Les baisses de pH signalent des eaux plus acides, qui peut entraver la capacité d'un corail à construire son squelette, tandis qu'une chaleur extrême peut le faire expulser les algues photosynthétiques qui fournissent une grande partie de son énergie alimentaire. Crédit :Emily Rivest.
Les scientifiques s'efforcent généralement de maintenir tous les facteurs, sauf un, constants lorsqu'ils effectuent une expérience. Les scientifiques du changement global pourraient déplacer un corail d'un récif vers un aquarium dont l'eau est maintenue à 1°C plus haut pour tester les effets du réchauffement des océans prévu pour la fin du siècle. Ou ils pourraient diminuer le pH de l'eau de 0,4 unité pour étudier les effets de l'acidification des océans.
Mais un nouvel article de synthèse présente des preuves qui plaident en faveur d'une approche plus nuancée de la conception de ces expériences, qui reconnaît et intègre délibérément la variabilité inhérente à la nature.
L'article, dans le dernier numéro de Rapports actuels sur le changement climatique , se concentre sur des études examinant comment le réchauffement et l'acidification des océans pourraient affecter les coraux et les algues corallines. L'auteur principal Emily Rivest du Virginia Institute of Marine Science de William &Mary affirme que ses conclusions sont également susceptibles d'être applicables à d'autres espèces de récifs fondamentales telles que les huîtres.
"La gamme de pH et de température que certains organismes subissent quotidiennement dépasse les changements que nous nous attendons à voir dans l'océan mondial d'ici la fin du siècle, " note Rivest, professeur assistant au VIMS. "Mais nous ne savons pas vraiment comment cette variabilité affecte leur physiologie et leur capacité à répondre aux changements futurs. Les articles que nous avons examinés suggèrent que cette variabilité est importante, et nous devons l'intégrer dans nos expériences."
En effet, il existe un consensus croissant sur le fait que le degré de variabilité de la température et du pH auquel un organisme est confronté dans son environnement actuel influencera probablement sa réponse au réchauffement et à l'acidification futurs. Par exemple, un corail poussant dans un lagon d'arrière-récif - dont les eaux restreintes peuvent se réchauffer considérablement chaque après-midi sous le soleil de plomb - peut être moins sensible au réchauffement à long terme qu'un corail poussant dans le plus ouvert, eaux tempérées de la face récifale. La même chose peut être vraie pour des espèces entières ou des populations de coraux adaptés à la chaleur.
Dr Émilie Rivest, maintenant professeur adjoint au Virginia Institute of Marine Science, nage au-dessus d'un récif frangeant à Moorea, Polynésie française, à la recherche de coraux à ramasser. Crédit :Brian Rivest.
Dans leur papier, Rivest et ses co-auteurs Steeve Comeau et Christopher Cornwall de l'Université d'Australie occidentale ont passé en revue près de 100 études sur la façon dont les changements prévus du pH ou de la température des océans pourraient affecter la croissance des coraux. Mais leur examen a révélé que seule une "poignée" d'études avait volontairement varié ces facteurs, ou examiné l'importance de la variabilité naturelle pour la performance des organismes récifaux.
Les expériences qui incorporaient la variabilité se répartissaient en deux catégories. "Un type était des études où vous prélevez des coraux d'un site à haute variabilité et d'un site à faible variabilité et voyez comment ils se comportent dans des conditions de laboratoire contrôlées, " dit Rivest. " Si la variabilité est importante pour façonner leur réponse au changement environnemental, alors leur réponse dépendra du site d'où ils viennent."
Le deuxième type « examinait la variabilité des traitements en laboratoire :amener des coraux au laboratoire et les élever dans des conditions constantes ou variables, puis leur fournir un stress supplémentaire et voir si la variabilité qu'ils ont subie en laboratoire influence leur réponse à ce stress. »
Rivest et ses collègues ont découvert que l'incorporation de la variabilité dans la conception d'une expérience produisait des résultats ambigus et intrigants.
"Les coraux provenant d'habitats avec une plus grande variabilité de température présentent généralement une plus grande thermotolérance, " dit Rivest, "mais les effets de la variabilité passée du pH sont moins clairs." D'autre part, elle dit, « Dans les études de laboratoire, la variabilité du pH limitait souvent les effets de l'acidification des océans, mais les effets de la variabilité de la température sur les réponses au réchauffement étaient équivoques."
Le Dr Emily Rivest récupère un capteur de pH rempli de données d'un récif à Taïwan. Crédit :Apple Chui.
Rivest, Comeau, et Cornwall affirment que leurs conclusions justifient des recherches supplémentaires. "Nous voulons que notre article signale le début d'une nouvelle ère dans les études sur la façon dont le changement climatique affecte les espèces de fondation, " dit Rivest. " Nous devons vraiment considérer l'environnement actuel d'un animal comme point de départ de la façon dont il réagira à l'avenir - nous voulons que ce soit un point de discussion dans notre domaine, pour savoir comment nous devrions concevoir des expériences et réfléchir à ces questions pour aller de l'avant."
L'équipe affirme que leurs découvertes pourraient également conduire à des applications pratiques. "Si nous savons mieux comment la variabilité environnementale affecte la capacité des animaux à tolérer les futurs changements environnementaux, alors on peut y penser dans un contexte de restauration et de conservation, " dit Rivest. " Par exemple, si vous ciblez un récif à restaurer, nous pourrions commencer un programme de formation pour les coraux où vous les cultivez en laboratoire dans des conditions variables afin qu'ils soient prêts à bien performer dans l'environnement récifal. » Cette approche est déjà appliquée à l'Institut de biologie marine d'Hawai'i, l'Institut australien des sciences marines, et d'autres laboratoires de recherche dans le monde.
Rivest a dirigé l'une des études sur le terrain incluses dans le récent article de synthèse - dans lequel elle a comparé les coraux des eaux chaudes de la Polynésie française aux eaux plus froides de Taïwan - et envisage maintenant d'étendre cette recherche à différents animaux et eaux près de sa nouvelle maison. sur la côte est des États-Unis. Elle a rejoint la faculté du Virginia Institute of Marine Science à Gloucester Point en 2016.
"Je pense aux huîtres comme aux coraux de la baie de Chesapeake, " dit Rivest. " Ils offrent des avantages similaires en ce sens qu'ils créent un habitat tridimensionnel qui soutient d'autres espèces. Et la variabilité du pH et de la température dans la baie est encore plus dramatique que celle que nous voyons dans beaucoup de récifs coralliens. J'ai donc l'intention de poser les mêmes types de questions ici. Nous pouvons en apprendre beaucoup sur la façon dont les huîtres réagiront aux futurs changements environnementaux simplement en étudiant les gradients environnementaux naturels auxquels elles sont confrontées dans la baie en ce moment. »
Elle prévoit également de commencer une série d'études en laboratoire. "Je n'ai pas encore eu la capacité de manipuler facilement la variabilité de la température et du pH en laboratoire, " dit Rivest, "mais le système d'aquarium que je construis ici me permettra de le faire." Elle construit le système dans le laboratoire de recherche sur l'eau de mer du VIMS, l'une des plus grandes installations du genre au pays.
