Les récifs coralliens font face à des luttes de plus en plus intenses alors que les gaz à effet de serre réchauffent et acidifient l'océan, mais de nouvelles recherches suggèrent une doublure argentée potentielle :certaines maladies des coraux pourraient également diminuer en raison des changements environnementaux.

Une étude de laboratoire contrôlée dirigée par Mote Marine Laboratory et publiée le 1er juin dans la revue à comité de lecture PLOS UN a révélé que la maladie de la bande noire était moins mortelle pour le corail étoilé des montagnes (Orbicella faveolata) à mesure que l'eau s'acidifiait, ou une diminution du pH. Des scientifiques de Mote et de l'Université de Caroline du Sud, et des étudiants de l'Université de Rhode Island, Université du New Hampshire, L'Université d'Hawaï et Unity College dans le Maine ont mené l'étude.

Le pH de l'océan diminue grâce au processus d'acidification des océans (OA) entraîné par l'excès de dioxyde de carbone, la même température de conduite des gaz à effet de serre augmente dans le monde entier. L'OA peut affaiblir ou dissoudre les squelettes durs des coraux et provoquer d'autres changements chez plusieurs espèces marines. Le réchauffement de l'eau stresse les coraux, leur faisant perdre les algues vitales dans leurs tissus. Maladies du corail, une autre menace majeure, peut s'aggraver chez les coraux stressés par le réchauffement de la température de l'eau, mais peu d'études ont examiné comment ces maladies pourraient changer au milieu des faibles niveaux de pH attendus avec l'arthrose.

La nouvelle étude est la première à examiner comment l'eau à faible pH affecte la bande noire - une évolution rapide, souvent mortel, maladie mondiale des coraux affectant au moins 42 espèces de coraux dans les seules Caraïbes. Les espèces affectées comprennent le corail étoilé des montagnes, un contributeur majeur au système récifal des Florida Keys et répertorié comme menacé en vertu de la loi américaine sur les espèces en danger.

Bande noire, un groupe variable de plusieurs espèces de bactéries, forme un cercle noir qui s'étend sur un corail, le tuer.

"Le corail étoile des montagnes ne pousse que de quelques millimètres par an, et la bande noire peut tuer un corail centenaire en quelques semaines, " a déclaré le Dr Erinn Muller, auteur principal et directeur du programme de recherche sur la santé et les maladies des coraux de Mote.

A très petite échelle, la bande noire produit un environnement de pH inférieur à celui de son environnement - une acidification localisée. "Dans le laboratoire, nous pensions qu'exposer un corail infecté à de l'eau acidifiée accélérerait la virulence de cette maladie, mais à notre grande surprise, c'est le contraire qui s'est produit, ", a déclaré Muller.

Au cours des travaux de laboratoire de 2013 sur le campus de Mote à Summerland Key, les chercheurs ont inoculé 32 fragments de corail étoilé montagneux atteints de la maladie de la bande noire, placer certains dans des réservoirs avec une température et un pH similaires à l'eau de mer actuelle, et d'autres dans des réservoirs à température élevée, pH abaissé ou les deux—en utilisant les projections pour l'année 2100 du cinquième rapport d'évaluation du Groupe d'experts intergouvernemental sur l'évolution du climat.

"Ces études expérimentales en laboratoire sont extrêmement importantes - elles nous donnent un aperçu de l'avenir potentiel de nos récifs, " a déclaré le directeur du programme de recherche sur l'acidification des océans de Mote, Dr Emily Hall. Elle supervise la recherche dans l'unité expérimentale du circuit d'acidification des océans de Mote à Summerland Key, qui a été mis en place grâce à une subvention de la NSF. "Avec l'acidification des océans, tous les organismes ne sont pas affectés de la même manière. Il est important que les gestionnaires d'aires marines protégées sachent comment les impacts peuvent varier."

Les chercheurs ont soigneusement surveillé les conditions de l'eau et photographié et mesuré la couverture de la bande noire pendant 16 jours; d'ici là, certains fragments de corail avaient complètement péri de la maladie. L'équipe a échantillonné les bactéries de la bande noire et les bactéries résidentes naturelles des coraux, dont certaines contribuent au système immunitaire des coraux, et a séquencé leur gène d'ARNr 16S, qui aide à classer les bactéries en catégories scientifiques.

Leur analyse a révélé une surprise :« Bien que les températures plus chaudes n'aient pas affecté de manière significative la progression de la maladie des bandes noires au cours de cette période, le traitement à faible pH l'a fait :il a ralenti le taux de progression de la maladie de 25 %, " a déclaré Muller. " Il nous a fallu un certain temps pour le croire. "

Sceptique, Muller et ses collègues ont effectué des tests similaires avec d'autres espèces de coraux en dehors du corail étoile montagneux de la présente étude. Le corail étoilé montagneux a montré la tendance la plus claire, mais les données d'autres espèces suggèrent des modèles similaires.

Comment l'acidification pourrait-elle ralentir la maladie des bandes noires ?

"La maladie de la bande noire a un consortium très distinct de microbes, et il semble qu'un pH abaissé ait affecté différents microbes de différentes manières, ", a déclaré le partenaire de l'étude, le Dr Kim Ritchie, professeur agrégé à l'Université de Caroline du Sud à Beaufort. "L'abondance d'un membre important du consortium a diminué."

Spécifiquement, l'eau acidifiée a réduit l'abondance des Oscillatoriophycidae, une classe de cyanobactéries qui domine souvent la maladie des bandes noires. Ces bactéries portent des pigments qui donnent à la maladie sa couleur distincte. Bien que ces bactéries vivent dans l'environnement déjà acidifié de la bande noire, des études antérieures menées par d'autres suggèrent que les cyanobatéries peuvent décliner si l'eau s'acidifie au-delà de leurs limites de tolérance.

"Il y a également eu des changements dans la propre communauté microbienne des coraux, mais aucun qui explique le changement de la maladie, " Muller a dit. " Que s'est-il passé dans la bande noire elle-même, une réduction du principal contributeur au consortium de la maladie, était probablement une meilleure explication."

"L'une de nos prochaines étapes consiste à étudier comment un faible pH influence les conditions à très petite échelle dans le microenvironnement de la maladie des bandes noires à mesure que l'environnement extérieur change, ", a déclaré Muller.

Les chercheurs cherchent également à étendre et à reproduire l'étude dans plus d'installations, avec plus de détails, délais plus longs, plus d'espèces de coraux et plus de maladies. Aucune étude de laboratoire ne peut simuler toutes les complexités des impacts prévus de l'acidification des océans, mais des avancées importantes se profilent à l'horizon. Mote a ouvert son nouveau Centre international Elizabeth Moore pour la recherche et la restauration des récifs coralliens (IC2R3) en mai 2017 à Summerland Key, Floride. Ce 19, L'installation de 1 000 pieds carrés comprend de nouveaux laboratoires pour une recherche améliorée sur l'acidification des océans, grâce en grande partie à un don de la Fondation Alfred et Ann Goldstein, qui a permis à Mote d'établir son Alfred Goldstein Institute for Climate Change Studies.

Sur le terrain, Muller et d'autres étudient des méthodes possibles pour contrôler la propagation de la bande noire sur les coraux sauvages.

Le nouveau PLOS UN L'étude a bénéficié du travail acharné des stagiaires du programme NSF Research Experiences for Undergraduates et du vaste programme de stages collégiaux de Mote. Grâce à l'étude, Le stagiaire de premier cycle de l'Université de St. Andrews, Keir Macartney, a co-écrit son premier article dans une revue à comité de lecture et a trouvé de nouvelles orientations pour sa carrière.

"Mon expérience avec Mote m'a conduit vers les récifs coralliens, c'était génial, " dit Macartney, un plongeur qui obtient maintenant son doctorat de l'Université du New Hampshire, étudier les éponges sur les récifs d'eau plus profonde. Avec deux étés de travail sur le PLOS UN étudier, Macartney articule le message clair à retenir :

"L'acidification des océans aura toujours des impacts négatifs sur l'environnement, mais il se peut que cela ne déstabilise pas les récifs exactement comme nous le pensons, " a déclaré Macartney. " Considérant comment les communautés microbiennes ont changé dans cette étude, Je pense que l'acidification des océans peut faire des choses qui vont vraiment nous surprendre."