Même lorsque l'eau arctique devient plus acide et que la lumière ou les températures disponibles changent, les assemblages de phytoplancton dans l'océan démontrent une productivité et une biodiversité non diminuées. Ils forment la base de la chaîne alimentaire arctique et sont extrêmement résistants. C'est la principale découverte présentée dans une étude menée par des chercheurs de l'Institut Alfred Wegener, publiés conjointement avec leurs collègues canadiens dans la revue Nature Changement Climatique . Pourtant, beaucoup plus de recherches sont nécessaires pour déterminer si le phytoplancton, une source de nourriture pour les phoques, les baleines et les espèces de poissons pêchés commercialement dans l'Arctique, peut finalement faire face au changement climatique mondial.

Le phytoplancton vivant dans les eaux côtières de l'Arctique doit faire face à des conditions environnementales extrêmes et très variables, y compris l'obscurité constante sous la glace d'un mètre d'épaisseur, la lumière du soleil 24h/24, eau de mer variablement salée, et occasionnellement de l'eau douce trouble des rivières; et tout cela à des températures glaciales. Bien que ceux-ci posent de sérieux défis, à une époque caractérisée par une transformation mondiale, ils peuvent aussi être avantageux, car ils ont aidé le phytoplancton arctique à s'adapter à des conditions environnementales variables au cours de son évolution. C'est une explication possible du fait que certains assemblages de phytoplancton peuvent s'adapter avec plus de succès au changement global que leurs homologues de régions avec des conditions environnementales plus stables, en tant que premier auteur de l'étude, la biologiste Dr. Clara Hoppe de l'Institut Alfred Wegener, Le Centre Helmholtz pour la recherche polaire et marine (AWI) explique.

« Nous avons pu démontrer que du phytoplancton, les plus importants producteurs primaires de l'Arctique, sont extrêmement robustes. Par exemple, ils sont moins sensibles à l'acidification des océans que ce que l'on a l'habitude de voir dans les assemblages de l'océan Austral ou des latitudes tempérées, " dit Clara Hoppe. Dans une série d'expériences avec des assemblages naturels de phytoplancton, elle a fait varier la température, lumière disponible et valeur du pH, et mesuré la productivité du phytoplancton. Nos océans deviennent de plus en plus acides parce que, en raison de la combustion de combustibles fossiles, plus de dioxyde de carbone est libéré dans l'atmosphère. Le CO2 réagit avec l'eau pour produire de l'acide carbonique et réduit le pH de l'eau, lequel, au niveau cellulaire, peut influencer le métabolisme des organismes, et avec elle, leur productivité.

Dans neuf expériences sur dix, la productivité est restée inchangée; seule l'expérience avec la température la plus basse (1,8 degrés Celsius) a fait en sorte que l'augmentation de l'acidification a entraîné une diminution significative de la productivité ; aux autres températures testées (de trois à huit degrés Celsius), l'acidification des océans n'a produit aucun effet mesurable au cours des expériences d'une à trois semaines. Les auteurs écrivent, "Le phytoplancton est apparemment capable de tolérer les niveaux de protons plus élevés qui sous-tendent les valeurs de pH descendantes, à condition que la température ne descende pas en dessous d'un certain seuil."

L'équipe attribue la capacité générale du phytoplancton des régions côtières à rester productif malgré des conditions environnementales très variables à un certain nombre de mécanismes. D'abord, le phytoplancton individuel semble capable de s'acclimater à un large éventail de conditions de manière flexible, comme l'équipe AWI a pu le démontrer dans d'autres expériences de laboratoire. Deuxièmement, de nombreuses espèces de diatomées produisent des spores, qui peut survivre plusieurs années au fond de l'océan. Si les conditions environnementales sont favorables à certaines spores, ils éclosent et initient par la suite des efflorescences phytoplanctoniques. En tant que tel, il existe une « banque de graines » qui offre une grande diversité inter- et intraspécifique, ce qui permet aux espèces et souches qui conviennent le mieux à de nombreuses combinaisons de conditions environnementales de se développer et de prospérer.

« La production primaire dans l'Arctique est un service écosystémique essentiel, dont dépendront également les zones de pêche de plus en plus importantes sur le plan commercial. Dans nos expériences en laboratoire, nous avons pu démontrer que ces producteurs sont étonnamment résistants en termes de niveaux d'acidification des océans auxquels nous nous attendons d'ici la fin du siècle - et c'est une bonne nouvelle, " explique Clara Hoppe, biologiste de l'AWI. Néanmoins, il est important de comprendre les limites et les coûts de cette résistance, auquel l'étude a apporté une précieuse contribution. La question de savoir si les résultats peuvent également être utilisés pour tirer des conclusions concernant le réseau trophique complexe dans la nature est quelque chose que seules des recherches plus poussées peuvent nous dire.