Les eaux souterraines contenant un excès d'azote provenant d'engrais agricoles ont probablement contaminé les récifs coralliens des îles Cook au cours de la seconde moitié du 20e siècle, continue pendant des années après l'arrêt de l'utilisation d'engrais, selon une nouvelle étude. La découverte suggère que les activités humaines ont des impacts durables sur les communautés de récifs coralliens et pourraient contribuer à leur déclin.

Les récifs coralliens sont parmi les écosystèmes les plus divers et les plus précieux de la planète, supportant plus d'espèces par unité de surface que tout autre environnement marin, selon NOAA. Les récifs protègent les rivages adjacents des vagues et empêchent l'érosion. Environ un demi-milliard de personnes dans le monde vivent à moins de 100 kilomètres (62 miles) des récifs coralliens et en profitent. Les récifs peuvent fournir des biens et services d'une valeur de 375 milliards de dollars chaque année et sont utilisés pour développer des médicaments contre l'arthrite, infections bactériennes et virus.

Les coraux dans les îles du Pacifique ont diminué au cours des dernières décennies en raison des épidémies d'étoiles de mer prédatrices, les cyclones et le blanchiment El Niño, selon les enquêtes de 2013 de la Khaled bin Sultan Living Oceans Foundation. Dans le Pacifique Sud, les récifs coralliens ont diminué d'environ 25 pour cent au cours des deux dernières décennies.

Dans de nombreux pays insulaires du Pacifique, la croissance touristique rapide et le développement agricole depuis les années 1960 ont suscité des inquiétudes quant à la contamination des aquifères côtiers par des nutriments artificiels. Les scientifiques soupçonnent que les eaux souterraines polluées par l'excès de nutriments provenant des engrais ont contribué au déclin des récifs coralliens dans le Pacifique Sud au cours des dernières décennies, mais n'ont pas été en mesure de mesurer avec précision les modèles passés de rejet d'azote dans les eaux souterraines.

"En avant, notre étude montre que la pollution des eaux souterraines est aujourd'hui un problème qui s'étendra loin dans le futur, " a déclaré Dirk Erler, chercheur au Centre de biogéochimie côtière de la Southern Cross University à Lismore, Australie, et auteur principal de la nouvelle étude en Lettres de recherche géophysique , un journal de l'American Geophysical Union.

Récifs à Rarotonga

Erler et son équipe ont enquêté sur le déclin des récifs coralliens des îles Cook, qui sont situés au nord-est de la Nouvelle-Zélande dans l'océan Pacifique Sud, entre la Polynésie française et les Samoa américaines. Le pays autonome est composé de 15 îles principales réparties sur 2,2 millions de kilomètres carrés (849, 425 milles carrés).

Dans de nombreux pays insulaires du Pacifique, dont les îles Cook, le tourisme et l'agriculture se sont accélérés dans les années 1960. Par conséquent, des engrais excédentaires comme l'azote se sont infiltrés dans les aquifères côtiers des îles Cook pendant de nombreuses années.

L'azote est un nutriment essentiel dans l'eau qui favorise une forte croissance des plantes et des animaux. Cependant, en surabondance, l'azote peut déplacer l'écosystème pour qu'il soit dominé par les algues. Un excès d'algues peut absorber trop d'oxygène, laissant une zone dans l'océan avec des niveaux d'oxygène appauvris. La zone appauvrie est hypoxique, ce qui signifie qu'il n'y a pas assez d'oxygène pour soutenir la vie, y compris les poissons et les coraux, selon NOAA.

« Il s'agit principalement de concurrence avec les algues, " a déclaré Erler. " Ces engrais ont le même effet sur les plantes marines que les plantes terrestres, donc en fait, vous ne faites que promouvoir la prolifération des algues. »

Les récifs coralliens couvrent moins de 0,5 pour cent de la surface de la Terre mais abritent 25 pour cent de toutes les espèces marines. Si les récifs venaient à décliner, plus d'un million d'espèces végétales et animales qui leur sont associées pourraient également décliner, selon le US Geological Survey.

Retrouver les nutriments passés

Erler et son équipe soupçonnaient que les eaux souterraines profondes des îles Cook contenaient encore de l'azote il y a plus de 40 ans, mais les concentrations passées en nutriments sont difficiles à mesurer, il a dit.

Dans la nouvelle étude, les chercheurs ont analysé les empreintes d'azote conservées dans des squelettes de coraux à longue durée de vie près de Rarotonga, la plus grande des îles Cook. L'azote dans les coraux contient une signature qui peut être utilisée pour remonter à sa source. L'équipe a collecté des carottes de corail de colonies sur deux sites de récifs frangeants autour de Rarotonga. Les carottes ont été sectionnées en plaques de 7 millimètres (0,3 pouce) d'épaisseur et passées aux rayons X pour déterminer les caractéristiques d'âge et de croissance. Les squelettes de corail dataient de 1880 et contenaient de l'azote bien conservé dans leur architecture squelettique.

En utilisant les empreintes digitales d'azote piégées dans les squelettes de corail, les chercheurs ont découvert que les rejets d'azote dans les eaux souterraines avaient augmenté entre 1960 et 2000, une période de forte utilisation d'engrais à Rarotonga. Les documents originaux du ministère de l'Agriculture des Îles Cook rapportent jusqu'à 10,7 tonnes d'urée - un engrais à 46 % d'azote - et 35 tonnes d'azote ont été utilisées à Rarotonga en 1986, à la fin du boom agricole. A la hauteur de la flèche, les chercheurs estiment que le taux d'application d'engrais riches en azote est beaucoup plus élevé. Les chercheurs soupçonnent que l'azote a continué à s'infiltrer dans les récifs coralliens autour des îles Cook jusqu'en 2000, jusqu'à 15 ans après l'arrêt de l'utilisation d'engrais.

Ces informations ont permis aux chercheurs de déterminer la plage de dates dans laquelle les coraux ont été pollués. Ils ont découvert que les eaux souterraines étaient contaminées par un excès d'azote de 1963 à 1986, qui a commencé à s'infiltrer dans les coraux environnants en 1980 jusqu'en 2000. L'équipe de recherche a identifié les eaux souterraines comme le coupable après avoir exclu d'autres sources, dit Erler.

Relier l'azote à l'agriculture

Pour déterminer d'où venait l'excès d'azote, les chercheurs ont comparé les données sur l'azote des coraux aux données agricoles historiques de Rarotonga. Erler a étudié les documents papier archivés du ministère de l'Agriculture de l'île.

« À l'aide de rapports et d'autres enregistrements, nous avons pu rassembler des informations sur le développement agricole dans les années 1960 et 1970, " dit-il. " En gros, les îles étaient fortement cultivées car la demande de produits tropicaux était élevée."

Les principales cultures de Rarotonga étaient les oranges, ananas et bananes. La demande pour ces fruits s'est dissipée dans les années 1980, et s'est effondré en 1986, dit Erler.

La nouvelle étude a révélé l'application d'engrais riches en azote sur les terres agricoles pendant le boom des années 1960, années 70 et 80, conduit à l'infiltration de nutriments dans les aquifères peu profonds et profonds. Alors même que le boom diminuait et que les engrais riches en azote étaient retirés, les produits chimiques ont continué d'affecter le lagon et les récifs coralliens environnants de l'île, selon Erler.

Les chercheurs proposent que l'azote et d'autres nutriments ont continué à s'infiltrer dans les communautés lagunaires environnantes jusqu'au tournant du siècle. Cela signifie que les rejets d'azote agricole dans les eaux souterraines ont persisté pendant au moins 15 ans après la fin du boom au milieu des années 1980.

"Nos résultats montrent que les apports d'azote non réglementés vers les îles tropicales conduisent finalement à la décharge de cet azote vers les récifs environnants, ", a-t-il dit. " Le point important est que le rejet peut se produire sur de nombreuses années après l'arrêt de la pollution. "

Cette histoire est republiée avec l'aimable autorisation de AGU Blogs (http://blogs.agu.org), une communauté de blogs sur les sciences de la Terre et de l'espace, hébergé par l'American Geophysical Union. Lisez l'histoire originale ici.