Lorsque le professeur de l'Université Brown Jon Witman est revenu cette année sur une petite parcelle de corail au large des îles Galápagos qu'il avait d'abord délimitée pour l'étude en 2000, il n'a pratiquement rien vu et cela lui en disait long. Un écosystème sous-marin qui regorgeait d'une vie diversifiée il y a 16 ans était maintenant une zone aride, une victime apparente des systèmes météorologiques El Niño de plus en plus puissants dans le contexte du changement climatique mondial.

"L'El Niño 2015-16 a été exceptionnellement fort, " Witman a déclaré. "Les climatologues prédisent que la fréquence de forts El Niños augmentera avec le changement climatique."

Cette année, avec le financement de la National Science Foundation, Witman a fait plusieurs expéditions avec des étudiants diplômés et de premier cycle pour assister aux effets du dernier El Niño. Il a voyagé aux Galápagos en janvier, mars et encore l'été dernier, et il est encore là jusqu'en février en congé sabbatique. Il a célébré Thanksgiving avec l'étudiant diplômé Robert Lamb et ses collègues de la station de recherche Charles Darwin avec un repas de fête composé de thon ahi, pain au maïs, soupe de potiron et patate douce au four.

Cela a été une année chargée.

« Au cours de cette dernière année de travail sur le terrain aux Galápagos, il y a eu tellement de surprises que nous avons eu du mal à supporter tous les effets du fort El Niño, " a déclaré Witman.

Au milieu des eaux les plus chaudes du début de l'année, par exemple, Lamb a découvert l'émergence d'une maladie de la fonte cutanée chez les poissons de récif qu'il étudie.

« Nous avons été surpris de découvrir cette nouvelle maladie de la faune sauvage qui sévit chez au moins 20 espèces différentes, " Lamb a dit. " De telles épidémies de maladies sont l'une des manifestations les moins comprises mais potentiellement dévastatrices du changement climatique. "

La maladie s'est atténuée plus tard dans l'année lorsque le refroidisseur La Niña a succédé à El Niño. Mais d'autres changements associés à l'eau chaude étaient apparents, aussi :le broutage galopant des algues par les oursins, par exemple, et l'émergence menaçante de tapis de cyanobactéries.

"La cyanobactérie est une espèce que nous n'avons pas vue sur ces sites depuis tout le temps où nous y travaillons, " a déclaré Fiona Beltram, un junior Brown de Glocester, R.I., qui est membre du laboratoire Witman depuis deux ans. "Je suis intéressé à déterminer si la couverture de cyanobactéries conduit au blanchissement des algues corallines, qui sont des espèces de fondation importantes sur les récifs des Galápagos."

Parmi les responsabilités assignées à Beltram, qui a rejoint l'équipe aux Galápagos cet été, était de mettre en place des expériences pour étudier les cyanobactéries. Elle a également aidé à mesurer ce qui se passait dans environ deux douzaines de domaines spécifiques, ou "transects, " que Witman surveille depuis des années.

"Je suis vraiment passionné par les sciences marines depuis que je suis gamin, C'était donc incroyablement excitant de voyager là-bas et de contribuer activement au travail sur le terrain, " a déclaré Beltram. " C'est aussi juste un bel endroit, surtout sous l'eau."

Un cycle déséquilibré

La question, bien que, est de savoir si ce bel endroit va durer. Au cours des années, Witman a dit, le cycle El Niño - La Niña a produit un schéma qui semble alternativement détruire, mais à d'autres moments rachètent la biodiversité étonnante de l'écosystème subtidal.

« Les coraux blanchissent et meurent parfois lors de la variabilité extrême de la température due aux températures élevées d'El Niño et aux basses températures de La Niña qui s'ensuit, " dit-il. " Mais comme La Niña apporte une eau plus productive, les balanes se reproduisent et s'installent sur les coraux stressés et sur tout le fond."

Cela détériore davantage les coraux, mais les balanes servent de nourriture à de nombreuses autres espèces, favorisant un rebond de la vie sous-marine. Mais plus Witman et son équipe plongent, au propre comme au figuré, plus ils voient que la tendance à long terme est inquiétante.

"Avec la poursuite d'El Niños, l'écosystème subtidal des Galápagos pourrait évoluer vers un système avec plus de balanes et leurs prédateurs et moins de coraux, " dit-il. " Je suis inquiet, cependant, qu'il peut s'agir d'un système à plus faible diversité, ce qui pourrait le rendre moins résilient aux futurs chocs climatiques. »

Qui mange qui

Au moins pour l'instant, les réseaux trophiques de la région restent pleins de personnages, qui ont tous un rôle à étudier. Lamb et Witman ont passé le mois de novembre à formuler des expériences pour tester des hypothèses sur les espèces qui broutent les algues et à quel point. Ils ont déployé des cages qui excluent sélectivement les poissons herbivores ou les oursins, les deux principaux groupes d'herbivores de cet écosystème.

"Nous voulons comprendre les rôles écologiques individuels et combinés de ces deux groupes importants, " Lamb dit. " En raison de leurs différents cycles biologiques et stratégies d'alimentation, ils peuvent être très différents dans la façon dont ils réagissent aux changements de l'environnement, tels que l'augmentation de la turbulence des vagues causée par les tempêtes générées pendant El Niño. »

Parce que les algues servent de base à une grande partie de la productivité d'un écosystème, les réponses à ces questions ont des implications profondes. Une consommation excessive d'algues peut nuire à l'approvisionnement alimentaire d'autres espèces et réduire la biodiversité.

Les réseaux trophiques se déroulent de manière compliquée, Witman a trouvé, alors que les espèces se battent pour survivre. Comme pour Darwin, les Galápagos livrent encore de nombreuses nouvelles leçons sur le fonctionnement de la nature - le rôle essentiel des balistes, par exemple.

"Nos recherches ont découvert que les balistes sont des prédateurs clés, " Witman a déclaré. "Ils s'attaquent fortement aux oursins et par conséquent augmentent la productivité de l'écosystème marin en libérant des algues de la consommation par les oursins. Les oursins sont comme des tondeuses à gazon sous-marines fauchant les algues des fonds marins; tout ce qui modifie leur consommation d'algues a un effet dramatique sur la productivité. Nous avons découvert que les porcs espagnols ralentissent le taux de prédation des balistes sur les oursins en essayant de retirer l'oursin de la bouche du baliste."

Autour du monde

Comme Witman et ses étudiants - au fil des ans, il a formé neuf étudiants de premier cycle, six doctorants et trois post-doctorants rien qu'aux Galápagos - continuent de reconstituer comment la vie sous-marine change avec le climat dans les îles, il travaille également à l'échelle mondiale. Il a fait un détour début décembre, par exemple, pour vérifier un autre de ses spots habituels :les récifs coralliens près de l'île de Pâques, loin des côtes chiliennes.

Quand il est chez lui en Nouvelle-Angleterre, Witman peut souvent être trouvé dans le golfe du Maine à Cashes Ledge, la plus grande et la plus profonde forêt de varech au large de l'Atlantique Nord. Là, trop, le changement climatique peut menacer la biodiversité.

"Nous étudions la résilience de la forêt de varech au réchauffement, comme il s'agit d'une espèce si importante sur le plan écologique, et essayer également d'obtenir une protection permanente pour les communautés marines spectaculaires de Cashes Ledge en tant que monument national des Marines des États-Unis, " a déclaré Witman.

Lamb travaille simultanément pour montrer comment les forêts de varech uniques de Cashes Ledge abritent certaines des populations de morue et de goberge les plus saines du sud du golfe du Maine.

Que ce soit dans les eaux chaudes du Pacifique Sud ou de l'Atlantique Nord, beaucoup plus froid, l'objectif est de comprendre comment fonctionnent les écosystèmes océaniques afin que les gens puissent les aider à prospérer plutôt que de menacer leur survie.

« Une bonne gestion des océans nécessite de comprendre les rôles que jouent les espèces clés et la biodiversité dans le fonctionnement des écosystèmes, " dit Witman. " Et, bien sûr, comment cela est altéré par les perturbations humaines. »