Quelle capacité d’adaptation pour les coraux vivant en conditions extrêmes ?

Les récifs coralliens comptent parmi les écosystèmes les plus menacés par les activités anthropiques. Face à un environnement qui change rapidement, l’enjeu pour les coraux de s’adapter aux conditions sous optimales ou extrêmes dû à l’appauvrissement en oxygène, l’augmentation de la température, et l’acidification des océans, entre autres, est de taille.  

Afin de comprendre la capacité d’adaptation des coraux, des études scientifiques ont été menées en milieu naturel sur des récifs établis dans des conditions marginales ou extrêmes. Le fait d’effectuer ces études en milieu naturel permet de maximiser la durée d’exposition des récifs aux conditions étudiées et d’observer les interactions communautaires sous l’effet de facteurs de stress concomitants, conditions difficiles à reproduire en laboratoire. Cela permet de donner des pistes sur les acclimatations ou adaptations des coraux face aux changements environnementaux à venir. Ces écosystèmes fonctionnent comme des “laboratoires naturels” [1] pour étudier les réponses des organismes à certaines conditions telles que l’exposition à de hautes températures ou leur proximité des cheminées volcaniques, aux zones mésophotiques*, aux zones urbaines et à haute turbidité, entre autres.  

Afin de rassembler les connaissances scientifiques sur ce sujet, une étude de révision a été publiée en 2020 sur le journal scientifique Coral Reefs par le chercheur John Burt de l’Université de Abu Dhabi, en collaboration avec des chercheurs de plusieurs universités et centres de recherche de l’Australie, des Etats Unis, et de Singapour. 

Même si dans l’article les auteurs développent les résultats de plusieurs types de récifs (Fig 1), ici seuls les récifs exposés à des températures extrêmes et les récifs en zones turbides seront décrits. 

Figure 1 : Distribution spatiale (gauche) et temporelle (droite) des publications relatives aux récifs coralliens situés dans des conditions environnementales extrêmes ou sous optimales. À gauche, la taille des cercles montre le nombre de publications dans les différentes zones. À droite, la courbe montre le nombre de publications scientifiques accumulées dans le temps pour chaque type de récif  (Source : [1]). 

Résistance des coraux aux hautes températures 

Les conditions environnementales des récifs peu profonds ne cessent de fluctuer à cause du phénomène de marées, récemment accentuées dû au changement climatique. Les coraux doivent ainsi faire face à de nombreuses perturbations dans leur milieu de vie [1]. 

Les vagues de chaleur de ces dernières années ont placé les récifs d’eaux peu profondes et lagunaires au centre des attentions. En effet, bien que la couverture corallienne ne cesse de faiblir dans la plupart des récifs, certaines communautés coralliennes montrent une tolérance thermique importante [1]. Leur étude a ainsi permis d’identifier la capacité des coraux à faire face et survivre aux hautes températures.  

Plusieurs mécanismes ont été identifiés à la base de cette résistance. Parmi eux, le rôle du microbiome est de plus en plus reconnu. D’un côté il y a la plasticité de la composition des microorganismes associés aux coraux, qui varie en fonction des habitats et permet à l’holobionte**  de s’adapter au mieux à l’environnement changeant [2]. 

D’autre côté, dans le golfe Persique des études sur l’identité des symbionts a été faite. Ces zones sont connues pour ses assemblages de récifs diversifiés et riches en endémismes, ainsi que pour les hautes températures de l’eau [1]. Ici, les scientifiques ont trouvé que les coraux sont plus tolérants aux hautes températures grâce, entre autres mécanismes, à l’association permanente avec l’espèce thermo-résistante de micro algue Cladocopium thermophilum [1]. 

Néanmoins, la résistance à ces températures extrêmes n’immunise pas les récifs. Le coût énergétique pour survivre aux conditions de chaleur extrême, comme dans le golfe Persique, laisse place à des coraux de plus petite taille ainsi qu’une capacité de calcification et une fécondité mineures comparées aux espèces similaires présentes dans la mer d’Oman [1]. Également, des études ont trouvé que le stress thermique peut compromettre la capacité des coraux à se défendre des maladies, étant plus vulnérables à celles-ci [3].  

Adaptation des coraux aux conditions turbides

Les récifs turbides s’opposent aux récifs d’eau claire par la présence élevée de sédiments en suspension. Bien que les sédiments diminuent la luminosité et impactent la photosynthèse, des études de terrain ont mis en évidence une mortalité des coraux plus faible sur les récifs côtiers turbides que sur les récifs d’eau claire face à une exposition à des températures similaires [4]. Cette résistance aux stress thermiques serait principalement expliquée par la faible luminosité du milieu turbide, limitant le stress de l’irradiation solaire sur les coraux, et leur blanchiment [1]. Ainsi, la turbidité peut être perçue à la fois comme une menace et comme un moyen de survie pour les coraux sous stress thermique.

Cependant, les processus naturels de turbidité sont souvent aggravés par le ruissellement des sédiments issus de l’érosion des roches terrestres accompagnés par de nombreux polluants chimiques (pesticides, insecticides, déchets, eaux usées) [1]. Dans ce cas, des effets délétères peuvent être perçus sur les coraux et les poissons. En effet, les sédiments accompagnés de polluants altèrent la visibilité des poissons pour trouver un abri, et les plus petites particules s’accumulent sur les branchies limitant la capacité d’extraction de l’oxygène des poissons [1]. Ces données soulignent la complexité des impacts de la turbidité sur les récifs, et la raison pour laquelle la sédimentation et le ruissellement des polluants sont reconnus comme une menace majeure pour de nombreux récifs coralliens côtiers. 

Conclusion 

Les récifs coralliens n’ont jamais été autant impactés par les pressions anthropiques qu’à ce jour. Il est donc primordial de comprendre où se trouvent les récifs marginaux et quels sont les différents facteurs qui leur permettent de survivre face aux conditions environnementales sous optimales ou extrêmes. La capacité de ces coraux à faire face à la hausse des températures et à une haute turbidité est un résultat des adaptations acquises à travers la sélection naturelle, leur permettant de survivre avec notamment leurs associations symbiotiques. Leur étude en milieu naturel permet ainsi de mettre en évidence les atouts que ces organismes possèdent qui pourraient être des éléments clés pour comprendre l’avenir des écosystèmes coralliens face aux conséquences du changement climatique.

* Zone mésophotique : les écosystèmes coralliens mésophotiques existent en zones de pauvre illumination solaire, souvent distribués de 30 à 40 mètres de profondeur. 

** Holobionte : assemblage composé par un hôte et les espèces de microorganismes qui vivent en association par mutualisme ou commensalisme (microbiote). Chez les coraux, c’est l’ensemble des organismes qui conforment le corail : les hôtes (polypes), et les microorganismes en association (comme les zooxanthelles, les bactéries et les virus).

Pour en savoir plus : 

[1] Burt J, Camp E, Enochs I, Johansen J, MorganK, Riegl B, Hoey A (2020) Insights from extreme coral reefs in a changing world. Coral Reefs.  39, 495–507 https://doi.org/10.1007/s00338-020-01966-y 

[2] Camp EF, Suggett DJ, Pogoreutz C, Nitschke MR, Houlbreque F, Hume BCC, Gardner SG, Zampighi M, Rodolfo-Metalpa R, Voolstra CR (2020) Corals exhibit distinct patterns of microbial reorganisation to thrive in an extreme inshore environment. Coral Reefs. https://doi.org/10.1007/s00338-019-01889-3. 

[3] Aeby G, Howells E, Work T, Abrego D, Williams, Gareth & Wedding L& CaldwellJ & Moritsch Ma & Burt J (2020) Localized outbreaks of coral disease on Arabian reefs are linked to extreme temperatures and environmental stressors. Coral Reefs. 39. 10.1007/s00338-020-01928-4. 

[4] Wagner DE, Kramer P, van Woesik R (2010) Species composition, habitat, and water quality influence coral bleaching in southern Florida. Mar Ecol Prog Ser 408:65–78.