Le changement climatique et d'autres forces externes provoquent des changements rapides de la communauté marine dans les écosystèmes côtiers du Japon. Meilleure compréhension de la dynamique de distribution des espèces, en fonction de ces facteurs, peut améliorer les efforts de conservation et la gestion du changement climatique.

L'Institut national d'études environnementales, Université d'Hokkaido, et l'Institut national de recherche polaire ont montré pour la première fois que l'effet combiné du réchauffement climatique, courants de surface dominants vers les pôles, et la déforestation par les poissons herbivores intrusifs est à l'origine des changements rapides de communauté des macroalgues tempérées vers les coraux tropicaux qui ont lieu dans les eaux côtières tempérées du Japon. L'étude met en évidence la nécessité d'une gestion proactive s'adaptant aux changements climatiques actuels et futurs, et peut aider à la conservation des lits de macroalgues et des récifs coralliens.

Les macroalgues et les coraux sont d'importants groupes d'organismes formant des habitats qui soutiennent une biodiversité élevée et fournissent d'importants services écosystémiques aux humains. Au Japon, les coraux d'eau chaude sont principalement associés aux eaux subtropicales de ses îles du sud, tandis que les algues formant la canopée sont plus abondantes dans les eaux tempérées comparativement plus froides du centre du Japon. Dans les années récentes, cependant, le réchauffement climatique a permis aux coraux d'étendre leur distribution dans la zone tempérée réchauffée, où la distribution des macroalgues moins dispersives se rétrécit.

"Cette 'tropicalisation' des communautés marines tempérées n'est pas un phénomène isolé. Elle se produit dans différents endroits du monde, comme en Australie, la Méditerranée ou même dans l'Arctique, où on l'appelle plutôt « boréalisation », ", déclare le professeur adjoint de l'Université d'Hokkaido, Jorge García Molinos, de l'équipe de recherche. "En effet, c'est une conséquence naturelle du réchauffement climatique dans les zones de transition biogéographique où plusieurs espèces vivent à ou près de leurs limites de distribution, comme dans notre cas avec les coraux et les varechs."

Outre l'effet du réchauffement, ce phénomène a été lié à l'expansion des poissons herbivores tropicaux, associé aux coraux, et le courant vers les pôles, courants océaniques chauds qui facilitent l'expansion des poissons et des coraux dans les zones tempérées. Cependant, il s'agit de la première étude examinant les relations entre tous ces facteurs chez plusieurs espèces, niveau communautaire.

Pour expliquer ce phénomène, les chercheurs ont examiné 439 documents contenant des dizaines de milliers d'enregistrements (principalement 1950-2015) détaillant la présence de macroalgues, coraux et poissons herbivores à travers l'archipel japonais. Grâce à cette riche base de données historique, ils ont reconstitué les déplacements de distribution des principales espèces, qui ont ensuite été liés aux variations à long terme des modèles spatiaux des températures océaniques et de la vitesse du courant en utilisant des modèles statistiques pour analyser les effets du changement climatique et des courants océaniques sur les changements de communauté.

Les résultats ont montré que les coraux et les poissons ont étendu leurs aires de répartition plus rapidement et plus loin que les macroalgues. L'expansion des macroalgues vers le nord a été dépassée par le rétrécissement de leur aire de répartition vers le sud, tandis que les limites sud des gammes de la plupart des coraux sont restées inchangées. Cependant, toutes les espèces se sont avérées déplacer leur distribution plus lentement que le taux de réchauffement. Comme prévu, de tels changements de communauté ont été principalement observés dans les zones le long des courants Kuroshio et Tsushima, en particulier les zones autour des îles de Kyushu et Shikoku, et principalement associée à une augmentation du broutage par les poissons herbivores tropicaux. Néanmoins, les prévisions des modèles pour les décennies à venir suggèrent une augmentation significative de la probabilité que ces événements se produisent ailleurs le long des côtes est et ouest du centre du Japon. Ils suggèrent également que la compétition entre les espèces augmentera en tant que mécanisme moteur derrière les changements de la communauté.

Alors que le réchauffement climatique progresse, les organismes vivants migrent vers des habitats dont la température est plus appropriée. Cependant, pour certains organismes moins mobiles, le rythme actuel du changement climatique pourrait s'avérer trop rapide. "Cette étude démontre l'ampleur et la complexité de l'influence que le changement climatique a sur les lits de macroalgues et les récifs coralliens et l'importance d'aborder ces problèmes dans une perspective multi-espèces, " déclare Masahiko Fujii, professeur agrégé de l'Université d'Hokkaido, qui a également participé à l'étude. "Nous pensons que ces informations peuvent être utilisées pour aider à informer l'adaptation proactive au changement climatique et à conserver à la fois les macroalgues et les coraux."