Recherches récentes d'une équipe internationale, impliquant l'Université du Cap (UCT), étudié comment un avenir, un Arctique plus chaud pourrait avoir un impact sur les algues qui vivent dans la banquise et y former la base du réseau trophique marin. Pour faire ça, l'équipe a utilisé la modélisation pour prédire comment la croissance des algues de glace de mer pourrait changer en fonction de notre climat.

Leurs résultats montrent que l'impact du déclin de la glace de mer sur les algues de la glace de mer - et le reste du réseau trophique - dans l'Arctique est susceptible d'être drastique et complexe dans toute la région.

La vie à l'intérieur de la glace

Le phytoplancton est une petite algue qui flotte dans les océans. Comme les plantes, ce sont des producteurs primaires qui forment la base du réseau trophique et peuvent transformer le dioxyde de carbone en oxygène. Bien que microscopique, ils sont essentiels à la vie dans les océans.

Les algues de la banquise, ou algues sympagiques, sont du phytoplancton qui vit à l'intérieur de la banquise. Comme le phytoplancton, ils peuvent faire la photosynthèse. Contrairement au phytoplancton, ils vivent dans le limité, de minuscules espaces fournis par des canaux et des poches de saumure dans la glace de mer, plutôt que par de l'eau libre.

Dans l'Arctique, les algues de la banquise jouent un rôle important dans le soutien de la chaîne alimentaire à des moments de l'année où la lumière est faible et où il y a encore une couverture de glace.

« Le réseau trophique arctique court et étroitement connecté dépend fortement des algues de la banquise en tant que source de matière organique. " explique le professeur agrégé Marcello Vichi du département d'océanographie de l'UCT qui a co-écrit l'étude. " Les écologistes ont différentes hypothèses sur ce qui arriverait au réseau trophique dans un Arctique qui se réchauffe. "

C'est compliqué

Vichi et ses collègues – Dr Letizia Tedesco, un chercheur principal du Centre de recherche marine de l'Institut finlandais de l'environnement, et Enrico Scoccimarro, chercheur senior au Centre euro-méditerranéen sur le changement climatique à Bologne, Italie - visait à contribuer à cette lacune dans les connaissances en utilisant des modèles pour étudier comment le déclin de la glace de mer dans l'Arctique pourrait avoir un impact sur les algues de la glace de mer.

Pour faire ça, ils ont combiné un modèle de croissance d'algues de glace de mer avec des modèles climatiques résultant d'un scénario de changement climatique de statu quo. Les modèles mathématiques sont essentiels pour comprendre les changements qui se produisent dans l'écosystème arctique – avant que nous ne manquions de temps.

"Compte tenu de la complexité pratique de la collecte de données sur cet écosystème caché dans la glace, il y a peu d'informations sur les distributions spatiales et le comportement saisonnier, " dit Vichi. " Nous n'avons pas de méthodes qui nous permettent de collecter des données sur l'écosystème d'algues de la banquise depuis l'espace - comme nous le faisons pour le phytoplancton dans l'océan, par exemple.

La seule façon de mesurer les algues dans la glace est de percer manuellement des trous et d'extraire des carottes. Pensez à le faire pour l'ensemble de l'Arctique pour chaque saison de glace de mer !

« Pour recueillir suffisamment de données pour valider complètement les résultats de notre modèle, il nous faudrait probablement 20 à 30 ans, et nous n'avons pas beaucoup de temps. Nous devons agir avant cela et prendre des décisions dans des conditions incertaines."

Moins de glace, plus d'algues ?

Les modèles climatiques prévoyaient un amincissement similaire de la neige et de la glace de mer et un raccourcissement de la saison des glaces à toutes les latitudes dans le futur Arctique. La réponse des algues de la banquise était plus complexe et variée du nord au sud à travers la région.

Le plus éloigné du pôle, le modèle prévoyait que l'amincissement de la couverture neigeuse serait si prononcé que les algues de la glace de mer fleuriraient très tôt, en raison de l'augmentation de la lumière. Cela signifierait plus de croissance d'algues, mais la superficie très réduite de la banquise limiterait son accumulation.

Plus près du pôle, le modèle a montré peu de changement dans la croissance et l'accumulation d'algues de glace de mer malgré le début beaucoup plus précoce de la prolifération d'algues. C'est aussi à cause du début plus précoce de la fonte des glaces, ce qui réduit la durée de la saison de croissance des algues.

Et dans la région la plus proche du pôle, le modèle a prédit que la période de floraison passerait de l'automne à l'été, une période de l'année plus favorable à la lumière, provoquant la plus forte augmentation de la production primaire.

Globalement, leur modèle suggérait une augmentation de 52 % de la production primaire par les algues des glaces de mer dans l'Arctique au cours de ce siècle.

Des producteurs aux prédateurs

Les diverses réponses des algues de la banquise montrent que l'impact du changement climatique sur la production primaire dans la région sera probablement complexe - tout comme l'impact en cascade sur le reste de la chaîne alimentaire, des poissons aux baleines, des phoques aux ours polaires.

« Même si les modèles sont imparfaits – ce qu'ils sont par définition ! – et une faible approximation de la complexité des processus biologiques, ils nous offrent toujours la possibilité de comparer des scénarios et d'élargir les prédictions conceptuelles des écologistes de terrain, " dit Vichi.

Etudes des glaces de mer à l'UCT

Reconnaissant le rôle crucial de l'océan et de la banquise dans le climat mondial, Les chercheurs de l'UCT de tous les départements travaillent ensemble pour profiter de notre position au bord de l'océan Austral et près de l'Antarctique pour y étudier la glace. La glace de mer de l'Antarctique subit le plus grand cycle saisonnier de glace sur Terre et pourrait fournir « une version améliorée de ce à quoi l'Arctique pourrait ressembler à la fin du siècle, " explique Vichi.

"Nous développons une équipe de recherche pour les études de glace de mer qui associe l'expertise de modélisation avec le travail de terrain, en particulier pour opérer dans un environnement éloigné et difficile comme l'océan Austral."

Chercheurs des départements d'océanographie et de chimie, le génie civil et électrique se sont associés au sein de l'institut de recherche marine (Ma-Re), dont Vichi est directeur.

"Nous espérons qu'à l'avenir, pour la première fois, il y aura un transfert de connaissances du sud vers le nord dans un domaine traditionnellement dominé par le nord global."