Lorsque le nombre d'oursins augmente, les invertébrés marins épineux peuvent dévorer les forêts de varech qui constituent un habitat essentiel pour le zooplancton, les minuscules organismes aquatiques qui constituent la principale proie de nombreux animaux marins. Les forêts de varech endommagées entraînent une réduction du zooplancton, et avec moins de zooplancton dont se nourrir, les baleines grises y passent moins de temps à se nourrir, ont découvert des chercheurs de l'Institut des mammifères marins de l'Université d'État de l'Oregon.

"Cette étude montre les impacts en cascade d'un changement dans l'écosystème océanique côtier d'une manière qui n'a jamais été documentée auparavant", a déclaré l'auteur principal de l'étude, Lisa Hildebrand, doctorante au laboratoire d'écologie géospatiale de la mégafaune marine du Marine Mammal Institute. "Ces impacts s'étendent indirectement à un grand prédateur, la baleine grise, et cela les affecte de manière négative."

L'étude a été récemment publiée dans Scientific Reports. . Les co-auteurs sont le professeur agrégé Leigh Torres, qui dirige le laboratoire GEMM au Hatfield Marine Science Center à Newport, et les chercheuses Solène Derville et Ines Hildebrand du laboratoire de Torres.

Les populations d'oursins ont commencé à exploser au large des côtes de l'Oregon à la suite de la pandémie du syndrome de dépérissement des étoiles de mer qui a débuté en 2013. La pandémie a entraîné un déclin estimé à 90 % des étoiles de mer tournesol, qui sont désormais répertoriées comme étant en danger critique d'extinction.

Historiquement au large des côtes de l’Oregon, les étoiles de mer tournesol ont été l’un des deux prédateurs naturels de l’oursin. L'autre est la loutre de mer, qui a été exterminée des eaux de l'Oregon par les trappeurs de fourrures il y a plus de 100 ans.

"En écologie, nous réfléchissons au rôle important de la redondance dans un écosystème", a déclaré Torres. "C'est un bon exemple d'un écosystème qui manque de redondance en raison de la perte de loutres de mer. Le système ne pourrait pas se maintenir sans les loutres et les étoiles de mer."

Les oursins sont naturellement présents dans les forêts de varech, mais le déclin des étoiles de mer tournesol signifiait qu'il n'y avait aucun prédateur pour contrôler la population. Les chercheurs ont commencé à constater les effets de ce changement sur l'écosystème lors de leurs recherches annuelles de surveillance des baleines grises à Port Orford.

Torres et son équipe surveillent les baleines grises et leur environnement dans cette région depuis 2015 dans le cadre d'une étude de 10 ans sur l'écologie alimentaire des baleines grises dans le groupe d'alimentation de la côte du Pacifique. Ce petit sous-ensemble de baleines fréquente les eaux proches des côtes le long de la côte nord-ouest de l'Oregon et du Pacifique plutôt que de se rendre dans l'Arctique pour se nourrir chaque été.

L'équipe de recherche, qui comprend des étudiants du secondaire et des étudiants de premier cycle locaux, passe six semaines chaque été à la station de terrain de Port Orford de l'OSU. L'emplacement est idéal car il y a une grande crique protégée qui permet aux chercheurs de surveiller facilement les baleines depuis le rivage et leur donne également accès à l'eau, où ils peuvent collecter des échantillons de zooplancton en kayak et utiliser des caméras GoPro pour surveiller les conditions sous-marines.

"L'objectif général de la recherche est de mieux comprendre de quoi se nourrissent les baleines grises près des côtes", a déclaré Lisa Hildebrand. "Nous avons commencé à voir ces images dramatiques d'oursins se nourrissant de varech en 2018 et encore plus en 2019."

La dynamique oursin-varech a été bien étudiée, mais il s'agit de la première étude qui s'intéresse au-delà de cette relation aux impacts sur le zooplancton qui habite la forêt de varech et sur ses prédateurs, les baleines grises.

Les chercheurs ont découvert que lorsque le varech était endommagé ou détruit, moins de zooplancton, et en particulier de minuscules crevettes mysis qui constituent une grande partie du régime alimentaire de la baleine grise, restait dans les eaux proches du rivage. Avec moins de zooplancton dans la région, les baleines grises y passaient moins de temps à se nourrir.

"En 2020 et 2021, nous avons vu moins de baleines et les baleines que nous avons vues ont passé moins de temps dans cette zone", a noté Torres. "Nous avons également noté un déclin de la condition physique des baleines grises au cours de ces années, alors que nous menions d'autres études sur le terrain au large de Newport."

Les chercheurs ne peuvent pas dire exactement comment le déclin du varech entraîne un déclin du zooplancton, mais ils soupçonnent que le zooplancton utilise le varech comme type d'abri, et il se peut que le zooplancton soit retenu dans les lits de varech à cause des marées et des courants. sont plus faibles à l'intérieur de ces zones qu'à l'extérieur, a déclaré Hildebrand.

L'étude met en évidence les effets d'entraînement du réchauffement des océans dû au changement climatique, ont noté les chercheurs.

"Les vagues de chaleur marines et les eaux océaniques plus chaudes ont probablement aggravé la pandémie du syndrome de dépérissement de l'étoile de mer et les jeunes varech ont tendance à mieux se développer dans les eaux plus froides. En conséquence, il y avait moins de varech dérivant disponible pour les oursins dans le système côtier", Lisa Hildebrand dit.

En 2023, les chercheurs ont noté que la région montrait des signes de rétablissement, avec moins d’oursins et plus de varech, de zooplancton et de baleines. Ces observations récentes pourraient être le signe d'un retour de l'écosystème à des conditions favorables à la croissance du varech.

"Nous pensons et espérons que ce système se rétablira et nous continuerons à le surveiller grâce à nos recherches", a déclaré Torres. "Les habitants de l'Oregon adorent voir les baleines grises se nourrir le long de nos côtes et ils ont besoin d'un habitat sain pour que cela continue."