne peut éviter de s’attaquer au cœur du problème – c’est là que les changements les plus importants sont nécessaires.

Références:

Hennige, S.J., Wolfram, U., Wickes, L., Murray, F., Roberts, J.M., Kamenos, N.A., Schofield, S., Groetsch, A., Spiesz, E.M., Aubin-Tam, M.-E. and Etnoyer, P.J. (2020). Crumbling Reefs and Cold-Water Coral Habitat Loss in a Future Ocean: Evidence of ‘Coralporosis’ as an Indicator of Habitat Integrity. Frontiers in Marine Science, 7. doi:https://doi.org/10.3389/fmars.2020.00668.

Henry, L.-A. and Roberts, J.M. (2017). Global Biodiversity in Cold-Water Coral Reef Ecosystems. Marine Animal Forests, pp.235–256. doi:https://doi.org/10.1007/978-3-319-21012-4_6.